Bioprospección de productos naturales marinos de organismos bentónicos del litoral brasileño y Caribe colombiano- fase i tribu dictyoteae

Abstract

Se analizaron mediante CG-EM los extractos en acetato de etilo de 37 especímenes de algas de la tribu Dictyoteae, recolectados en Santa Marta (Magdalena, Colombia) y en las costas Brasileñas en los estados Río de Janeiro y Río Grande do Norte. De estos extractos, se identificaron veinte compuestos (1-20) tipo ácidos graso y éster metílico (1- 3); dolastano y secodolastano (4-13); guayano prenilado (14-16); esterol (17), dolabellano (18-20) y Con esta información se construyó la base de datos diterpenos.msl que permitirá fururos estudios de dereplicación con algas de esta tribu. En este estudio se cuantificaron los diterpenos (4-16, 18-20) por tener valor quimiotaxonómico para algas de esta tribu. Los perfiles cromatográficos permitieron agrupar los 37 especímenes en cinco clados diferentes (A-E). En el primer clado (A) no se identificaron diterpenos como compuestos abundantes. En los clados B y C se identificaron diterpenos de tipo guayano prenilado como compuestos principales. En el clado D se encontraron diterpenos de tipo dolastanos y secodolastanos. Para el último clado (E) se identificaron diterpenos tipo dolabellano. El perfil químico y el análisis morfológico sugiere que los especímenes del clado D pertenecen a la especie Canistrocarpus cervicornis, mientras que los del clado E pertenece a la especie Dictyota pfaffii. Adicionalmente, se pudo establecer que el diterpeno mayoritario (5) de C. cervicornis recolectada en Colombia es diferente al diterpeno mayoritario de los especímenes recolectados en el Brasil, por lo que estos diterpenos también pueden ser considerados como marcadores biogeográficos. Finalmente, se realizó el estudio químico de un alga colombiana del clado A, de la cual se aisló el diterpeno 21, que corresponde a un nuevo guayano prenilado denominado dictyol K. Para profundizar en los estudios químicos se decidió estudiar los diterpenos minoritarios del alga parda Dictyota pfaffii, que había mostrado ser una rica fuente de compuestos tipo dolabellano con potente actividad antiviral frente al virus VIH-1. El estudio químico del extracto orgánico de esta alga recolectada en Brasil permitió identificar la presencia de 4 dolabellanos no antes descritos para esta alga (20,24, 25 y 26), 3 de los cuales son nuevos: (1R*,2E,4R*,7R*,10S*,11S*,12R*)10,18-diacetoxi-7-hidroxi-2,8(17)- dolabelladieno (24), (1R*,2E,4R*,7S*,10S*,11S*,12R*)10,18-diacetoxi-7-hidroxi-2,8(17)- dolabelladieno (25), y (1R*,2E,4R*,8E,10S*,11S*,12R*)10,18-diacetoxi-7-hidroxi-2,8- dolabelladieno (26); además de los dos dolabellanos mayoritarios previamente reportados para esta alga 10,18-diacetoxi-8-hidroxi-2,6-dolabelladieno (18) y 10-acetoxi- 8,18-dihidroxi-2,6-dolabelladieno (19). Los dolabellanos evaluados como antivirales (24 y 25) presentaron mayor actividad antiviral que 20 (también evaluado en estudios anteriores), por lo cual estos compuestos resultan promisorios como agentes anti-VIH-1. Finalmente, y con el ánimo de obtener otros dolabellanos con actividad antiviral se decidió usar como cabezas de serie los dolabellanos mayoritarios (1R, 3E, 7E, 11S)13- ceto-dolabela-3,7,12(18)-trieno (28) y β-Araneosene (29) de Eunicea laciniata, los cuales poseen una baja actividad antiviral frente al virus del VIH-1, y una baja citotoxicidad frente a la línea celular MT-2. Así, en este trabajo, aprovechando que 28 se puede aislar a nivel de multigramos se realizaron modificaciones estructurales, como reducciones al carbonilo (compuesto 30 y 31); epoxidaciones (compuesto 32), apertura de epóxidos (compuesto 33), y oxidaciones alilícas (compuesto 34) buscando mejorar la actividad antiviral, dado que los dolabellanos oxigenados, como los aislados de algas del género Dictyota, han mostrado una fuerte actividad anti-VIH-1. Estas modificaciones estructurales lograron aumentar significativamente la actividad antiviral del precursor, hasta en 100 veces, siendo los compuestos 32 y 34 los más activos frente al VIH-1 (EC90 2.9μM). La alta actividad antiviral y la baja toxicidad frente a células MT-2 de los compuestos 32 y 34, indica que éstas son promisorias para el desarrollo de medicamentos antivirales.

