Biotransformations by endophytic fungi isolated from traditional Ecuadorian medicinal plants: Connecting ethnomedicine with biotechnology

• Scalvenzi, Laura ^[1]
  1. [1] Universidad Estatal Amazónica

     Universidad Estatal Amazónica

     Puyo, Ecuador

     
• Localización: Revista Amazónica Ciencia y Tecnología, ISSN-e 1390-5600, ISSN 1390-5600, Vol. 1, Nº. 3, 2012, págs. 248-270
• Idioma: español
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    Ecuador, un país pequeño con diversos ecosistemas en las regiones de la Amazonia, los Andes y la costa del Pacífico, es considerado como uno de los 17países "megadiversos", y los grupos étnicos nativos y las comunidades rurales tienen una  fuerte tradición etnomedicinal en el uso de plantas nativas en la curación. El conocimiento etnobotánico tradicional puedes ser usado para guiar la investigación biotecnológica en plantas medicinales, aún cuando la aplicación nueva e innovadora no está relacionada estrechamente con el uso tradicional de las plantas. En base al conocimiento etnomedicinal de las comunidades indígenas, las siguientes plantas de la Amazoníay de los Andes del Ecuador fueron elegidas para la investigación: Piper aduncum (Piperaceae), Maytenus macrocarpa (Celastraceae), Schinus molle (Anacardiaceae), Tecoma stans (Bignoniaceae) y Myrcianthes hallii (Myrtaceae). La investigación se enfocó en (i) determinar la presencia de hongos endofitos en las plantas seleccionadas, (ii) aislar y cultivar in vitro las cepas de endofitos, (iii) evaluar la capacidad de los endofitos aislados de biotransformar compuestos considerados intermedios de la sintesis de medicamentos. Los siguientes compuestos fueron investigados: (+/-)-cis-bicyclo[3.2.0]hept-2-en-6-one, acetophenone, 1-indanone, 2- furyl methyl ketone, 2-methylcyclopentanone, 2-methylcyclohexanone, 2- methoxycyclohexanone. 364 cepas funginas han sido aisladas. Entre ellas, cinco cepas han biotransformado el acetophenone a (S)-1-phenylethanol, con importantes rendimientos (78-97%) y excesos enantiomericos (78-100%). Tres cepas han producido también fenoles, probablemente debido a reacciones enzimáticas que catalizan las oxidaciones de Baeyer-Villiger. Quince cepas funginas han producico los lactones (-)-(1S,5R)-2-oxabicyclo[3.3.0]oct-6-en-3-one y (-)-(1R,5S)-3- oxabicyclo[3.3.0]oct-6-en-2-one a partir de (+/-)-cis-bicyclo[3.2.0]hept-2-en-6-one, probablemente como resultado de la activación de enzimas monooxigenasas.

  • español

    Ecuador, a small country with diverse ecosystems in the Amazon, Andes and Pacific coastal regions is considered one of the 17 "megadiverse” countries, and the native ethnic groups and rural communities have a strong ethnomedical tradition in the use of native plants in healing. Traditional ethnobotanical knowledge can be used to guide biotechnological research on medicinal plants, even when the new application is an innovation only distantly related to the traditional use. Based on ethnomedicalknowledge of indigenous communities, the following plants from the Amazon and Andes regions were chosen for investigation: Piper aduncum (Piperaceae), Maytenus macrocarpa (Celastraceae), Schinus molle (Anacardiaceae), Tecoma stans (Bignoniaceae) and Myrcianthes hallii (Myrtaceae). The research was focused on (i) assesing the presence of endophytic fungi in the selected plants, (ii) isolating and subculturing in vitro pure endophytic strains, (iii) assessing the biotransformation capacity of the isolated endophytes on pure compounds (intermediates of pharmaceutical synthesis). The following compounds were chosen as substrate models for biotransformations: (+/-)-cis-bicyclo[3.2.0]hept-2-en-6-one, acetophenone, 1-indanone, 2-furyl methyl ketone, 2-methylcyclopentanone, 2- methylcyclohexanone, 2-methoxycyclohexanone. A total of 364 fungal strains were isolated in vitro; among these, five strains performed biotransformations on acetophenone to (S)-1-phenylethanol, with important yields (78-97%) and enantiomeric excess (78-100%). Three strains also yielded phenols, probably by enzymatic reactions (Baeyer-Villiger oxidations). Fifteen fungal strains yielded the lactones (-)-(1S,5R)-2-oxabicyclo[3.3.0]oct-6-en-3-one and (-)-(1R,5S)-3- oxabicyclo[3.3.0]oct-6-en-2-one from (+/-)-cis-bicyclo[3.2.0]hept-2-en-6-one, probably as result of monooxygenase activation.