Chemical and spectroscopic characterization of pterin-based fluorescent probes

MARIANA VIGNONI; NILUKSHA WALALAWELA; SERGIO M. BONESI; ALEXANDER GREER; ANDRÉS H. THOMAS

Congreso; Tercera Reunión de Fotobiólogos Moleculares Argentinos (III GRAFOB); 2016

IntroducciónLas pterinas soncompuestos heterocíclicos naturales derivados de la molécula2-aminopteridin4-(3H)-ona o pterina (Ptr). Estos compuestos pueden encontrarseen los sistemas biológicos y presentan generalmente un sustituyente en laposición 6. Asimismo, pueden encontrarse con el doble anillo oxidado, parcial ototalmente reducido. Bajo radiación UVA las pterinas pueden ser fluorescentes,sufrir reacciones de fotooxidación generando distintos fotoproductos, y soncapaces de producir especies reactivas de oxígeno (EROs). Además, son capacesde actuar como fotosensibilizadores de biomoléculas pequeñas (como nucleótidosy aminoácidos), péptidos, proteínas, ADN o fosfolípidos, e incluso generar dañocelular. Si bien existe una gran variedad de estos compuestos, ninguno tieneuna estructura adecuada para interaccionar con biomembranasObjetivosEl objetivo principal de estetrabajo fue la síntesis y caracterización estructural y espectroscópica denuevos derivados pterínicos capaces de interaccionar con biomembranas parautilizar posiblemente como sondas fluorescentes.Materiales y métodosLa síntesis de los compuestos serealizó mediante un reacción de sustitución nucleofílica (SN2). Lacaracterización estructural se realizó mediante Resonancia Magnética Nuclear (1HNMR y 12C NMR) y Cromatografía Líquida de Alta Resolución condetector de Masa (HPLC-MS). Para la caracterización espectroscópica seutilizaron espectrofotómetro, espectrofluorómetro y detector de infrarrojocercano (NIR). Se obtuvieron los espectros de absorbancia, emisión,rendimientos cuánticos de fluorescencia y producción de oxígeno singlete.Resultados y ConclusionesA partir de la síntesis realizada, seobtuvieron cuatro compuestos diferentes, cuyas estructuras se observan en laFigura 1. A estos compuestos se le estudiaron las propiedades espectroscópicas,las cuales se enumeran en la Tabla 1.Figura 1. Estructura químicade los compuestos sintetizados. (1)N'-(3-decyl-4-oxo-3,4-dihydropteridin-2-yl)-N,N'-dimethylformimidamide, (2) 2-amino-3-decylpteridin-4(3H)-one, (3) 2-amino-4-decyloxypteridine, (4)N'-4-(decyloxy)pteridin-2-yl)-N,N'-dimethylformimidamide  Producto λmax absorción/nm λmax emisión/nm Rendimiento cuántico de fluorescencia FF ± SD Tiempo de vida de fluorescencia/ns τF ± SD Rendimiento cuántico de 1O2 FD ± SD (1) 232/305 424 0.076 ± 0.008 1.50 ± 0.02 0.35 ± 0.01 (2) 240/278/348 417 0.043 ± 0.005 0.82 ± 0.03 0.36 ± 0.02 (3) 234/263/354 428 0.012 ± 0.002 1.42 ± 0.03 0.16 ± 0.01 0.50 ± 0.02 (4) 238/309 428 0.078 ± 0.008 1.47 ± 0.09 0.37 ± 0.02 Ptr (básica) 252/358 456 0.27 ± 0.02 5.0 ± 0.4 0.30 ± 0.02 Ptr (ácida) 270/340 439 0.33 ± 0.02 7.6 ± 0.4 0.18 ± 0.02 Tabla 1. Longitud de onda máximade absorbancia y emisión, rendimientos cuánticos de fluorescencia y producciónde 1O2, y tiempo de vida de fluorescencia de los nuevosderivados pterínicos (1-4) y de Ptr (en medio básico y ácido). Solventesutilizados: Acetonitrilo para (1-4) y H2O/D2O para Ptr. Referencias 1. Pfleiderer W., in Chemistry and Biology ofPteridines and Folates, Plenum Press, 1, 19932. Lorente C., Thomas A. H., Accounts of ChemicalResearch, 39, 395, 20063. Petroselli G., Dántola M. L., Cabrerizo F. M.,Capparelli A. L., Lorente C., Oliveros E., Thomas A. H., J. Am. Chem. Soc.,130, 3001, 20084. Castaño C., Lorente C., Martins-Froment N.,Oliveros E., Thomas A. H., Org. Biomol. Chem., 12, 3877, 20145. Denofrio M. P., Lorente C., Breitenbach T., HatzS., Cabrerizo F. M., Thomas A. H., Ogilby P. R., Photochem. Photobiol., 87, 862, 20116. Thomas A. H., Catalá Á., Vignoni M., Biochimicaet Biophysica Acta (BBA) ? Biomembranes, 1858, 139, 20167. Eaton D. F., Pure andApplied Chemistry, 60, 1107, 19888. Martí C., Jürgens O., CuencaO., Casals M., Nonell S., J. Photochem. Photobiol. A: Chemistry, 97, 11, 1996