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Solenopsina

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Solenopsina
Nombre IUPAC
(2R,6R)-2-Metil-6-undecilpiperidina[1]​
General
Fórmula estructural Imagen de la estructura
Fórmula molecular C17H35N 
Identificadores
Número CAS 137038-57-4[2]​
ChEBI 80722
ChemSpider 65431
PubChem 72523
UNII JMN4G8N49K
CCCCCCCCCCC[C@@H]1CCC[C@H](N1)C
InChI=1S/C17H35N/c1-3-4-5-6-7-8-9-10-11-14-17-15-12-13-16(2)18-17/h16-18H,3-15H2,1-2H3/t16-,17-/m1/s1
Key: AYJGABFBAYKWDX-IAGOWNOFSA-N
Propiedades físicas
Masa molar 253,27695012 g/mol
[editar datos en Wikidata]

La solenopsina es un alcaloide lipofílico con la fórmula molecular C17H35N que se encuentra en el veneno de las hormigas de fuego (Solenopsis). Se considera la toxina primaria en el veneno[3]​ y puede ser el componente responsable de la insuficiencia cardiorrespiratoria en personas que experimentan picaduras excesivas de hormigas bravas.[4]​

Descripción

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Estructuralmente, las solenopsinas son un anillo de piperidina con una sustitución de grupo metilo en la posición 2 y una cadena hidrofóbica larga en la posición 6. Por lo general, son aceitosas a temperatura ambiente, insolubles en agua y presentan un pico de absorbancia a 232 nanómetros.[5]​ El veneno de la hormiga de fuego contiene otras piperidinas relacionadas químicamente que dificultan la purificación de la solenopsina de las hormigas.[6]​[7]​ Por lo tanto, la solenopsina y los compuestos relacionados han sido el objetivo de la síntesis orgánica a partir de la cual se pueden producir compuestos puros para el estudio individual. Sintetizado originalmente en 1993,[8]​ varios grupos han diseñado métodos novedosos y creativos para sintetizar solenopsina enantiopura y otros componentes alcaloides del veneno de hormiga.

Síntesis total

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La síntesis total de solenopsina ha sido descripta por varios métodos.[9]​ Un método de síntesis propuesto(Figura 1) comienza con la alquilación de 4-cloropiridina con un reactivo de Grignard derivado del 1-bromoundecano, seguido de reacción con cloroformiato de fenilo para formar 4-cloro-1-(fenoxicarbonil)-2-n-undecil-1,2-dihidropiridina. El fenilcarbamato se convierte en el grupo protector BOC y luego la piridina se metila en la posición 6. Luego, el anillo de piridina se reduce a una tetrahidropiridina mediante hidrogenación catalítica con Pd/C y luego se reduce aún más con cianoborohidruro de sodio a un anillo de piperidina. El grupo BOC finalmente se elimina para producir solenopsina. Se han sintetizado varios análogos utilizando modificaciones de este procedimiento.

Recientemente se ha propuesto un método de síntesis más corto derivado de la lutidina disponible en el mercado.[10]​

Figure 1. Ejemplo de síntesis de solenopsina racémica

Actividades biológicas

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Las solenopsinas se describen como tóxicas contra vertebrados e invertebrados. Por ejemplo, se ha demostrado que el compuesto conocido como isosolenopsina A tiene fuertes efectos insecticidas[11]​ que pueden desempeñar un papel central en la biología de las hormigas rojas. Además de su toxicidad, la solenopsis tiene otras actividades biológicas. Inhibe la angiogénesis in vitro a través de la vía de señalización de la fosfoinositida 3-quinasa (PI3K),[12]​ inhibe la óxido nítrico sintasa neuronal (nNOS) de una manera que parece no ser competitiva con la L-arginina,[13]​ e inhibe detección de quórum de señales en algunas bacterias.[14]​ Las actividades biológicas de las solenopsinas han llevado a los investigadores a proponer una serie de aplicaciones biotecnológicas y biomédicas para estos compuestos. Por ejemplo, los antibacterianos mencionados y la interferencia en la señalización de detección de quórum aparentemente proporcionan a las solenopsinas una actividad antibiopelícula considerable, lo que sugiere el potencial de los análogos como nuevos desinfectantes y agentes acondicionadores de superficies.[15]​ Además, se demostró que las solenopsinas inhiben la división celular y la viabilidad de Trypanosoma cruzi, la causa de la enfermedad de Chagas, lo que sugiere que estos alcaloides son fármacos quimioterapéuticos potenciales.[16]​ La solenopsina y los análogos comparten propiedades estructurales y biológicas con el esfingolípido ceramida, un importante regulador endógeno de la señalización celular, que induce mitofagia y efectos antiproliferativos en diferentes líneas de células tumorales.[17]​ Se están estudiando análogos sintéticos de la solenopsina para el posible tratamiento de la psoriasis.[18]​

