Estudio del sistema de polisacáridos del alga roja calcárea Corallina Officinalis

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En este trabajo de Tesis se determinó la estructura del sistema de polisacáridosdel alga roja calcárea Corallina officinalis. Se desarrollaron además dos técnicas deanálisis de azúcares: el método de etilación para el estudio de azúcares naturalmentemetilados, y la determinación de azúcares enantiom...

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Detalles Bibliográficos
Autor principal:	Cases, Marcelo Roberto
Otros Autores:	Cerezo, Alberto Saúl
Formato:	Tesis doctoral publishedVersion
Lenguaje:	Español
Publicado:	Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales 1995
Acceso en línea:	https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n2755_Cases http://repositoriouba.sisbi.uba.ar/gsdl/cgi-bin/library.cgi?a=d&c=aextesis&d=tesis_n2755_Cases_oai
Aporte de:	Repositorio Digital de la Universidad de Buenos Aires (UBA) de Universidad de Buenos Aires

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Puede dividirse en nueve partes: 1) Se efectuó la extracción, aislamiento y purificación de los polisacáridosprovenientes de algas recolectadas en las Provincias de Chubut y Buenos Aires. Previamente fue necesario destruir la cubierta de carbonato de calcio portratamiento cuidadoso con ácido clorhídrico diluido cuidando que el pH nodisminuya de 6. Los productos obtenidos se caracterizaron cuantificando elcontenido de hidratos de carbono, sulfato, proteínas, etc., determinando los pesosmoleculares promedio y los poderes rotatorios, e identificando y cuantificando losazúcares componentes. Para ello fue necesario considerar ciertos aspectos de lametodología empleada para adecuarla a las características particulares de estosproductos. Los análisis indicaron que los polisacáridos pertenecen a la familia del ágar debidoa la presencia de galactosas de las series Dy L en proporciones aproximadamenteequivalentes. Como caracteristicas distintivas mostraron una alta cantidad de xilosa (la mayor encontrada en los polisacárídos de algas rojas), y una elevada proporciónde galactosas mono-O-metiladas en las cuatro posiciones posibles. El grado desulfatación de estos productos es moderado en comparación con otros galactanosde algas rojas y los pesos moleculares son relativamente bajos. 2)Los polisacárídos se fraccionaron por cromatografia de intercambio iónico sobre DEAE-Sephadex A-SO eluyendo con soluciones de cloruro de sodio deconcentración creciente, y se obuvieron once fracciones que fueron caracterizadasdel mismo modo que los productos nativos. Se observó que el orden de elución estádeterminado por la cantidad de sulfato, como cabía esperar. El análisis de lospoderes rotatorios confirmó que existe alrededor del 50% de galactosas de lasseries D y L, y que esta familia de polisacárídos estaría formada por el esqueletotípico de los galactanos de algas rojas: galactosas unidas α-(l→3) y β-(l→4),perteneciendo las unidades a a la serie L. 3) Las fracciones obtenidas fueron estudiadas por metilación, utilizándose unamodificación del método de Hakomori que permite la solubilización de lospolisacárídos sulfatados en dimetilsulfóxido. Los resultados confirmaron que loscoralinanos están constituidos por la estructura básica de galactosas unidas por C-3y C-4. En las fracciones principales, la unidad A (D-Gal unida por C-3) está casien su totalidad sustituida en C-6, mientras que los oxhídrilos de las posiciones 2 y 4 están libres. La unidad B (L-Gal unida por C-4) se encuentra sin sustituir en unporcentaje levemente mayor al 50%, y está sustituida en igual proporción en los C-2 y C-3. Los sustituyentes en las tres posiciones mencionadas son: sulfato,xilosa y 4-O-metilgalactosa. 4) Se efectuó un estudio por etilación de los polisacáridos para determinar laubicación de los grupos metoxilo sustituyentes. Se determinó que la 2-O-metil- y 3-O-metilgalactosa están presentes en su mayor parte en la unidad B, por lo que encompuestos de la familia del agar deben pertenecer a la serie L, mientras que la 6-O-metilgalactosa sólo se encuentra en la unidad A debiendo tener entoncesconfiguración D. Por su parte, la 4-O-metilgalactosa aparece sólo como cadenalateral. Es de notar que las galactosas monometiladas se encuentran no sustituidas. Este hecho muestra un importante grado de regularidad en la estructuraaparentemente diversa de estos polisacáridos. 