Mecanismos de oxidaciones fotosensibilizadas de nucleótidos púricos y pirimidínicos por pterinas de interés biomédico

Abstract

La radiación UV es la porción más energética del espectro solar que alcanza la superficie terrestre. Este tipo de radiación y, en mucha menor proporción, la luz visible, son capaces de modificar la estructura química de ciertas macromoléculas y metabolitos presentes en los tejidos. En particular, los cambios químicos sufridos por las proteínas y por el ADN producen graves consecuencias a nivel celular. Dichos efectos van desde disfunciones en el metabolismo celular hasta la muerte, pasando por la generación de mutaciones en la secuencia de bases del ADN. La formación de mutaciones puede conducir a la proliferación sin control de la célula con la consiguiente generación de un proceso neoplásico en el tejido que la contiene. Existen dos grupos de mecanismos mediante los cuales la radiación electromagnética modifica o daña al ADN. Los procesos directos se inician con la absorción de fotones por las bases nitrogenadas que son los cromóforos del ADN. Estos procesos ocurren normalmente con una frecuencia muy baja porque el tipo de radiación que absorben las bases nitrogenadas es filtrada en su mayor parte por la atmósfera y sólo llega a la superficie de la Tierra una porción muy pequeña. El otro grupo de procesos fotoquímicos que dañan al ADN y otras macromoléculas son indirectos. En los mismos, un segundo compuesto, denominado fotosensibilizador o simplemente sensibilizador, absorbe la radiación y genera estados electrónicamente excitados, los cuales desencadenan reacciones que involucran al ADN y otros componentes celulares. La radiación de tipo UV-A (320-400 nm) y visible no es filtrada por la atmósfera y puede, por consiguiente, ser absorbida por diversos fotosensibilizadores, por lo cual la protección de la capa de ozono no evita este tipo de reacciones. A partir del descubrimiento, relativamente reciente, de estos procesos fotosensibilizados, se inició la búsqueda y estudio de compuestos que pudieran actuar como fotosensibilizadores. La investigación en este campo persigue varios objetivos. Por un lado, la identificación de sensibilizadores permite evitar la exposición a los mismos. Por otro lado, se pretende entender mejor los mecanismos implicados en la generación de procesos neoplásicos provocados por la radiación solar. Por último, se han desarrollado diversas aplicaciones basadas en el uso de fotosensibilizadores, como sistemas de esterilización y técnicas de terapia fotodinámica. En la actualidad se sabe que varios grupos de compuestos heterocíclicos naturales se comportan como fotosensibilizadores, entre los que se encuentran las pterinas. Las pterinas son una amplia familia de compuestos con estructuras químicas, propiedades fisicoquímicas y funciones biológicas muy variadas. En particular las pterinas oxidadas son fotosensibilizadores eficientes, capaces de actuar a través de diferentes mecanismos como son la producción de especies reactivas de oxígeno y procesos de transferencia electrónica. Se ha demostrado que pterina, el compuesto modelo no sustituido de esta familia, es capaz de modificar a través de procesos fotosensibilizados ADN, nucléotidos, proteínas, péptidos y aminoácidos. Las pterinas más importantes desde el punto de vista biológico son las tetrahidropterinas que no son fotoquímicamente activas, mientras que las oxidadas no están presentes en los mamíferos en condiciones fisiológicas. Sin embargo, se acumulan en la piel de los seres humanos que sufren de vitiligo, una enfermedad cutánea que cursa con una interrupción en la síntesis de melanina, causando manchas blancas en la piel. En esta enfermedad la protección de la piel contra la radiación UV falla debido justamente a la falta de melanina. Por lo tanto, la fotoquímica y las propiedades fotosensibilizadoras de las pterinas adquieren particular interés para la comprensión del mecanismo de esta enfermedad. El principal objetivo de este trabajo de tesis es dilucidar los mecanismos implicados en la oxidación fotoinducida de los componentes del ADN por pterinas oxidadas en solución acuosa, bajo irradiación UV-A. Para ello se trabajó con derivados pterínicos presentes en piel de pacientes con vitiligo, biopterina (Bip), 6-formilpterina (Fop) y 6-carboxipterina (Cap), y con pterina (Ptr) como fotosensibilizador modelo. Como sustratos se emplearon dos nucleótidos púricos, 2’-desoxiadenosina 5’-monofosfato (dAMP) y 2’-desoxiguanosina 5’-monofosfato (dGMP), y uno pirimidínico, 2’-desoxitimidina 5’-monofosfato (dTMP).