Referencias

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  1. ↑ Stereochemistry per: Leclercq, S.; Thirionet, I.; Broeders, F.; Daloze, D.; Vander Meer, R.; Braekman, J.C. (1994). «Absolute configuration of the solenopsins, venom alkaloids of the fire ants». Tetrahedron 50 (28): 8465-8478. doi:10.1016/S0040-4020(01)85567-8. 
  2. ↑ Número CAS
  3. ↑ Touchard, A; Aili, S. R; Fox, E. G; Escoubas, P; Orivel, J; Nicholson, G. M; Dejean, A (2016). «The Biochemical Toxin Arsenal from Ant Venoms». Toxins 8 (1): 30. PMC 4728552. PMID 26805882. doi:10.3390/toxins8010030. 
  4. ↑ Howell G, Butler J, Deshazo RD, Farley JM, Liu HL, Nanayakkara NP, Yates A, Yi GB, Rockhold RW (2005). «Cardiodepressant and neurologic actions of Solenopsis invicta (imported fire ant) venom alkaloids». Ann Allergy Asthma Immunol 94 (3): 380-6. PMID 15801250. doi:10.1016/S1081-1206(10)60991-X. 
  5. ↑ Fox, Eduardo G.P.; Xu, Meng; Wang, Lei; Chen, Li; Lu, Yong-Yue (June 2018). «Gas-chromatography and UV-spectroscopy of Hymenoptera venoms obtained by trivial centrifugation». Data in Brief 18: 992-998. PMC 5996826. PMID 29900266. doi:10.1016/j.dib.2018.03.101. 
  6. ↑ Gopalakrishnakone, P.; Calvete, Juan J. (14 de enero de 2021). Venom genomics and proteomics. Gopalakrishnakone, P.,, Calvete, Juan J. (Living Reference Work edición). Dordrecht. ISBN 9789400766495. OCLC 968345667. 
  7. ↑ Fox, Eduardo G.P.; Xu, Meng; Wang, Lei; Chen, Li; Lu, Yong-Yue (May 2018). «Speedy milking of fresh venom from aculeate hymenopterans». Toxicon 146: 120-123. PMID 29510162. doi:10.1016/j.toxicon.2018.02.050. 
  8. ↑ Jefford, Charles W.; Bo Wang, Jian (30 de abril de 1993). «An enantiospecific synthesis of solenopsin A». Tetrahedron Letters 34 (18): 2911-2914. doi:10.1016/S0040-4039(00)60479-3. Consultado el 20 de abril de 2021. 
  9. ↑ Leclercq, S.; Daloze, D.; Braekman, J.-C. (1996). «A Synthesis of the Fire Ant Alkaloids, Solenopsins». Org. Prep. Proced. Int. 28 (5): 499. doi:10.1080/00304949609458571. Archivado desde el original el 20 de marzo de 2003. 
  10. ↑ Pianaro, Adriana; Fox, Eduardo G.P.; Bueno, Odair C.; Marsaioli, Anita J. (May 2012). «Rapid configuration analysis of the solenopsins». Tetrahedron: Asymmetry 23 (9): 635-642. doi:10.1016/j.tetasy.2012.05.005. 
  11. ↑ Fox, Eduardo G.P.; Wu, Xiaoqing; Wang, Lei; Chen, Li; Lu, Yong-Yue; Xu, Yijuan (February 2019). «Queen venom isosolenopsin A delivers rapid incapacitation of fire ant competitors». Toxicon 158: 77-83. PMID 30529381. S2CID 54481057. doi:10.1016/j.toxicon.2018.11.428. 
