Aplicações - DBM

IX Semana de Biologia da UFPB
Aplicações
Mini-curso
Laboratório de Genética de Microrganismos - DBM
Microbiologia de Bactérias Gram-positivas: Uma Abordagem Etnofarmacológica
Biotecnologia
► Ganhou evidência há relativamente pouco tempo, por outro lado, os processos
biotecnológicos vêm sendo utilizados desde a mais remota antiguidade
6000 anos AC: Preparação de cerveja por babilônios e sumérios.
4000 anos AC: Fabricação de pão pelos egípcios.
Século XIV: Preparação de bebidas destiladas.
Século XVIII: Jenner consegue a primeira vacina.
Século XIX: Pasteur consegue identificar a levedura como o agente
responsável pela fermentação alcoólica. Nasce a Microbiologia.
Século XX: Berg (1972), Cohen e Boyer (1973) conseguem obter DNA recombinante.
Nascem a Engenharia Genética e a Biotecnologia moderna.
Microbiologia de Bactérias Gram-positivas: Uma Abordagem Etnofarmacológica
Utilização em Técnicas Moleculares
► Clonagem Æ Projetos genoma
► Indústria Æ produção de hormônios,
enzimas, proteínas, vacinas,
antibióticos, inibidores, ativadores,
processos fermentativos,
Biopolímeros (gomas – xantana e dextrana)
Bebidas alcoólicas, alimentos... (Farmacêutica, Alimentos,
Biotecnologia)
► Agricultura Æ Cultura de Tecidos, Fixação de Nitrogênio, Controle
Biológico de Pragas...
Microbiologia de Bactérias Gram-positivas: Uma Abordagem Etnofarmacológica
Aplicações Comerciais da Biotecnologia
Área
Aplicação Potencial
Saúde
- remédios e vacinas mais eficazes com maior grau de pureza
e a um custo menor
- diagnóstico , prevenção e tratamento de doenças genéticas
Alimentos
- novos produtos processos alimentícios mais eficientes
- melhor rendimento e qualidade na produção agropecuária
Energia
- maior eficiência na conversão de biomassa em combustíveis
- menor consumo energético em processos industriais
- aumento na recuperação de petróleo
Materiais
- menor custo na produção de produtos químicos com matérias
primas de biomassa
- extração econômica de minerais de baixo teor
Meio Ambiente
- alternativas biológicas à herbicidas e pesticidas
- tratamento de detritos tóxicos
Microbiologia de Bactérias Gram-positivas: Uma Abordagem Etnofarmacológica
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Por que nós precisamos de novas drogas?
Fármacos Baseados em Produtos Naturais
► Controle inadequado das infecções;
► Vacinas indisponíveis até o momento;
► Atuais drogas são insatisfatórias;
► Resistência a drogas;
► Efeitos;
► Baixa eficácia;
► Alto custo.
Mortes por doenças infecciosas em 2003 (WHO).
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Produtos Naturais
Metabólitos Secundários
Microbiologia de Bactérias Gram-positivas: Uma Abordagem Etnofarmacológica
E a indústria farmacêutica...
Metabólitos Primários
► Motivação pela descoberta de
quimioterápicos eficazes como: vimblastina
(Velban®) [diabetes], vincristina
(Oncovin®)…e o taxol (Taxol®) [câncer].
► Interesse por substâncias de origem
vegetal com estruturas complexas difíceis de
serem obtidas por processo de síntese.
Isolamento de
princípios ativos
► Semi-síntese comercial do taxol, tem sua
materia-prima a bacatina III (Taxus baccata ).
Plantas Æ laboratório de síntese
orgânica Æ Milhões de anos de
evolução e adaptação sobre a terra
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Com objetivos muito bem definidos, a indústria farmacêutica
não despreza o potencial que as plantas possuem em fornecer
substâncias novas.
► 1980 Æ Busca racional de drogas
► Utiliza ensaios específicos para enzimas, receptores, DNA,
mecanismo de ação de novas substâncias químicas bioativas.
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Seleção de Alvo, Validação e Ligação
Um enfoque genômico
Genômica
Transcriptoma
Genômica e Metabolômica
comparativa
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Metabolômica
Bioquímica e Biol. Mol comparativa
Alvos potenciais
► Contribui para o conhecimento de “novas
entidades químicas”, que podem ser usadas como
matrizes para a descobertas de novos fármacos.
► O estudo de modificações, ex., a partir de
exclusão de algumas subunidades fragmentais Æ
partes essenciais e desnecessárias.
Proteôma
Validação dos alvos
Proteínas
Alvos de drogas
Composto químico,
proteína ou anticorpo.
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Modificação da atividade
Avaliação dos candidatos a Nova Entid. Química
Planejamento racional
Exemplo:
► Morfina Æ Morfinano
Æ Análogo hidroxilado (R=OH),
o levorfanol é 3-4x mais
potente do que a morfina,
embora retenha propriedade de
vício.
► A pentazocina, [R=CH2CH=C(CH3)2] é um análogo com
menor propriedade de vício.
Dados da análise estrutural,
bioquímica e biologia molecular
Morfina
Morfinano
Modelagem de fármacos
Pentazocina
Modelos tridimensionais a partir de softwares
Determina propriedades estéricas e eletrônicas
com relação a interação com o seu receptor
Ajustes (correções) para
otimizar suas propriedades
Etorfina
Tratamento de inúmeras doenças. Ex.
inibidores de proteases de vírus
► Complexidade/Potência: etorfina, possui uma ponte de 2 átomos
de carbono e um substituinte Æ 1000x mais potente que a morfina
Æ Medicina veterinária.
“chavechave-fechadura”
fechadura”
Microbiologia de Bactérias Gram-positivas: Uma Abordagem Etnofarmacológica
Microbiologia de Bactérias Gram-positivas: Uma Abordagem Etnofarmacológica
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