Nuevos compuestos citotóxicos de esponjas de Indonesia con naturaleza estructural diversa: Uso de técnicas avanzadas en la determinación de su estereoquímica relativa y absoluta

Abstract

[Resumen] La memoria que se presenta a continuación describe el estudio de seis esponjas procedentes de Indonesia de las cuales se han obtenido seis nuevas familias de compuestos con actividad citotóxica. Cabe destacar como parte más novedosa del esta tesis doctoral, que la aproximación a la elucidación estructural de las nuevas entidades aisladas se ha apoyado en la utilización conjunta de técnicas de resonancia magnética nuclear junto con cálculos computacionales basados en la teoría de funcionales de densidad (DFT). En el Capítulo I, a modo de introducción se pone en perspectiva el estado actual de los productos naturales de origen marino que están siendo desarrollados por la industria farmacéutica como fármacos en los diferentes mercados clínicos. También se describe el estado del arte de las diferentes técnicas utilizadas en la determinación de la estructura de los compuestos aislados, poniéndose un mayor énfasis en el estudio de la estereoquímica relativa o absoluta. Estas técnicas serán utilizadas en los posteriores capítulos para la resolución de la estructura tridimensional de los nuevos compuestos descritos. Con el fin de agilizar la lectura y que esta no resulte repetitiva, finalmente se esquematiza los diferentes procesos de separación y aislamiento a los que han sido sometidos todos los extractos de las esponjas estudiadas y que han dado lugar a los compuestos aislados. En el Capítulo II se describe el estudio de la esponja Hexadella sp. de la cual se ha aislado un derivado citotóxico de bromotirosinas al que hemos llamado anomoian B. El Capítulo III describe el estudio de la asociación de esponjas Jaspis sp. y Bubaris sp. de donde se aisló un nuevo derivado activo bromado al que hemos denominado aplyzanzine B. En este capítulo se detalla el mecanismo de acción de este nuevo metabolito junto al anomian B descrito en el capítulo anterior. En el Capítulo IV se estudió la esponja Theonella sp. de la cual se aisló un nuevo compuesto natural, el ácido lanesoico, que presenta un esqueleto inusual de tetrahidropirimidina, combinado con la naturaleza de zwitteriónica de su estructura. El Capítulo V recoge el aislamiento de nuevos análogos de la familia de los enigmazoles a partir de la esponja de la familia de las Neopeltidae. En este caso la utilización de diferentes derivatizaciones químicas fue clave para la resolución de la estereoquímica de estos compuestos con actividad citotóxica. En el Capítulo VI se describe el aislamiento de las halioxepines A, B y C a partir de la esponja Haliclona (Reniera) sp., siendo necesario recurrir a cálculos computacionales para relacionar los diferentes “estereoclusters” presentes en las tres moléculas. Por último, en el Capítulo VII se describe el aislamiento de un nuevo péptido cíclico gunungamide A y de cómo se puede aplicar el análisis configuracional basado en constantes de acoplamiento junto con el método avanzado de Marfey para facilitar la resolución de su estereoquímica tanto relativa como absoluta de los aminoácidos presentes en el esqueleto peptídico del compuesto. Esta nueva metodología combinada se aplicó también al compuesto conocido stellatolide A.