Abstract. Thirty seven specimens of brown algae (Dictyoteae tribe) were collected at Santa Marta (Colombia), Rio de Janeiro and Rio Grande do Norte (Brazilian Coast). Raw extracts were analyzed by GC-MS and twenty compounds were identified (1-20), including fatty acids and methyl esters (1-3); dolastane and secodolastane (4-13); prenylated guayanes (14- 16); sterol (17) and dolabellane (18-20). This information provides us the tools to create our own diterpenes database for future dereplication analysis. This database provides information about fragmentation pattern and Kovatz index for every compound. It is kwnon that diterpenes (4-16, 18-20) have chemotaxonomic value for this tribe. Five clades were created according to its chromatographic profiles based on their diterpenes content (A-E). First clade (A) shows no terpenes as abundant components. Clades B and C showed prenylated guayanes as major compounds. Clade D is characterized by the presence of dolastane and secodolastane diterpenes. Finally, clade E shows dolabellane diterpenes as main components. Chemical profile and morphologic analysis suggest that clade D specimens belong to Canistrocarpus cervicornis specie, while clade E specimen belongs to Dictyota pfaffii specie. Additionally, the major diterpene for C. cervicornis collected at Colombia (compound 5) is different from those specimens of C. cervicornis collected at Brazil; this result implies that dolatane diterpenes are also useful as biogeographic markers for this specie. Finally, the chemical study of Colombian algae (clade A) allowed us to identify one new diterpene from dictyol series, the dictyol K as minor compound of organic extract. In order to analyze the minor diterpene constituents and look for new antiviral compounds, brown alga Dictyota pfaffii collected at Brazil was studied. This study allowed identifying four non described dolabellanes for this specie (20, 24, 25 and 26), three of them are new (1R*,2E,4R*,7R*,10S*,11S*,12R*)10,18-diacetoxy-7-hidroxy-2,8(17)- dolabelladiene (24), (1R*,2E,4R*,7S*,10S*,11S*,12R*)10,18-diacetoxy-7-hidroxy-2,8(17)- dolabelladiene (25), y (1R*,2E,4R*,8E,10S*,11S*,12R*)10,18-diacetoxy-7-hidroxy-2,8- dolabelladiene (26); besides of the major compounds 10,18-diacetoxy-8-hidroxy-2,6- dolabelladiene (18) y 10-acetoxy-8,18-dihidroxy-2,6-dolabelladiene (19). The compounds 24 and 25 were evaluated in the antiviral test, and showed to be more active than dolabellanetriol 20, indicating that they are promissory as antiviral against VIH-1. Caribbean octocoral Eunicea laciniata is a known producer of dolabellane type diterpenes, like 13-ceto-1(R),11(S)-dolabela-3(E),7(E)12(18)-triene (28) and β– Araneosene (29). In earlier studies, dolabellane diterpenes isolated from brown algae shown strong anti-HSV-1 activity in vitro but only, the dolabelladienetriol, inhibited the reverse transcriptase enzyme of HIV-1. Compounds 28 and 29 were isolated and tested against HIV-1 virus, showing low antiviral activity and low toxicity to MT-2 cell line. Reactions over major compound 28, like carbonyl reductions (compound 30 y 31), epoxidation (compound 32), epoxide opening (compound 33) and allylic oxidations (compound 34), were made trying to improve the antiviral activity, since it was shown that oxygenated dolabellanes have better activity against HIV-1. These structural modifications significantly improve the anti-HIV-1 activity up to 100 times, being compound 32 and 34 the most active ones. Their high antiviral activity along with their low toxicity to MT-2 cells makes them promissory antiviral compounds.