Caracterización espectroscópica, a través de técnicas de absorción y emisión, de la interacción fotoinducida entre N-óxidos heterocíclicos y proteínas

Abstract

[ES] Los N-óxidos heterocíclicos (NO) son compuestos aromáticos cuyo heteroátomo es el nitrógeno al que está unido un oxígeno a través de un enlace sencillo. Los NO han demostrado una amplia versatilidad como agentes bioactivos. Algunos N-óxidos tienen potencial negativo por su impacto nocivo en el medio ambiente y porque pueden presentar efectos toxicológicos y/o cancerígenos. Sin embargo, otros tienen connotaciones positivas, ya que se ha detectado su presencia en los tejidos de plantas y animales. Estos N-óxidos de origen natural han servido, incluso, de inspiración en la industria farmacéutica para el diseño de nuevos fármacos. En la actualidad, los NO despiertan un gran interés no solo por sus funciones bioquímicas, sino también por los procesos fotoquímicos y fotofísicos que experimentan en su interacción con el ADN y las proteínas, por ejemplo, con la correspondiente posible aplicación en la industria química y farmacéutica. Entre los NO se encuentra el N-óxido de 4-nitroquinolina (NQNO) reconocido como agente mutagénico y carcinogénico. Con el fin de profundizar en su caracterización fotoquímica e interacción con las biomoléculas, en este trabajo se pretende completar el estudio de las interacciones existentes entre los estados excitados de NQNO y diversos aminoácidos, tanto en sus estructuras monoméricas como formando parte de las macroestructuras de las proteínas. Para ello, se hará uso de técnicas experimentales espectroscópicas como la espectroscopía de absorción UV-visible y de emisión, tanto en estado estacionario como con resolución temporal para la detección de especies en estado excitado. Además, se emplearán diversos reactores fotoquímicos para la irradiación de las muestras, así como técnicas de separación de fotoproductos como la cromatografía líquida con alta resolución (HPLC) y de caracterización de los productos obtenidos como la espectroscopía de resonancia magnética nuclear de protón y carbono-13. Para completar el estudio también se utilizarán técnicas de manipulación de materiales proteicos, como el desarrollo de columnas de sephadex, determinación de los posibles sitios de unión, etc.

[EN] The heterocyclic N-oxides (NO) are aromatic compounds whose heteroatom is the nitrogen to which an oxygen is bound by a single bond. The NOs have shown a wide versatility as bioactive agents. Some N-oxides have a negative potential because of their harmful impact on the environment and because they may have toxicological and/or carcinogenic effects. However, others have positive connotations, since their presence in the tissues of plants and animals has been detected. These N-oxides of natural origin have even served as inspiration in the pharmaceutical industry for the design of new drugs. Nowadays, the NOs have a great interest not only for their biochemical functions, but also for the photochemical and photophysical processes they experience in their interaction with DNA and proteins, for example, with the corresponding possible application in the chemical and pharmaceutical industry. Among the NOs there is the 4-nitroquinoline N-oxide (NQNO) recognized as a mutagenic and carcinogenic agent. In order to deepen in its photochemical characterization and interaction with biomolecules, in this project we intend to complete the study of the interactions between the excited states of NQNO and various amino acids, both in their monomeric structures and as part of the macrostructures of the proteins For this purpose, experimental spectroscopic techniques such as UV-visible and emission absorption spectroscopy, both in steady state and with temporal resolution, will be used to detect species in the excited state. In addition, various photochemical reactors will be used for the irradiation of the samples, as well as techniques for separating photoproducts such as liquid chromatography with high resolution (HPLC) and for characterizing the products obtained as proton and carbon-13 nuclear magnetic resonance spectroscopy. To complete the study will also be used techniques for handling protein materials, such as the development of Sephadex® columns, determination of possible binding sites, etc.

[CA] Els N-òxids heterocíclics (NO) són compostos aromàtics l’heteroàtom dels quals és el nitrogen al qual està unit un oxigen a través d'un enllaç senzill. Els NOs han demostrat una àmplia versatilitat com a agents bioactius. Alguns N-òxids tenen potencial negatiu pel seu impacte nociu en el medi ambient i perquè poden presentar efectes toxicològics i/o cancerígens. No obstant això, altres tenen connotacions positives, ja que s'ha detectat la seua presència en els teixits de plantes i animals. Aquests N-òxids d'origen natural han servit, fins i tot, d'inspiració en la indústria farmacèutica per al disseny de nous fàrmacs. En l'actualitat, els NOs desperten un gran interés no solament per les seues funcions bioquímiques, sinó també pels processos fotoquímics i fotofísics que experimenten en la seua interacció amb l'ADN i les proteïnes, per exemple, amb la corresponent possible aplicació en la indústria química i farmacèutica. Entre els NOs es troba el N-òxid de 4-nitroquinolina (NQNO) reconegut com a agent mutagènic i carcinogènic. Amb la finalitat d'aprofundir en la seua caracterització fotoquímica i interacció amb les biomolècules, en aquest treball es pretén completar l'estudi de les interaccions existents entre els estats excitats de NQNO i diversos aminoàcids, tant en les seues estructures monomèriques com formant part de les macroestructures de les proteïnes. Per a això, es farà ús de tècniques experimentals espectroscòpiques com l’espectroscopia d'absorció UVvisible i d'emissió, tant en estat estacionari com amb resolució temporal per a la detecció d'espècies en estat excitat. A més, s'empraran diversos reactors fotoquímics per a la irradiació de les mostres, així com tècniques de separació de fotoproductes com la cromatografia líquida amb alta resolució (HPLC) i de caracterització dels productes obtinguts com l’espectroscopia de ressonància magnètica nuclear de protó i carboni-13. Per a completar l'estudi també s'utilitzaran tècniques de manipulació de materials proteics, com el desenvolupament de columnes de Sephadex®, determinació dels possibles llocs d'unió, etc.