Chemical and spectroscopic characterization of pterin-based fluorescent probes

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

San Miguel de Tucumán

Congreso; III GRAFOB, Tercera Reunión de Fotobiólogos Moleculares Argentinos - 2016; 2016

Grupo Argentino de Fotobiólogos Moleculares

IntroducciónLas pterinas son compuestos heterocíclicos naturales derivados de la molécula 2-aminopteridin4-(3H)-ona o pterina (Ptr). Estos compuestos pueden encontrarse en los sistemas biológicos y presentan generalmente un sustituyente en la posición 6. Asimismo, pueden encontrarse con el doble anillo oxidado, parcial o totalmente reducido. Bajo radiación UVA las pterinas pueden ser fluorescentes, sufrir reacciones de fotooxidación generando distintos fotoproductos, y son capaces de producir especies reactivas de oxígeno (EROs). Además, son capaces de actuar como fotosensibilizadores de biomoléculas pequeñas (como nucleótidos y aminoácidos), péptidos, proteínas, ADN o fosfolípidos, e incluso generar daño celular. Si bien existe una gran variedad de estos compuestos, ninguno tiene una estructura adecuada para interaccionar con biomembranasObjetivosEl objetivo principal de este trabajo fue la síntesis y caracterización estructural y espectroscópica de nuevos derivados pterínicos capaces de interaccionar con biomembranas para utilizar posiblemente como sondas fluorescentes.Materiales y métodosLa síntesis de los compuestos se realizó mediante un reacción de sustitución nucleofílica (SN2). La caracterización estructural se realizó mediante Resonancia Magnética Nuclear (1H NMR y 12C NMR) y Cromatografía Líquida de Alta Resolución con detector de Masa (HPLC-MS). Para la caracterización espectroscópica se utilizaron espectrofotómetro, espectrofluorómetro y detector de infrarrojo cercano (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, se obtuvieron cuatro compuestos diferentes, cuyas estructuras se observan en la Figura 1. A estos compuestos se le estudiaron las propiedades espectroscópicas, las cuales se enumeran en la Tabla 1. Figura 1. Estructura química de 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´-dimethylformimidamideProductoλmax absorción/nmλmax emisión/nmRendimiento cuántico de fluorescencia F ± SDTiempo de vida de fluorescencia/nsτF ± SDRendimiento cuántico de 1O2 ± SD(1)232/3054240.076 ± 0.0081.50 ± 0.020.35 ± 0.01(2)240/278/3484170.043 ± 0.0050.82 ± 0.030.36 ± 0.02(3)234/263/3544280.012 ± 0.0021.42 ± 0.030.16 ± 0.010.50 ± 0.02(4)238/3094280.078 ± 0.0081.47 ± 0.090.37 ± 0.02Ptr (básica)252/3584560.27 ± 0.025.0 ± 0.40.30 ± 0.02Ptr (ácida)270/3404390.33 ± 0.027.6 ± 0.40.18 ± 0.02Tabla 1. Longitud de onda máxima de absorbancia y emisión, rendimientos cuánticos de fluorescencia y producción de 1O2, y tiempo de vida de fluorescencia de los nuevos derivados pterínicos (1-4) y de Ptr (en medio básico y ácido). Solventes utilizados: Acetonitrilo para (1-4) y H2O/D2O para Ptr.Referencias 1. Pfleiderer W., in Chemistry and Biology of Pteridines and Folates, Plenum Press, 1, 19932. Lorente C., Thomas A. H., Accounts of Chemical Research, 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., Hatz S., Cabrerizo F. M., Thomas A. H., Ogilby P. R., Photochem. Photobiol., 87, 862, 20116. Thomas A. H., Catalá Á., Vignoni M., Biochimica et Biophysica Acta (BBA) ? Biomembranes, 1858, 139, 20167. Eaton D. F., Pure and Applied Chemistry, 60, 1107, 19888. Martí C., Jürgens O., Cuenca O., Casals M., Nonell S., J. Photochem. Photobiol. A: Chemistry, 97, 11, 1996