Naslov Izolacija, karakterizacija i ispitivanje bioloških učinaka ekstrakata te prirodnih spojeva izoliranih iz jadranskog koralja, Eunicella cavolini
Naslov (hrvatski) Isolation, characterization and evaluation of biological activities of extracts and natural compounds isolated from the Adriatic sea coral, Eunicella cavolini
Autor Dario Matulja
Mentor Dean Marković (mentor)
Mentor Sandra Kraljević Pavelić (komentor)
Član povjerenstva Nikolina Vidović (predsjednik povjerenstva)
Član povjerenstva Kristina Sepčić (član povjerenstva)
Član povjerenstva Mladenka Malenica (član povjerenstva)
Ustanova koja je dodijelila akademski / stručni stupanj Sveučilište u Rijeci (Fakultet biotehnologije i razvoja lijekova) Rijeka
Datum i država obrane 2024-09-27, Hrvatska
Znanstveno / umjetničko područje, polje i grana INTERDISCIPLINARNA PODRUČJA ZNANOSTI Biotehnologija u biomedicini (prirodno područje, biomedicina i zdravstvo, biotehničko područje)
Univerzalna decimalna klasifikacija (UDC ) 577 - Biokemija. Molekularna biologija. Biofizika
Sažetak Morski sjedilački organizmi poput spužvi i koralja prilagodili su se ekstremnim uvjetima morskog okoliša sintezom sekundarnih metabolita s jedinstvenim strukturnim karakteristikama koji su pokazali široki spektar bioloških aktivnosti in vitro i in vivo. U prijašnjim studijama iz oktokoralja roda Eunicella, izolirani su spojevi iz klase steroida, terpenoida i alkaloida s prvenstveno citotoksičnim učincima. Unatoč tome što su Eunicella koralji iz Sredozemnog mora bili predmet nekolicine istraživanja unazad nekoliko desetljeća, oni iz Jadranskog mora do sada nisu istraživani u cilju izolacije prirodnih spojeva i biološke evaluacije istih. Stoga, je ovim doktorskim istraživanjem po prvi puta provedena kemijska karakterizacija metabolita i biološka evaluacija ekstrakta te polu-pročišćenih frakcija dobivenih iz koralja Eunicella cavolini (Koch, 1887.), s ciljem utvrđivanja potencijala antiproliferativnih, antioksidativnih, antimikrobnih i protuupalnih učinaka. Preliminarni podaci su pokazali kako ekstrakti i frakcije koralja pokazuju umjereni antiproliferativni učinak na panelu tumorskih stanica i djelovanje prema Gram-pozitivnim bakterijama, kao i toksične učinke u razvoju embrija zebrica Danio rerio. Stoga, je iz frakcije F1 izoliran i okarakteriziran steroid pregnanskog tipa kojemu su po prvi puta ispitane biološke aktivnosti te je dodatno pripremljen derivat modifikacijom supstituenta. Ti su spojevi pokazali potencijalno protuupalno djelovanje inhibicijom lipooksidaze iz soje te denaturacije albumina uz umjerenu inhibiciju rasta tumorskih stanica i selektivnost prema stanicama adenokarcinoma debelog crijeva. Također je prirodni pregnanski produkt imao zapaženo antibakterijsko djelovanje (MIC = 62,5 µM na B. subtilis) dok su i pregnan i njegov deriviat pokazali toksični efekt na razvoj zebrica pri niskim koncentracijama. S druge strane, doktorski rad je uključivao pripravu jednog od metabolita koji se prirodno pojavljuje u koralju roda Eunicella, granulatamida B te je priređeno desetak njegovih strukturnih analoga modulirajući pobočni masnokiselinski lanac (duljinu lanca, zasićenost, konjugaciju dvostrukih veza). Pokazalo se da granulatamid B i analozi s nezasićenim i/ili konjugiranim dvostrukim vezama uzrokuju umjerenu inhibiciju rasta tumorskih stanica, pri čemu je analog sa lancem retinoične kiseline pokazao antioksidativno djelovanje usporedivo s pozitivnom kontrolom. Dodatno, samo je granulatamid B imao antibakterijsko djelovanje i to prema Gram-pozitivnom B. subtilis. Obzirom na to da strukturni analog granulatamida B sa α-linolenskim lancem nije uzrokovao abnormalan razvoj zebrica, te je imao selektivnije djelovanje prema tumorskim stanicama, mogao bi predstavljati molekulu od interesa za daljnju promjenu strukture i postizanje boljih bioloških učinaka. U konačnici, ovim se istraživanjem otvara put daljnjim ispitivanjima biološkog potencijala ekstrakta, odnosno spojeva jadranskog koralja, E. cavolini s naglaskom na kemijsku modifikaciju struktura s ciljem smanjenja toksičnosti uzoraka.