5)Los polisacáridos fueron desulfatados y los productos obtenidos estudiados pormetilación. Dados los problemas que se presentan en las desulfataciones ácidas (degradaciones), se probaron distintos métodos de desulfatación solvolítica pero elgrado de desulfatación obtenido no permite determinar en fonna precisa lasproporciones dc sulfato en cada posición. Por lo tanto, se decidió llevar a cabo lareacción con HCI / metanol y, si bien se produjo cierta degradación de lospolímeros, los resultados permitieron establecer claramente que el sulfato estáubicado en el C-6 de las unidades A y en las posiciones 2 y 3 de las unidades B. Luego de la desulfatación, la presencia de sulfato en estas dos últimas posicionesdisminuye hasta casi desaparecer, mientras que el C-6 de la unidad A permanecesustituido en una proporción importante indicando que la xilosa se encuentra unidamayoritariamente en esa posición. Sin embargo, los datos para las fraccionesmenores no permiten afirmar la ausencia de xilosa en el C-3 de la unidad B (ligadapor C-4), ya que la metilación de los productos desulfatados muestra la existenciade cierta cantidad de galactosas disustituidas en las posiciones 3 y 4. 6)Se efectuó el estudio de los polisacáridos por derivatización como sus 1-aminoalditolesdiastereométricos, obtenidos por aminación reductiva con (S)-1-amino-2-propanol para asignar la configuración de los monosacáridoscomponentes. La 2-O-metil- y 3-O-metilgalactosa pertenecen en su mayor parte ala serie L lo que coincide con lo predicho por etilación, mientras que la 6-O-metilgalactosapertenece en su totalidad a la serie D. En los polisacáridos de algasrojas, la 4-O-metilgalactosa siempre fue encontrada como cadena lateral y conconfiguración L. Sin embargo, los resultados de aminación reductíva determinanque dicho azúcar, al menos mayoritariamente, pertenece a la serie D en lospolisacáridos de Corallina officinalis. 7)El conjunto de datos obtenidos permitió establecer que los polisacáridos de Corallina officinalis están constituidos por la estructura altemante →3)-β-D-Galp(l→4)-α-L-Galp-(1→. Esta estructura está enmascarada por sustitución en laposición 6 de la unidad A por sulfato y ramificaciones de β-D-xilosa, junto concantidades menores de metoxilo y cadenas laterales de 4-O-metil-D-galactosa. Enla unidad B los sustituyentes son rnetoxilo y sulfato en los C-2 y C-3. Sin embargo, los coralinanos forman una familia de compuestos con caracteristicasvariantes que puede dividirse en cuatro grupos: los Grupos Principal, Variante 1A, Variante 1B y Variante 11. La estructura promedio del Grupo Principal se presentaen la Figura, y los sustituyentes se describen en la Tabla de la página siguiente. Es característico de estos compuestos la ausencia de 3,6-anhidrogalactosa y degalactosa 6-sulfato enlazada por C-4, la importante proporción de ramificacionesde xilosa, y la variedad y cantidad de galactosas metiladas. El Grupo Variante 1A es semejante al Principal, pero contiene una menorproporción de xilosa y un aumento de sulfato y metoxilo; esta tendencia se acentúaen el Grupo Variante 1B donde la proporción de xilosa es mínima, es alto elporcentaje de sulfato en la posición 6 de la unidad A, y también aumenta lacantidad de 2-O-metil-L-galactosa. La estructura del Grupo Variante 11 es más compleja. La diferencia principalrespecto de los demás compuestos es un aumento de las unidades de galactosa sinsustituir, y por consiguiente una menor proporción de sulfato y xilosa, pero escaracterística de estos productos la alta proporción de 4-O-metil-D-galactosapresente como cadena lateral. 8)Se estudió la separación e identificación de los O-acetil-O-etil-galactononitrilos ygalactitoles, así como de ciertos derivados mono-O-metilados etilados, para suutilización en el análisis de polisacáridos metilados naturalmente. Se informaronlos tiempos de retención y los picos principales en los espectros de masa para losdistintos azúcares. Por analogía con el comportamiento de los derivados metilados,se propusieron los caminos de fragmentación de los aldononitrilos parcialmenteetilados y se ilustró el empleo de dichos mecanismos para determinar la posiciónde los grupos metoxilo. 9)Se desarrolló un nuevo método para asignar la configuración de azúcaresenantioméricos, por reacción con (S)-1—amino-2-propanol para obtener loscorrespondientes 1-amino-1-desoxialditoles diastereoméricos. Se presentaron lostiempos de retención de los derivados de distintos monosacáridos pertenecientes alas series D y L. La técnica es muy sencilla y permite asignar en forma precisa laconfiguración de diversos azúcares obteniéndose un sólo pico cromatográfico paracada uno, y simplificándose en gran medida los cromatogramas en comparacióncon otras técnicas de derivatización, lo cual es especialmente valioso enheteropolisacáridos. Esta técnica puede emplearse simultáneamente para el análisis de azúcarescomponentes, a modo de complemento de los métodos de derivatización comoalditoles o aldononirrilos acetilados. En la Tercera Sección se presenta una descripción de los materiales y métodosexperimentales utilizados.
