Modificações químicas em oligossacarídeos derivados de polissacarídeos de algas marinhas

Orientador : Miguel Daniel NosedaTese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Bioquímica. Defesa: Curitiba, 27/06/2005Inclui bibliografia e anexosHidrólise redutiva parcial foi utilizada para produzir oligossacarídeos alditóis a partir de galactanas sulfatadas, com estruturas repetitivas, obtidas de quatro diferentes espécies de Rhodophyta: kappa-carragenana (Kappaphycus alvarezii), theta-carragenana (Gigartina skottsbergii - lambda-carragenana pós-tratamento alcalino), agarose 6-sulfato (Gracilaria domingensis), e agarana 2-sulfato piruvilada (Acanthophora spicifera - agarana sulfatada piruvilada pós-tratamento alcalino). Cada hidrolisado foi submetido à cromatografia de troca aniônica e filtração em gel. Os oligossacarídeos alditóis isolados foram caracterizados por espectroscopia de RMN em 1D e 2D e por espectrometria de ESIMS. Oligossacarídeos neutros também foram preparados a partir de agarose comercial sendo as purificações dos mesmos realizadas por uso de solventes orgânicos e cromatografia em coluna de sílica. Alguns dos oligossacarídeos alditóis apresentaram-se como isômeros de posição de grupo sulfato, sendo demonstrado que alguns deles apresentavam fragmentação diferencial pelo uso da dissociação induzida por colisão (DIC) nas análises de ESIMS/MS. Estes isômeros também foram separados por eletroforese capilar (EC) em tampão contendo íons borato. A correlação entre a disponibilidade das hidroxilas passíveis à complexação com o borato, e a migração relativa dos oligossacarídeos foi demonstrada. EC também foi utilizada para acompanhar o processo de hidrólise redutiva parcial, através da análise dos produtos obtidos em diferentes tempos de hidrólise, para diferentes modelos de galactanas sulfatadas. Assim, foi demonstrado que o posicionamento dos grupos sulfato presentes nestas galactanas influencia a velocidade de hidrólise redutiva parcial. Metilgalactosídeos sintéticos foram utilizados como modelos para o desenvolvimento de condições de alquilação regiosseletiva para a introdução de longas cadeias alquila nos oligossacarídeos através do uso de intermediários organo-estanho. Os intermediários destas reações foram estudados por espectroscopia de RMN de 119Sn, sendo demonstrado que algumas deduções tidas como verdadeiras sobre as estruturas destes compostos em solução eram incorretas. Além disso, um novo mecanismo de reação para este tipo de intermediário está sendo proposto. As condições de alquilação foram então aplicadas para a síntese de éteres com longas cadeias alquila a partir de alguns dos oligossacarídeos obtidos por hidrólise redutiva parcial, sendo também demonstrado que grupos sulfato podem ser introduzidos regiosseletivamente. Os glicosídeos semi-sintéticos sulfatados e alquilados foram avaliados quanto à atividade anti-herpética utilizando três cepas do vírus HSV. Neste estudo, o composto b-D-Galp 4-sulfato-(1- 4)-3,6-An-1-O-tetradecil-D-GalOH mostrou-se ativo para todas as cepas virais, enquanto o seu isômero, b-D-Galp 3-sulfato- (1 - 4)-3,6-An-1-O-tetradecil-L-GalOH mostrou-se inerte para todas as cepas. Estes resultados indicam que fatores, tais como, presença de porções hidrofóbicas e posicionamento de grupos sulfato, são cruciais na atividade antiviral de carboidratos sulfatados.Partial reductive hydrolysis was used to produce oligosaccharide alditols from sulfated galactans with repeating diads obtained from four different Rhodophyta species: kappa-carrageenan (Kappaphycus alvarezii), theta-carrageenan (Gigartina skottsbergii - alkali-treated lambda-carrageenan), agarose 6-sulfate (Gracilaria domingensis), and pyruvylated agaran 2-sulfate (Acanthophora spicifera - alkali-treated pyruvylated agaran sulfate). Each hydrolyzate was submitted to anion-exchange and gel-filtration chromatography and the isolated oligosaccharide alditols were characterized by 1D, 2D NMR spectroscopy and ESIMS spectrometry. Neutral oligosaccharides were also prepared from commercial agarose, treatment with organic solvents and chromatography on silica gel column being utilized for their purification. Some of the resulting oligosaccharide alditols were positional isomers of sulfate substituents and it was demonstrated that some of them had different fragmentation patterns by use of collision induced dissociation (CID) on ESIMS/MS analysis. These isomers were also completely separated by capillary electrophoresis in a borate buffer. A correlation between the hydroxyl groups availability for borate complexation, and the oligosaccharides relative migration were shown. The capillary electrophoresis method was then used to follow partial reductive hydrolysis process to analyze different sulfated galactan models. It was found that the galactan sulfation patterns influence the reductive partial hydrolysis rate. For chemical modifications of oligosaccharides, methyl galactoside derivatives were used to define conditions for regioselective alkylations by means of organotin chemistry. The acetal intermediates in these reactions were studied by 119Sn spectroscopy and it was demonstrated that some long held assumptions about their structures in solution were incorrect. In addition, a novel reaction mechanism for this kind of intermediate has been proposed. The alkylation conditions were then applied to synthesize long chain ethers from some of the oligosaccharides and it was also shown that sulfate groups could be regioselectively added. The semi-synthetic alkylated/sulfated glycosides of oligosaccharide alditols were tested against three strains of HSV. In this study, b-DGalp 4-sulfate-(1 - 4)-3,6-An-1-O-tetradecyl-D-GalOH was active against all virus strains while its isomer, b-D-Galp 3-O-sulfate-(1 - 4)-3,6-An-1-O-tetradecyl-LGalOH was not. These results indicate that factors, such as hydrophobic portions and sulfation positioning, are crucial for antiviral activity of sulfated sugars