Síntesis de nucleósidos: biotransformaciones y aplicaciones en oligonucleótidos funcionales

ADOLFO M. IRIBARREN

Mendoza

Congreso; XVII Simposio Nacional de Química Orgánica; 2009

Los análogos de nucleósidos son usados extensivamente en terapias antivirales y  antitumorales como monómeros y más recientemente en la síntesis de oligonucleótidos funcionales. Como agentes antivirales, los nucleósidos inhiben la replicación del genoma viral, mientras que los derivados antitumorales inhiben la replicación y la reparación del ADN celular.  Estas moléculas ejercen su acción a través de diferentes mecanismos tales como la inhibición de polimerasas o actuando como terminadores de cadena en la síntesis de ADN o ARN. En nuestro laboratorio se estudian distintas rutas quimioenzimáticas para preparar análogos de nucleósidos.  Una de ellas permite obtener nucleósidos purínicos a través de una transglicosidación microbiana catalizada por la acción combinada de dos fosforilasas, partiendo de los nucleósidos pirimidínicos y dadores de azúcar correspondientes.  Ya que esta reacción procede a través de la formación de un intermediario pentosa 1-fosfato, en nuestro laboratorio se estudia también la ruta que  utiliza este compuesto como material de partida. Éste se obtiene a partir de pentosas haciendo uso de lipasas, fosforilaciones químicas y/o enzimáticas y fosfopentomutasa sobre expresada.  En particular, una ruta alternativa para la síntesis de la desoxirribosa 5-fosfato involucra la condensación aldólica catalizada por desoxirribosa 5-fosfato aldolasa (DERA) de acetaldehído y gliceraldehído 3-fosfato, pudiéndose a su vez este último ser generado in situ. Los nucleósidos así obtenidos pueden ser ulteriormente modificados, por ejemplo mediante el uso de desaminasas, o derivatizados para ser transformados en prodrogas lipofílicas, hidrofílicas o anfifílicas.  En el primer caso, se obtienen nucleósidos parcialmente acilados por medio de desacilaciones regioselectivas de los correspondientes precursores peracilados.  Los nucleósidos 5’-monofosfatos, que además de otras aplicaciones son eficaces prodrogas hidrofílicas, se obtienen por fosforilación enzimática mediada por fosfatasas ácidas.  Por último,  los fosfatidil nucleósidos son potenciales drogas anfifílicas que se obtienen mediante la transfosfatidilación catalizada por fosfolipasas D. Nuestro grupo también está interesado en la síntesis y aplicaciones de oligonucleótidos modificados.  Estas moléculas has demostrado tener funciones no tradicionales tales como la inhibición catalítica de la expresión génica. Pero un requerimiento fundamental para su aplicación en sistemas biológicos es que deben ser químicamente modificados para aumentar su estabilidad a nucleasas.  En este respecto, se estudian las propiedades de oligonucleótidos que contienen 2’-C-metil- y 2’-desoxi-2’-C-metilnucleótidos y por consiguiente la síntesis de los correspondientes monómeros fue llevada a cabo.  En particular, los 2’-C-metilnucleótidos pueden potencialmente mimetizar las interacciones presentes en el ARN,  ya que mantienen el hidroxilo 2’ esencial para muchas interacciones que estabilizan el plegado de estas moléculas, estudiándose sus propiedades utilizando como sistema modelo la actividad de ribozimas cabeza de martillo.  Por otra parte, los 2’-desoxi-2’-C-metilnucleósidos muestran conformaciones preferidas diferenciales dependiendo de la configuración del C-2’; la influencia de estas modificaciones se estudian en DNAzimas 10-23 modificadas.