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Puede dividirse en nueve partes: 1) Se efectuó la extracción, aislamiento y purificación de los polisacáridosprovenientes de algas recolectadas en las Provincias de Chubut y Buenos Aires. Previamente fue necesario destruir la cubierta de carbonato de calcio portratamiento cuidadoso con ácido clorhídrico diluido cuidando que el pH nodisminuya de 6. Los productos obtenidos se caracterizaron cuantificando elcontenido de hidratos de carbono, sulfato, proteínas, etc., determinando los pesosmoleculares promedio y los poderes rotatorios, e identificando y cuantificando losazúcares componentes. Para ello fue necesario considerar ciertos aspectos de lametodología empleada para adecuarla a las características particulares de estosproductos. Los análisis indicaron que los polisacáridos pertenecen a la familia del ágar debidoa la presencia de galactosas de las series Dy L en proporciones aproximadamenteequivalentes. Como caracteristicas distintivas mostraron una alta cantidad de xilosa (la mayor encontrada en los polisacárídos de algas rojas), y una elevada proporciónde galactosas mono-O-metiladas en las cuatro posiciones posibles. El grado desulfatación de estos productos es moderado en comparación con otros galactanosde algas rojas y los pesos moleculares son relativamente bajos. 2)Los polisacárídos se fraccionaron por cromatografia de intercambio iónico sobre DEAE-Sephadex A-SO eluyendo con soluciones de cloruro de sodio deconcentración creciente, y se obuvieron once fracciones que fueron caracterizadasdel mismo modo que los productos nativos. Se observó que el orden de elución estádeterminado por la cantidad de sulfato, como cabía esperar. El análisis de lospoderes rotatorios confirmó que existe alrededor del 50% de galactosas de lasseries D y L, y que esta familia de polisacárídos estaría formada por el esqueletotípico de los galactanos de algas rojas: galactosas unidas α-(l→3) y β-(l→4),perteneciendo las unidades a a la serie L. 3) Las fracciones obtenidas fueron estudiadas por metilación, utilizándose unamodificación del método de Hakomori que permite la solubilización de lospolisacárídos sulfatados en dimetilsulfóxido. Los resultados confirmaron que loscoralinanos están constituidos por la estructura básica de galactosas unidas por C-3y C-4. En las fracciones principales, la unidad A (D-Gal unida por C-3) está casien su totalidad sustituida en C-6, mientras que los oxhídrilos de las posiciones 2 y 4 están libres. La unidad B (L-Gal unida por C-4) se encuentra sin sustituir en unporcentaje levemente mayor al 50%, y está sustituida en igual proporción en los C-2 y C-3. Los sustituyentes en las tres posiciones mencionadas son: sulfato,xilosa y 4-O-metilgalactosa. 4) Se efectuó un estudio por etilación de los polisacáridos para determinar laubicación de los grupos metoxilo sustituyentes. Se determinó que la 2-O-metil- y 3-O-metilgalactosa están presentes en su mayor parte en la unidad B, por lo que encompuestos de la familia del agar deben pertenecer a la serie L, mientras que la 6-O-metilgalactosa sólo se encuentra en la unidad A debiendo tener entoncesconfiguración D. Por su parte, la 4-O-metilgalactosa aparece sólo como cadenalateral. Es de notar que las galactosas monometiladas se encuentran no sustituidas. Este hecho muestra un importante grado de regularidad en la estructuraaparentemente diversa de estos polisacáridos. 5)Los polisacáridos fueron desulfatados y los productos obtenidos estudiados pormetilación. Dados los problemas que se presentan en las desulfataciones ácidas (degradaciones), se probaron distintos métodos de desulfatación solvolítica pero elgrado de desulfatación obtenido no permite determinar en fonna precisa lasproporciones dc sulfato en cada posición. Por lo tanto, se decidió llevar a cabo lareacción con HCI / metanol y, si bien se produjo cierta degradación de lospolímeros, los resultados permitieron establecer claramente que el sulfato estáubicado en el C-6 de las unidades A y en las posiciones 2 y 3 de las unidades B. Luego de la desulfatación, la presencia de sulfato en estas dos últimas posicionesdisminuye hasta casi desaparecer, mientras que el C-6 de la unidad A permanecesustituido en una proporción importante indicando que la xilosa se encuentra unidamayoritariamente en esa posición. Sin embargo, los datos para las fraccionesmenores no permiten afirmar la ausencia de xilosa en el C-3 de la unidad B (ligadapor C-4), ya que la metilación de los productos desulfatados muestra la existenciade cierta cantidad de galactosas disustituidas en las posiciones 3 y 4. 