Síntesis de los sideróforos amonabactinas, análogos, y conjugados con nanopartículas, fluoróforos y antibióticos. Evaluación como antimicrobianos y en la detección de patógenos

Abstract

[Resumen] La presente memoria está estructurada en tres capítulos: Capítulo I. Comienza con una introducción donde se resalta el importante papel que juega el sector de la acuicultura en Galicia y la problemática de las infecciones bacterianas. Se describe el mecanismo de captación de hierro mediante sideróforos en bacterias, exponiendo su potencial para desarrollar nuevos tratamientos contra organismos patógenos. Se expone el trabajo previo realizado sobre Aeromonas salmonicida subsp. salmonicida, en el que se identificó que produce dos tipos de sideróforos, acinetobactina y las amonabactinas, y que la proteína FstB es el receptor del primero de ellos. A continuación, se detalla el trabajo realizado sobre la síntesis total de las cuatro amonabactinas naturales, que mediante los resultados de la actividad siderófora realizados sobre A. salmonicida permitieron identificar a FstC como la proteína receptora de las amonabactinas. Finalmente, se describe la síntesis de cuatro análogos estructurales que permiten establecer una serie de relaciones estructura-actividad entre el sideróforo y su receptor, lográndose seleccionar dos de ellos como candidatos para realizar posteriores conjugaciones con nanopartículas, fluoróforos y antibióticos. Capítulo II. Se preparan conjugados de nanopartículas de oro con el sideróforo ferrioxamina y un análogo de amonabactina. Su evaluación como sensores para la detección de bacterias no trajo consigo el esperado cambio de color del conjugado cuando se pusieron en contacto con las bacterias. Adicionalmente, se sintetiza un conjugado de un análogo de amonabactina con nanopartículas de plata y se estudia sus propiedades antimicrobianas. Los resultados indicaron que la funcionalización con este sideróforo no produjo un aumento en la actividad antimicrobiana de dichas nanopartículas. Se analiza mediante microscopia electrónica de barrido (SEM) el proceso de adhesión de algunas bacterias a superficies de oro funcionalizadas con sideróforos. Capítulo III. Se sintetizan diversos conjugados entre los análogos seleccionados de amonabactina preparados en el capítulo I con fluoróforos, encontrándose que el conjugado con el fluoróforo sulforrodamina B actúa como sonda fluorescente frente a distintas especies del género Aeromonas y Acinetobacter baumannii. Además, esta sonda posee un gran potencial como sensor en la detección de Aeromonas debido a su habilidad para distinguir células de Aeromonas de otras bacterias patógenas de peces. Finalmente, se preparan tres conjugados del análogo de amonabactina, empleado en la sonda anterior, con tres antibióticos distintos siguiendo la estrategia denominada caballo de Troya. Su evaluación biológica frente a diversas especies bacterianas mostró que estos conjugados no presentaban actividad antimicrobiana.

[Resumo] A presente memoria está estruturada en tres capítulos: Capítulo I. Comeza cunha introdución onde se resalta o importante papel que xoga o sector da acuicultura en Galicia e a problemática das infeccións bacterianas. Descríbese o mecanismo de captación de ferro mediante sideróforos en bacterias, expoñendo o seu potencial para desenvolver novos tratamentos contra organismos patóxenos. Exponse o traballo previo realizado sobre Aeromonas salmonicida subsp. salmonicida, no que se identificou que produce dous tipos de sideróforos, acinetobactina e as amonabactinas, e que a proteína FstB é o receptor do primeiro deles. A continuación, detállase o traballo realizado sobre a síntese total das catro amonabactinas naturais, que mediante os resultados da actividade siderófora realizados sobre A. salmonicida permitiron identificar a FstC como a proteína receptora das amonabactinas. Finalmente, descríbese a síntese de catro análogos estruturais que permiten establecer unha serie de relacións estrutura-actividade entre o sideróforo e o seu receptor, lográndose seleccionar dous deles como candidatos para realizar posteriores conxugacións con nanopartículas, fluoróforos e antibióticos. Capítulo II. Prepáranse conxugados de nanopartículas de ouro co sideróforo ferrioxamina e un análogo de amonabactina. A súa avaliación como sensores para a detección de bacterias non trouxo consigo o esperado cambio de cor do conxugado cando se puxeron en contacto coas bacterias. Adicionalmente, sintetízase un conxugado dun análogo de amonabactina con nanopartículas de prata e estúdase as súas propiedades antimicrobianas. Os resultados indicaron que a funcionalización con este sideróforo non produciu un aumento na actividade antimicrobiana das devanditas nanopartículas. Analízase mediante microscopia electrónica de varrido (SEM) o proceso de adhesión dalgunhas bacterias a superficies de ouro funcionalizadas con sideróforos. Capítulo III. Sintetízanse diversos conxugados entre os análogos seleccionados de amonabactina preparados no capítulo I con fluoróforos, atopándose que o conxugado co fluoróforo sulforrodamina B actúa como sonda fluorescente fronte a distintas especies do xénero Aeromonas e Acinetobacter baumannii. Ademais, esta sonda posúe un gran potencial como sensor na detección de Aeromonas debido á súa habilidade para distinguir células de Aeromonas doutras bacterias patóxenas de peces. Finalmente, prepáranse tres conxugados do análogo de amonabactina, empregado na sonda anterior, con tres antibióticos distintos seguindo a estratexia denominada cabalo de Troia. A súa avaliación biolóxica fronte a diversas especies bacterianas mostrou que estes conxugados non presentaban actividade antimicrobiana.

[Abstract] The present work is divided into three chapters: Chapter I. It begins with an introduction that highlights the important role played by the fish farming sector in Galicia and the problem of bacterial infections. The mechanism of iron uptake by siderophores in bacteria is described, exposing its potential to develop new treatments against pathogenic organisms. In previous work carried out on Aeromonas salmonicida subsp. salmonicida it was identified that it produces two types of siderophores, acinetobactin and amonabactins, and FstB protein is the receptor for the first of them. Next, the work carried out on the total synthesis of the four natural amonabactins is detailed, which by means of the results of the siderophore activity carried out on A. salmonicida allowed to identify FstC as the protein receptor of amonabactins. Finally, the synthesis of four structural analogues is described, that allows establishing a series of structure-activity relationships between the siderophore and its receptor. Two of them were selected as candidates for subsequent conjugations with nanoparticles, fluorophores and antibiotics. Chapter II. Gold nanoparticles conjugated with siderophore ferrioxamine and an amonabactin analogue are prepared. Their evaluation as bacteria detection sensors did not show the expected color change of the conjugate when they were in contact with the bacteria. Additionally, a silver nanoparticle-amonabactin analogue conjugate is synthesized and its antimicrobial properties are studied. The results indicated that the functionalization with this siderophore did not produce an increase in the antimicrobial activity of said nanoparticles. The adhesion process of some bacteria to functionalized gold surfaces with siderophores is analysed by scanning electron microscopy (SEM). Chapter III. Various conjugates between fluorophores and the selected amonabactin analogues prepared in chapter I are synthesized, finding that the conjugate bearing sulforhodamine B fluorophore acts as a fluorescent probe against different species of the genus Aeromonas and Acinetobacter baumannii. Furthermore, this probe has great potential as a sensor in the detection of Aeromonas due to its ability to distinguish Aeromonas cells from other fish pathogenic bacteria. Finally, three conjugates of the amonabactin analog used in the previous probe are prepared with three different antibiotics following the so-called Trojan horse strategy. Their biological evaluation against various bacterial species showed that these conjugates did not present antimicrobial activity.