Screening of Marine Natural Products and Their Synthetic Derivatives for Antimicrobial and Antiproliferative Properties

Show full item record

Permalink

http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-51-1940-7
Title: Screening of Marine Natural Products and Their Synthetic Derivatives for Antimicrobial and Antiproliferative Properties
Author: Montalvão, Sofia
Contributor: University of Helsinki, Faculty of Pharmacy, Faculty of Pharmacy - Centre for Drug Research, Division of Pharmaceutical Biosciences
Publisher: Helsingin yliopisto
Date: 2016-02-26
Belongs to series: Dissertationes Scholae Doctoralis Ad Sanitatem Investigandam Universitatis Helsinkiensis - URN:ISSN:2342-317X
URI: http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-51-1940-7
http://hdl.handle.net/10138/160174
Thesis level: Doctoral dissertation (article-based)
Abstract: Marine environment is prolific in organisms with unique properties. Seas and oceans contain a wide diversity of species with biologically active metabolites that represent a valuable source with great potential for the development of novel therapeutic agents. This dissertation is focused on the biological study of synthetic compounds based on marine scaffolds as well as on marine natural product extracts originating from the Aegean Sea. Furthermore, it offers an introduction on the importance of marine natural products in the search of new bioactive compounds, the use of natural products as scaffolds for the synthesis of new drugs, and a general overview on bioactivity screening and the current status of marine-derived bioactive compounds as therapeutic agents. The potential of oroidin and clathrodin as parent structures for synthesis of novel compounds was explored. Antimicrobial and antiproliferative studies were conducted and it was concluded that 4-phenyl-2-aminoimidazoles 6g(I) and 6h(I) showed the best antimicrobial effect against Gram-positive bacteria (Enterococcus faecalis and Staphylococcus aureus), while compound 6j(I) showed the most interesting IC50 in antiproliferative studies. Compound 7(II), a synthetic derivative of 2-aminobenzothiazole, showed IC50 of 16 μM and 71 μM against a cancer cell line and a normal cell line, respectively. The selectivity index showed selectivity towards cancerous cells. In addition, okadaic acid was used as inspiration for the synthesis of crown ether acyl compounds. Compound (1,4,7,10,13,16-hexaoxacyclooctadecan-2-yl)methyl 3-(pyren-1-yl)propanoate) 1o(III) was found to be the most active in antimicrobial studies against Gram-positive Staphylococcus aureus with a MIC50 of 7.2 μM. The importance of bioprospecting the rich marine biodiversity in the Aegean Sea was also studied in this thesis. Biological activities of extracts from cyanobacteria, micro- and macroalgae were evaluated, and microalgae extracts (Amphora cf capitellata and Nitzschia communis) showed the most interesting antimicrobial results against Staphylococcus aureus and fungus Candida albicans. The results of the biological studies conducted in this thesis demonstrated antimicrobial and antiproliferative activity of several marine natural products and their synthetic derivatives. Further studies and structural optimization should be done to fully explore their potential for the development of therapeutic agents.Meriympäristö on monipuolinen, ainutlaatuisia ominaisuuksia omaavien organismien lähde. Merissä ja valtamerissä elää hyvin erilaisia lajeja, jotka tuottavat biologisesti aktiivisia aineenavaihdunnan tuotteita ja toimivat näin arvokkaina lähtömateriaaleina mm. terapeuttisten aineiden kehityksessä. Tässä väitöskirjassa keskityttiin merieliöperäisten materiaalien ja niiden synteettisten johdannaisten biologisten aktiivisuksien tutkimiseen. Väitöskirjan johdanto-osassa käsitellään merestä peräisin olevien luonnontuotteiden merkitystä uusien bioaktiivisten yhdisteiden etsinnässä ja merieliöperäisten rakenteiden hyödyntämistä uusien synteettisten yhdisteiden kehittämisessä. Lisäksi väitöskirjassa esitetään myös katsaus bioaktiivisuusseulontaan sekä tarkastellaan merieliöperäisestä materaalista johdettujen lääkeaineiden nykytilannetta. Oroidiini- ja klatrodiinirakenteisiin perustuvien synteettisten yhdisteiden antimikrobisen ja antiproliferatiivisen aktiivisuuden tutkiminen osoitti, että 4-fenyyli-2-aminoimidatsoliyhdisteet 6 g (I) ja 6h (I) olivat aktiivisia gram-positiivisia bakteereita (Enterococcus faecalis ja Staphylococcus aureus) vastaan, kun taas yhdiste 6 j (I ) osoittautui aktiiviseksi antiproliferatiivisuuskokeissa. Yhdiste 7 (II), synteettinen 2-aminobentsotiatsolijohdannainen osoitti selektiivistä antiproliferatiivista aktiivisuutta syöpäsolulinjaa kohtaan normaalisolulinjaan verrattuna. Oroidiinin ja klatrodiinin lisäksi uusien synteettisten yhdisteiden kehittämisen inspiraationa käytettiin myös okadaidihappoa. Eräs tämän sarjan yhdisteistä osoitti antimikrobista tehoa gram-positiivista Staphylococcus aureusta vastaan. Väitöskirjassa tutkittiin myös Egeanmeren monimuotoista merieliöstöä ja niistä tehtyjen uutteiden bioaktiivisia ominaisuuksia. Syanobakteeri- ja mikro-ja makroleväuutteille suoritetut tutkimukset osoittivat, että esimerkiksi mikrolevistä Amphora cf capitellata ja Nitzschia communis tehdyt uutteet olivat aktiviisia Staphylococcus aureusta ja Candida albicansia vastaan. Tämän väitöskirjatyön tulokset osoittivat useiden merieliöperäisten materiaalien ja niiden synteettisten johdannaisten omaavan lupaavaa biologista aktiivisuutta. Jatkotutkimuksia kuitenkin tarvitaan, jotta näiden löydösten merkitys uusien lääkeaineiden kehittämiseksi voidaan arvioida.
Subject: Pharmaceutical Biology
Rights: This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.


Files in this item

Total number of downloads: Loading...

Files Size Format View
screenin.pdf 3.135Mb PDF View/Open

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record