Desarrollo de una metodología de aislamiento de sideróforos del tipo hidroxámico

Abstract

[Resumen]: El hierro es un elemento esencial para casi todos los microorganismos, plantas y animales, debido a sus propiedades únicas. Es un metal de transición que puede presentar estados de oxidación (II) y (III), siendo esa valencia variable la que hace que tenga un papel fundamental en las reacciones de oxidación-reducción, reacciones celulares necesarias para el proceso vital. Presenta una biodisponibilidad muy baja, y debido a su importancia para los microorganismos, muchos de ellos biosintetizan unos compuestos denominados sideróforos, los cuales tienen alta afinidad por el Fe (III). Al secretarlos al medio, los sideróforos forman complejos con Fe (III) que son reconocidos por receptores de membrana del microorganismo y los introducen en las células mediante un mecanismo de transporte adecuado. El primer objetivo de este trabajo fue sintetizar la ferrioxamina como modelo de sideróforo de tipo hidroxámico, a partir de la quelatación con hierro del mesilato de deferoxamina. Una vez sintetizado, se han estudiado diferentes técnicas cromatográficas para evaluar el aislamiento de este sideróforo realizando una comparativa entre diferentes soportes. Se han empleado resinas lipofílicas del tipo XAD (XAD-2, XAD-4, XAD-7 y XAD-16), además de cartuchos cromatográficos del tipo C18 y HLB. Los estudios de recuperación se han realizado mediante espectroscopía de UV-VIS, y finalmente la comparativa de dichos porcentajes de recuperación ha permitido concluir que el uso de cartuchos cromatográficos aporta una recuperación muy baja, mientras que al emplear resinas lipofílicas XAD el porcentaje de recuperación es mucho más elevado, y por tanto más apropiado para el aislamiento de los sideróforos de tipo hidroxámico.

[Abstract]: Iron is an essential element for almost all microorganisms, plants and animals, due to its unique properties. It is a transition metal that can present oxidation states (II) and (III), being this variable valence what justifies its fundamental role in oxidation-reduction reactions, a key cellular reactions necessary for the vital process. Iron has a very low bioavailability, and due to its importance for microorganisms, many of them are able to biosynthesise compounds called siderophores, which have a high affinity for Fe(III). When they are secreted into the medium, the siderophores feature complexes with Fe(III) that are recognised by microorganism membrane receptors of the microorganism and introduce them into the cells by an appropriate transport mechanism. The first goal of this work was to synthesise ferrioxamine as a model hydroxamic type siderophore, from an iron chelation of deferoxamine mesylate. Once this compound was synthesised, different techniques have been studied to evaluate the isolation of this siderophore by making a comparison between different chromatographic supports. Lipophilic resins of the XAD type (XAD-2, XAD-4, XAD-7 and XAD-16) have been used, as well C18 and HLB chromatographic cartridges. The recovery studies were carried out using the UV-VIS spectroscopy, and finally the comparison of these recovery percentages led to the conclusion that the use of chromatographic cartridges provides a very low recovery, while the use of XAD lipophilic resins gives a much higher recovery percentage, therefore it is more appropriate for the isolation of hydroxamic type siderophores.

[Resumo]: O ferro é un elemento esencial para case todos os microorganismos, plantas e animais, polas súas propiedades únicas. É un metal de transición que pode presentar estados de oxidación (II) e (III), sendo esta valencia variable a que o fai desempeñar un papel fundamental nas reaccións de oxidación-redución, reaccións celulares necesarias para o proceso vital. Ten unha biodisponibilidade moi baixa, e pola súa importancia para os microorganismos, moitos deles biosintetizan compostos chamados sideróforos, que teñen unha gran afinidade polo Fe (III). Ao segretalos no medio, os sideróforos forman complexos con Fe (III) que son recoñecidos polos receptores de membrana do microorganismo e introdúceos nas células mediante un mecanismo de transporte axeitado. O primeiro obxectivo deste traballo foi sintetizar ferrioxamina como modelo de sideróforo de tipo hidroxámico, a partir da quelación de ferro do mesilato de desferrioxamina. Unha vez sintetizado, estudáronse diferentes técnicas cromatográficas para avaliar o illamento deste sideróforo, facendo unha comparación entre diferentes soportes. Utilizáronse resinas lipofílicas tipo XAD (XAD-2, XAD-4, XAD-7 e XAD-16), ademais de cartuchos cromatográficos tipo C18 e HLB. Os estudos de recuperación realizáronse mediante a técnica UV-VIS, e finalmente a comparación de ditas porcentaxes de recuperación permitiu concluír que o uso de cartuchos cromatográficos proporciona unha recuperación moi baixa, mentres que ao utilizar resinas lipofílicas XAD a porcentaxe de recuperación é moito maior, e polo tanto máis apropiado para o illamento de sideróforos de tipo hidroxámico.