Isolation and Characterization of UV-Protecting Compounds from Marine Algae of Kuwait Waters

إن الكائنات التي تعيش في منطقة المد والجزر تتعرض لمستويات عالية من الأشعة فوق البنفسجية ولديها آلية حماية ضوئية فعالة. يهدف هذا المشروع إلى عزل وتوصيف المركبات المسئولة عن الحماية من الأشعة فوق البنفسجية التي من الممكن أن يكون لها قيمة في الصناعات الدوائية وفي مستحضرات التجميل وذلك من طحالب المياه الكويتية التي تتعرض لظروف بيئية بالغة القسوة كارتفاع مؤشر الأشعة فوق البنفسجية ) 9- 8( والاخت اف الموسمي في درجة حرارة مياه البحر ) 13-35oC ( والملوحة ) 40-45psu (. سيتم خ ال هذه الدراسة اختيار وتجميع عدد من اجناس الطحالب البحرية )تشمل الطحالب الدقيقة والكبيرة( المتوافرة في السواحل الكويتية ثم تتم زراعتها. وسيتم تطوير اجراءات استخلاص مركبات الحماية من الأشعة فوق البنفسجية باستخدام مذيبات أو انزيمات استخلاص، وعليه سيتم عزل كل من مركب ال مايكروسبورين mycosporine شبيه الأحماض الأمينية ) MAAs ( والأصباغ ومركبات الفينول والفلافونويد وذلك باستخدام تقنيات الفصل بالإذابة والتفريغ اللوني. وسيتم اختبار المركبات المعزولة )نقية وشبه نقية( من أجل الكشف عن خصائص مضادات الأكسدة والحماية من الأشعة فوق البنفسجية ومركبات تبييض الجلد ومضادات لتجاعيد الجلد. سيتم أيضاً تمييز الجزيئات الفعالة بتقنيات التحليل الضوئي وتقنيات تحليل كيميائية أخرى مثل LCMS/MS و FTIR و NMR . كما ستجرى تجربة من أجل تقييم مدى قابلية وقدرة الطحالب عى تراكم وتركيز مركبات الحماية من الأشعة فوق البنفسجية تحت عوامل مختلفة كاخت اف وفرة المغذيات وغيرها من عوامل غير حيوية، وسيتم أيضا الكشف عن مدى استقرار المركبات المعزولة تحت الضغوطات الناتجة عن مختلف العوامل غير الحيوية. وسيتم اختبار تأثيرات إحتمال وجود السمية الخلوية في المركبات المعزولة، بالإضافة إلى تأثيرها كمضادات للسرطان عى خلايا الجلد والخلايا السرطانية. كذلك سيتم عمل تسلسل المادة الوراثية للطحلبين المحتويين عى مركبات الحماية من الأشعة فوق البنفسجية وتخزينها للدراسات المستقبلية. إن مفهوم هذا المشروع فريد لكونه أول مشروع يبادر بالكشف عن مركبات الحماية من الأشعة فوق البنفسجية في طحالب المياه الكويتية، الأمر الذي سيفتح باباً جديداً من أبواب البحث والتطبيقات الصناعية لهذه الموارد الطبيعية غير المستغلة والمتواجدة في المياه الكويتية وسواحلها.

Intertidal and epipelagic marine organisms are exposed to the highest level of ultraviolet radiation and have efficient photo protective mechanism by the production of UV-protecting compounds. This project aims to isolate and characterize UV protecting compounds with potential pharmaceutical and cosmetic value from the algae of Kuwait waters, which are exposed to stressful extreme environmental conditions viz. high UV index (8-9), temperature (13-35°C) and salinity (40 -45psu). Selected marine algae (both micro and macro) available from Kuwait’s coasts will be collected and cultured. A process to extract UV protecting compounds will be developed by using solvent or enzymatic extraction. From the extracts, microsporine like amino acids (MAAs), pigments, phenolic compounds, and flavonoids will be isolated by using solvent partition and different chromatographic techniques. The isolated compounds (pure or semi- pure) will be tested for antioxidant properties, UV protection, whitening and anti-wrinkle properties. The active molecules will be characterized using spectrophotometry, LCMS/MS, FTIR and NMR. Induction experiments to assess the ability of the algae to accumulate the UV protecting compounds under different nutrient availability and other abiotic factors and stability of the isolated compounds against different abiotic stress will also be determined. The cytotoxicity and anticancer effect of the isolated compounds will be tested in skin cells and cancer cell lines. The genetic material of the two promising UV protecting compounds producing algae will be sequenced and stored for future studies. The concept of this project is unique as it is the first project that attempts to reveal the UV protective compounds from algae of Kuwait’s waters and will open up new areas of research and industrial application of these underutilized resources.