6)Se efectuó el estudio de los polisacáridos por derivatización como sus 1-aminoalditolesdiastereométricos, obtenidos por aminación reductiva con (S)-1-amino-2-propanol para asignar la configuración de los monosacáridoscomponentes. La 2-O-metil- y 3-O-metilgalactosa pertenecen en su mayor parte ala serie L lo que coincide con lo predicho por etilación, mientras que la 6-O-metilgalactosapertenece en su totalidad a la serie D. En los polisacáridos de algasrojas, la 4-O-metilgalactosa siempre fue encontrada como cadena lateral y conconfiguración L. Sin embargo, los resultados de aminación reductíva determinanque dicho azúcar, al menos mayoritariamente, pertenece a la serie D en lospolisacáridos de Corallina officinalis. 7)El conjunto de datos obtenidos permitió establecer que los polisacáridos de Corallina officinalis están constituidos por la estructura altemante →3)-β-D-Galp(l→4)-α-L-Galp-(1→. Esta estructura está enmascarada por sustitución en laposición 6 de la unidad A por sulfato y ramificaciones de β-D-xilosa, junto concantidades menores de metoxilo y cadenas laterales de 4-O-metil-D-galactosa. Enla unidad B los sustituyentes son rnetoxilo y sulfato en los C-2 y C-3. Sin embargo, los coralinanos forman una familia de compuestos con caracteristicasvariantes que puede dividirse en cuatro grupos: los Grupos Principal, Variante 1A, Variante 1B y Variante 11. La estructura promedio del Grupo Principal se presentaen la Figura, y los sustituyentes se describen en la Tabla de la página siguiente. Es característico de estos compuestos la ausencia de 3,6-anhidrogalactosa y degalactosa 6-sulfato enlazada por C-4, la importante proporción de ramificacionesde xilosa, y la variedad y cantidad de galactosas metiladas. El Grupo Variante 1A es semejante al Principal, pero contiene una menorproporción de xilosa y un aumento de sulfato y metoxilo; esta tendencia se acentúaen el Grupo Variante 1B donde la proporción de xilosa es mínima, es alto elporcentaje de sulfato en la posición 6 de la unidad A, y también aumenta lacantidad de 2-O-metil-L-galactosa. La estructura del Grupo Variante 11 es más compleja. La diferencia principalrespecto de los demás compuestos es un aumento de las unidades de galactosa sinsustituir, y por consiguiente una menor proporción de sulfato y xilosa, pero escaracterística de estos productos la alta proporción de 4-O-metil-D-galactosapresente como cadena lateral. 8)Se estudió la separación e identificación de los O-acetil-O-etil-galactononitrilos ygalactitoles, así como de ciertos derivados mono-O-metilados etilados, para suutilización en el análisis de polisacáridos metilados naturalmente. Se informaronlos tiempos de retención y los picos principales en los espectros de masa para losdistintos azúcares. Por analogía con el comportamiento de los derivados metilados,se propusieron los caminos de fragmentación de los aldononitrilos parcialmenteetilados y se ilustró el empleo de dichos mecanismos para determinar la posiciónde los grupos metoxilo. 9)Se desarrolló un nuevo método para asignar la configuración de azúcaresenantioméricos, por reacción con (S)-1—amino-2-propanol para obtener loscorrespondientes 1-amino-1-desoxialditoles diastereoméricos. Se presentaron lostiempos de retención de los derivados de distintos monosacáridos pertenecientes alas series D y L. La técnica es muy sencilla y permite asignar en forma precisa laconfiguración de diversos azúcares obteniéndose un sólo pico cromatográfico paracada uno, y simplificándose en gran medida los cromatogramas en comparacióncon otras técnicas de derivatización, lo cual es especialmente valioso enheteropolisacáridos. Esta técnica puede emplearse simultáneamente para el análisis de azúcarescomponentes, a modo de complemento de los métodos de derivatización comoalditoles o aldononirrilos acetilados. En la Tercera Sección se presenta una descripción de los materiales y métodosexperimentales utilizados. Fil: Cases, Marcelo Roberto. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina. application/pdf https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n2755_Cases spa Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales info:eu-repo/semantics/openAccess https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/ar Estudio del sistema de polisacáridos del alga roja calcárea Corallina Officinalis info:eu-repo/semantics/doctoralThesis info:ar-repo/semantics/tesis doctoral info:eu-repo/semantics/publishedVersion http://repositoriouba.sisbi.uba.ar/gsdl/cgi-bin/library.cgi?a=d&c=aextesis&d=tesis_n2755_Cases_oai

Estudio del sistema de polisacáridos del alga roja calcárea Corallina Officinalis

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