Sažetak (engleski) Sedentary marine organisms such as sponges and corals have adapted to the extreme conditions of the marine environment by synthesizing secondary metabolites with unique structural characteristics that have shown a wide range of biological activities in vitro and in vivo. Furthermore, compounds from the class of steroids, terpenoids and alkaloids with primarily cytotoxic effects were isolated via bioprospecting programmes from octocorals of the genus Eunicella. Even though Eunicella corals from the Mediterranean Sea have been the subject of several studies over the past few decades, those from the Adriatic Sea have not been investigated so far with the aim of isolating natural compounds and their biological evaluation. Therefore, within this doctoral research, chemical characterization of metabolites and biological evaluation of extracts and semi-purified fractions obtained from the coral Eunicella cavolini (Koch, 1887) were carried out for the first time, with the aim of determining the potential of antiproliferative, antioxidant, antimicrobial and anti-inflammatory effects. Preliminary data showed that coral extracts and fractions show a moderate antiproliferative effect on a panel of tumour cells and activity against Gram-positive bacteria. Also, toxic effects were observed in the development of zebrafish (Danio rerio) embryos. Consequently, a pregnane-type steroid was isolated and characterized from fraction F1, whose biological activities were tested for the first time, and a derivative was additionally prepared by modifying the substituent. These compounds showed potential anti-inflammatory activity by inhibiting soy lipoxygenase and albumin denaturation with moderate inhibition of cancer cells growth and selectivity towards colon adenocarcinoma cells. Natural pregnane had a noticeable antibacterial effect (MIC = 62.5 µM on B. subtilis) while both pregnane and its derivative exerted toxic effects on zebrafish development were also observed at low concentrations. On the other hand, the doctoral thesis included the preparation of one of the metabolites that occurs naturally in the coral genus Eunicella, granulatamide B, and a dozen of its structural analogues were prepared by modulating the fatty acid side chain (chain length, saturation, conjugation of double bonds). Granulatamide B and analogues with unsaturated and/or conjugated double bonds were shown to cause moderate inhibition of cancer cells growth, with the analogue with a retinoic acid chain showing antioxidant activity comparable to the control. Additionally, only granulatamide B had antibacterial activity against Gram-positive B. subtilis. Given that the structural analogue of granulatamide B with an α-linolenic chain did not cause abnormal development of zebrafish and had a more selective effect on cancer cell lines, it could represent a molecule of interest for further structural change in order to achieve better biological effects. Finally, this research paves the way for further investigation of the biological potential of the extract, or compounds of the Adriatic coral, E. cavolini with an emphasis on the chemical modification of the structures with the aim of reducing the toxicity of the samples.
Ključne riječi
Eunicella cavolini
biološki probir
kemijska karakterizacija
pregnanski steroid
granulatamid B
Ključne riječi (engleski)
Eunicella cavolini
biological screening
chemical characterization
pregnane steroid
granulatamide B
Jezik hrvatski
URN:NBN urn:nbn:hr:193:970339
Datum promocije 2024
Studijski program Naziv: Medicinska kemija Vrsta studija: sveučilišni Stupanj studija: poslijediplomski doktorski Akademski / stručni naziv: doktor/doktorica znanosti, interdisciplinarna područja znanosti, polje biotehnologija u biomedicini (dr. sc.)
Vrsta resursa Tekst
Način izrade datoteke Izvorno digitalna
Prava pristupa Rad dostupan nakon Datum isteka embarga: 2027-10-01
Uvjeti korištenja
Datum i vrijeme pohrane 2024-10-02 18:24:16