[Resumo] A memoria que se presenta a continuación describe o estudo de seis esponxas procedentes de Indonesia das cales se obtiveron seis novas familias de compostos con actividade citotóxica. Cabe destacar como parte máis nova de esta tese doutoral, que a aproximación á elucidación estrutural das novas entidades illadas apoiouse na utilización conxunta de técnicas de resonancia magnética nuclear xunto con cálculos computacionales baseados na teoría de funcionais de densidade (DFT). No Capítulo I, a modo de introdución ponse en perspectiva o estado actual dos produtos naturais de orixe mariña que están a ser desenvolvidos pola industria farmacéutica como fármacos nos diferentes mercados clínicos. Tamén se describe a estado da arte das diferentes técnicas utilizadas na determinación da estrutura dos compostos illados, poñéndose unha maior énfase no estudo da estereoquímica relativa ou absoluta. Estas técnicas serán utilizadas nos posteriores capítulos para a resolución da estrutura tridimensional dos novos compostos descritos. Co fin de axilizar a lectura e que esta non resulte repetitiva, finalmente esquematízase os diferentes procesos de separación e illamento aos que foron sometidos todos os extractos das esponxas estudadas e que deron lugar aos compostos illados. No Capítulo II descríbese o estudo da esponxa Hexadella sp. da cal illouse un derivado citotóxico de bromotirosinas ao que chamamos anomoian B. O Capítulo III describe o estudo da asociación de esponxas Jaspis sp. e Bubaris sp. de onde illouse un novo derivado activo bromado ao que denominamos aplyzanzine B. Neste capítulo detállase o mecanismo de acción deste novo metabolito xunto ao anomian B descrito no capítulo anterior. No Capítulo IV estudouse a esponxa Theonella sp. da cal illouse un novo composto natural, o ácido lanesoico, que presenta un esqueleto inusual de tetrahidropirimidina, combinado coa natureza de zwitteriónica da súa estrutura. O Capítulo V recolle o illamento de novos análogos da familia dos enigmazoles a partir da esponxa da familia das Neopeltidae. Neste caso a utilización de diferentes derivatizaciones químicas foi clave para a resolución da estereoquímica destes compostos con actividade citotóxica. No Capítulo VI descríbese o illamento das halioxepines A, B e C a partir da esponxa Haliclona (Reniera) sp., sendo necesario recorrer a cálculos computacionales para relacionar os diferentes estereoclusters presentes nas tres moléculas. Por último, no Capítulo VII descríbese o illamento dun novo péptido cíclico gunungamide A e de como se pode aplicar a análise configuracional baseado en constantes de acloplamento xunto co método avanzado de Marfey para facilitar a resolución da súa estereoquímica tanto relativa como absoluta dos aminoácidos presentes no esqueleto peptídico do composto. Esta nova metodoloxía combinada aplicouse tamén ao composto coñecido stellatolide A

[Abstract] The dissertation presented below describes the examination of six sponges collected in Indonesia, and the identification of six new families of chemical compounds with cytotoxic activity. The most innovate part of this PhD thesis is the approach selected for the structural elucidation of the newly identified chemical entities, consisting in the combination of nuclear magnetic resonance techniques with density functional theory (DFT) based computational modelling. Chapter 1 introduces current perspectives regarding the use of natural products of marine origin for the development of pharmaceutical products, including ongoing industry developments in the different clinical markets. The state of the art of the different methods and techniques used for the identification of the chemical structure of the isolated compounds is also presented, focusing on the study of relative and absolute stereochemistry. These techniques will be used in the subsequent chapters for the resolution of the three-dimensional structure of the newly described chemical compounds. To facilitate the reading, the fractionation and isolation processes applied to all studied sponge extracts are presented in a schematic way. Chapter II describes the study of the sponge Hexadella sp. and the isolation of a cytotoxic bromotyrosine derivative named anomoian B. Chapter III presents the study of the Jaspis sp. and Bubaris sp. sponge association and the isolation of a new active brominated derivative named aplyzanzine B. The chapter also describes the mechanism of action of this new metabolite as well as of the previously described anomoian B. Chapter IV describes the study of the sponge Theonella sp. and the isolation of a new natural compound, lanesoic acid, with an unusual tetrahydropyrimidin skeleton combined with the zwitterionic nature of its chemical structure. Chaper V illustrates the isolation of new analogs of the enigmazoles family from the sponge belonging to the family Neopeltidae. Different chemical derivatization procedures were required for the stereochemical resolution of these compounds with cytotoxic activity. Chapter VI describes the isolation of halioxepines A, B and C from the sponge Haliclona (Reniera) sp., and the computational modelling required for relating the different stero-clusters present in the three molecules. Finally, Chapter VII illustrates the isolation of a new cyclic peptide, gunungamide A, and the applicability of configurational analysis based on coupling constants in combination with the advanced Marfey's method, to facilitate the relative and absolute stereochemical resolution of the amino acids present in the peptidic skeleton of this compound. This new combined methodological approach was also applied to the compound stellatolide A.