Vitamina D: Síntesis de análogos modificados en el anillo A, estudios de estructura-actividad y biohidroxilación de la cetona de Grundmann

Abstract

Los numerosos avances médicos y tecnológicos desarrollados con la llegada del siglo XXI, han tenido una gran influencia en la investigación científica y, por lo tanto, en la Vitamina D como área de investigación multidisciplinar. Así, en la última década, el empleo de técnicas de modelización molecular, la secuenciación del genoma humano y el creciente número de estudios químicos, fisiológicos y epidemiológicos, han mejorado nuestro conocimiento acerca de los modos de acción de la vitamina D en el organismo. Desde el descubrimiento de la 1¿,25-dihidroxivitamina D3, la forma hormonalmente activa, se ha demostrado que su actividad biológica va mucho más allá de su clásica función en la regulación de la homeostasis del calcio, incluyendo la regulación del sistema inmune y endocrino, así como el control del ciclo celular, entre otros procesos. Esta Tesis Doctoral está dividida en tres capítulos, cada uno de los cuales aborda diferentes aspectos de la vitamina D3 desde una perspectiva sintética. El primer capítulo describe la síntesis de nuevos análogos 19-nor de la 1¿,25-dihidroxiprevitamina D3 con la función 2-hidroxietilideno en distintas posiciones del anillo A. La presencia de este grupo puede favorecer diferentes conformaciones del anillo A de estos análogos bloqueados en la forma 6-s-cis, promoviendo diferentes conformaciones del receptor hormonal y, por consiguiente, diferentes respuestas biológicas. En el segundo capítulo, se aborda la preparación de análogos de la 25-hidroxivitamina D3 modificados en la posición C-3 y su uso como herramienta analítica para la determinación de niveles de vitamina D en muestras biológicas. Dicha modificación consiste en la introducción de una función carbamato que contiene un grupo hidrofílico, como por ejemplo un alcohol o una amina, al final de una cadena alquílica. Los derivados biotinilados de estos análogos son capaces de unirse a la proteína de unión de la vitamina D (DBP, Vitamin D Binding Protein), dando lugar a un complejo que no es reconocido por anticuerpos específicos anti-DBP, proporcionando un método para la eliminación de la DBP libre en una muestra y mejorando el método de medida. Los análogos descritos en los Capítulos 1 y 2 se sintetizan mediante estrategias convergentes en las que la 25-hidroxicetona de Grundmann es un precursor clave de los anillos CD y la cadena lateral. El Capítulo 3 describe una estrategia alternativa para la preparación de este compuesto basada en la oxidación selectiva de la cetona de Grundmann mediante la acción de una monooxigenasa del grupo de los citocromos P450. El proceso biocatalítico fue llevado a cabo in vivo por células recombinantes de Escherichia coli, modificadas para la expresión del CYP154E1 de Thermobifida fusca YX, junto con dos sistemas de transferencia electrónica distintos. En las condiciones óptimas de reacción, se logró una concentración de producto de 1.1 mM en menos de 24 h.