Caracterización y biosíntesis de ácido botricinereico, potencial toxina del hongo fitopatógeno botrytis cinerea. Diseño y síntesis de nuevos antifúngicos

Abstract

Esta tesis se enmarca dentro del trabajo que viene llevando a cabo el grupo de investigación Química Biológica: Diseño Biosintético de Fungicidas del Departamento de Química Orgánica de la Universidad de Cádiz, que ha dirigido sus esfuerzos a la búsqueda de métodos de control del fitopatógeno Botrytis cinerea mediante una estrategia denominada Diseño Biosintético de Fungicidas. Esta estrategia está enfocada a la síntesis de análogos biosintéticos de las toxinas implicadas en la patogenicidad, lo que permitiría inhibir la producción de estas toxinas por parte del hongo, controlando así su capacidad infectiva. Una parte fundamental de este enfoque implica un conocimiento detallado de los metabolitos del hongo que puedan tener un rol en su ciclo de vida, así como de su biosíntesis.

Por tanto, en esta tesis se plantea como hipótesis que el estudio del metabolismo secundario de B. cinerea, especialmente el asociado a metabolitos crípticos del mismo, puede dar claves para abordar el control del hongo a través de mecanismos no utilizados comercialmente hasta el momento. En este sentido, los derivados de clovano, análogos a los intermedios de la ruta biosintética que produce botridial (1), un factor de virulencia del hongo, pueden actuar como agentes de control selectivos del fitopatógeno. Por otra parte, su incubación con el hongo puede dar lugar a interacciones no esperadas con el metabolismo secundario, incluido el relacionado con metabolitos crípticos, que es de interés elucidar.

Consecuentemente, en esta memoria se ha abordado el aislamiento y caracterización del ácido botricinereico (130), un metabolito críptico sobreproducido por el mutante de B. cinerea por inactivación del gen stc2, al cual se le ha asignado una estructura de ácido (2S,3R,5S)-5-bencil-2,3-dihidroxi-3-isopropil-4-oxotetrahidrofurano-2-carboxílico (130). Asimismo, se ha estudiado su biosíntesis, concluyéndose que el ácido botricinereico (130) tiene un origen biosintético mixto, originándose por condensación de una molécula de L-leucina con una de L-fenilalanina.

Por otra parte, se ha llevado a cabo la preparación de N-(9α-hidroxiclovan-2β-il)amidas, compuestos que inhiben el crecimiento del micelio de B. cinerea, mediante síntesis asistida por microondas en condiciones controladas de presión de temperatura. Esto ha permitido obtener las N-(hidroxiclovanil)amidas 113-115 y 174-178 con un tiempo de reacción y temperatura reducidos, así como mejorar el rendimiento de la reacción.

Por otra parte, a partir de las N-(hidroxiclovanil)amidas 113-115 y 174-178, y mediante síntesis asistida por microondas en condiciones controladas de presión y de temperatura, se han obtenido una serie de reagrupados de los anillos B y C (121-123 y 179-173) del esqueleto de clovano. Consideraciones sobre las condiciones de reacción y la obtención de un mismo producto, N-(9α-bromoclovan-2β-il)acetamida (163), tanto si se tratan independientemente N-(9α-hidroxiclovan-2β-il)acetamida (113) o la acetamida clovánica reagrupada 121 con HBr, permiten sugerir que en la formación de las amidas clovánicas reagrupadas anteriormente mencionadas están implicados pasos de reacción concertados, tales como los reagrupamientos diotrópicos de tipo I.

La metodología de obtención de amidas clovánicas reagrupadas se ha extendido a la preparación del reagrupado de los anillos B y C 156 desde 2α-metoxiclovan-9β-ol (88), un derivado clovánico con actividad frente a B. cinerea. A partir del metoxiclovano reagrupado 156 se ha preparado el alcohol 133, que presenta mayor actividad frente a B. cinerea. La evaluación de su metabolismo por B. cinerea, a dosis subletales, indica que el producto mayoritario correspondiente a la hidroxilación en C-8 de 133, presenta menos actividad frente a B. cinerea.

Por último, el aislamiento por vez primera de ácido botricinereico (130) a partir del cultivo de la cepa silvestre UCA992, tras ser incubada con el derivado de clovano reagrupado 133, indica que este compuesto es capaz de activar la ruta silente conducente a la biosíntesis de ácido botricinereico (130).