Complejos metálicos de cobre y manganeso con ligandos biologicamente activos

Resumo

La tesis doctoral presentada tiene como objetivo general la síntesis y caracterización de complejos metálicos de Mn(II), Mn(III) y Cu(II) con sulfonamidas N-derivadas. Además del estudio químico de caracterización de los complejos obtenidos, se ha analizado su actividad biológica cuando actúan como agentes miméticos del enzima natural superóxido dismutasa y como nucleasas químicas. Los ligandos utilizados para las síntesis de los diferentes complejos han sido: 4-amino-N-(5-metil-1,3,4-tiadiazol-2-il)bencenosulfonamida (sulfametizol; Hsmtz), 4-amino-N-(4,6-dimetil-2-pirimidinil)bencenosulfonamida (sulfametazina; Hsmtzn), N-(tiazol-2-il)toluenosulfonamida (Htz-tol), N-(tiazol-2-il)bencenosulfonamida (Htz-ben) y N-(tiazol-2-il)naftalenosulfonamida (Htz-naf). Los dos primeros han sido adquiridos comercialmente, mientras que los últimos han sido sintetizados por primera vez para la realización de este trabajo. La caracterización de estos ligandos se ha realizado a través de las técnicas de análisis elemental, espectroscopía infrarroja y mediante difracción de rayos-X. Con estas sulfonamidas se han obtenido complejos binarios y ternarios de Mn(II), Mn(III) y Cu(II), con piridina o imidazol y derivados. Los complejos obtenidos han sido: Mn(smtz)2(py)24H2O Mn(smtz)2(imH)2H2O Mn(smtz)2(N-metilimH)23H2O [Mn(4-metilimH)2(OH2)4](smtz)2 Mn(smtzn)23H2O ?[Mn(smtzn)2(OH2)](imH)?n Mn(smtzn)33H2O [Cu2(tz-tol)4] Cu(tz-tol)2(N-metilimH)2 Cu(tz-tol)2(4-metilimH)2 [Cu2(tz-ben)4] Cu(tz-ben)2(imH)2 Cu(tz-ben)2(N-metilimH)2 [Cu2(tz-naf)4] Cu(tz-naf)2(N-metilimH)2 Cu(smtz)2?H2O [Cu(smtz)2(N-metilimH)2?H2O [Cu(smtz)2(imH)2] Cu(smtz)2(4-metilimH)2?3H2O [Cu(smtz)(1,2-dimetilimH)3(OH)]1/2H2O Cu(smtzn)2?3H2O [Cu(smtzn)(imH)](NO3)?1/2H2O Cu(smtzn)2(N-metilimH)2?2H2O [Cu(smtzn)(4-metilimH)](NO3)?H2O El estudio químico de caracterización de los complejos se ha realizado mediante las técnicas de análisis elemental, espectroscopía infrarroja (IR), espectroscopía electrónica, espectroscopía de resonancia paramagnética (RPE) y medidas magnéticas. Además se ha determinado la estructura cristalina de los compuestos [Mn(4-metilimH)2(OH2)4](smtz)2, ?[Mn(smtzn)2(OH2)](imH)?n, [Cu(smtz)2(imH)2], [Cu(smtz)(1,2-dimetilimH)3(OH)]1/2H2O, [Cu2(tz-tol)4] y [Cu2(tz-naf)4] El anión O2.-, producido como consecuencia del metabolismo celular, es mediador de enfermedades tan importantes como infarto agudo de miocardio, apoplejía, isquemia cerebral, apoptosis celular, cáncer, artritis o desórdenes neurológicos como las enfermedades de Parkinson o Alzheimer. Por ello, cabe suponer la existencia en la célula de ciertos mecanismos de defensa contra el daño provocado por la toxicidad de este radical. Entre estos mecanismos se encuentran los enzimas Superóxido Dismutasa (SOD), que catalizan la dismutación del superóxido (O2.-) para formar peróxido de hidrógeno y oxígeno molecular. Se conocen diferentes clases de enzimas SOD clasificados basándose en el metal que se encuentra en el centro activo del enzima y que participa en la catálisis. Así, encontramos los enzimas Cu/Zn-SOD, Mn-SOD, Fe-SOD y más recientemente Ni-SOD. Actualmente existen ciertos complejos metálicos que se comportan mimetizando la actividad de este enzima. En el presente trabajo se ha ensayado la actividad SOD que presentan los complejos obtenidos mediante métodos in vitro indirectos (Oberley y Spitz) y se ha desarrollado un nuevo método in vivo basado en la protección que ejercen los complejos frente al estrés oxidativo en diferentes cepas de la levadura S. cerevisiae. (Cepa salvaje: W303-1ª, cepa mutada: ATCC 96687, carente del gen que expresa el enzima Cu/Zn-SOD). Los resultados obtenidos han puesto de manifiesto que algunos de los complejos ensayados presentan actividad SOD ya que éstos han mejorado el crecimiento de la cepa de S. cerevisiae mutada carente de la Cu/Zn-SOD. A continuación se ha estudiado la actividad nucleasa de los complejos, consistente en la determinación de su capacidad para escindir la cadena helicoidal de ADN. El ADN es el material genético de los organismos celulares. La capacidad que poseen los complejos para escindir la doble hélice del ADN mediante procesos de oxidación-reducción actuando como nucleasas químicas resulta de gran interés en el campo de la medicina y la biotecnología por el uso potencial de estos complejos metálicos como agentes antitumorales. La capacidad nucleasa de los complejos se ha determinado mediante electroforesis en gel de agarosa. El ADN utilizado para los ensayos es plásmido pUC 18. Los plásmidos existen como moléculas cíclicas de ADN superenrollado. La rotura de una cadena hace que este estado superenrollado (forma I), se convierta en un estado simple cíclico relajado (forma II). Cuando se produce la rotura en la otra cadena de la doble hélice se obtiene la forma lineal del ADN (forma III). La forma I superenrollada migra más rápidamente que la forma II relajada. La forma III, lineal, migra en los geles de agarosa en una posición intermedia entre la formas I y la forma II. Se ha analizado el comportamiento electroforético, en geles de agarosa, del ADN tratado con los distintos complejos en diferentes tampones (TRIS-HCl, borato, cacodilato, etc.) y con diversos oxidantes y reductores (H2O2, ascorbato, oxone Na2S2O8, etc.). Se comprueba que son capaces de cortar el ADN y que son más activos como nucleasas que los metales que los forman. Mediante la técnica de AFM (Atomic Force Microscopy) se han confirmado los resultados obtenidos para el complejo Mn(smtzn)33H2O. Para algunos de los complejos se han realizado estudios de especificidad de corte al ADN, utilizando los enzimas de restricción EcoRI y Sca. Estos estudios han mostrado que los complejos ensayados no presentan corte especifico sobre el ADN. __________________________________________________________________________________________________