  12. ↑ Arbiser JL, Kau T, Konar M, Narra K, Ramchandran R, Summers SA, Vlahos CJ, Ye K, Perry BN, Matter W, Fischl A, Cook J, Silver PA, Bain J, Cohen P, Whitmire D, Furness S, Govindarajan B, Bowen JP (2007). «Solenopsin, the alkaloidal component of the fire ant (Solenopsis invicta), is a naturally occurring inhibitor of phosphatidylinositol-3-kinase signaling and angiogenesis». Blood 109 (2): 560-5. PMC 1785094. PMID 16990598. doi:10.1182/blood-2006-06-029934. 
  13. ↑ Yi GB, McClendon D, Desaiah D, Goddard J, Lister A, Moffitt J, Meer RK, deShazo R, Lee KS, Rockhold RW (2003). «Fire ant venom alkaloid, isosolenopsin A, a potent and selective inhibitor of neuronal nitric oxide synthase». Int J Toxicol 22 (2): 81-6. PMID 12745988. S2CID 23324548. doi:10.1080/10915810305090. Archivado desde el original el 27 de abril de 2021. Consultado el 29 de agosto de 2022. 
  14. ↑ Park, Junguk; Kaufmann, Gunnar F; Bowen, J. Phillip; Arbiser, Jack L; Janda, Kim D (2008). «Solenopsin A, a Venom Alkaloid from the Fire Ant Solenopsis invicta,Inhibits Quorum‐Sensing Signaling in Pseudomonas aeruginosa». The Journal of Infectious Diseases 198 (8): 1198-201. PMID 18713055. doi:10.1086/591916. 
  15. ↑ Machado, Ednildo de Alcântara; Castilho, Livia Vieira Araujo de; Domont, Gilberto B.; Nogueira, Fabio C. S.; Freire, Denise Maria Guimarães; Sousa, Joab Sampaio de; Santos, Diogo Gama dos; Fox, Eduardo Gonçalves Paterson et al. (July 2019). «Fire Ant Venom Alkaloids Inhibit Biofilm Formation». Toxins 11 (7): 420. PMC 6669452. PMID 31323790. doi:10.3390/toxins11070420. 
  16. ↑ Silva, Rafael C. M. Costa; Fox, Eduardo G. P.; Gomes, Fabio M.; Feijó, Daniel F.; Ramos, Isabela; Koeller, Carolina M.; Costa, Tatiana F. R.; Rodrigues, Nathalia S.; Lima, Ana P.; Atella, Georgia C.; Miranda, Kildare (December 2020). «Venom alkaloids against Chagas disease parasite: search for effective therapies». Scientific Reports (en inglés) 10 (1): 10642. Bibcode:2020NatSR..1010642S. ISSN 2045-2322. PMC 7327076. PMID 32606423. doi:10.1038/s41598-020-67324-8. 
  17. ↑ Karlsson I, Zhou X, Thomas R, Smith AT, Bonner MY, Bakshi P, Banga AK, Bowen JP, Qabaja G, Ford SL, Ballard MD, Petersen KS, Li X, Chen G, Ogretmen B, Zhang J, Watkins EB, Arnold RS, Arbiser J (2015). «Solenopsin A and analogs exhibit ceramide-like biological activity». Vascular Cell 7 (5): 5. PMC 4443652. PMID 26015865. doi:10.1186/s13221-015-0030-2. 
  18. ↑ Arbiser, Jack L; Nowak, Ron; Michaels, Kellie; Skabytska, Yuliya; Biedermann, Tilo; Lewis, Monica J; Bonner, Michael Y; Rao, Shikha; Gilbert, Linda C; Yusuf, Nabiha; Karlsson, Isabella; Fritz, Yi; Ward, Nicole L (2017). «Evidence for biochemical barrier restoration: Topical solenopsin analogs improve inflammation and acanthosis in the KC-Tie2 mouse model of psoriasis». Scientific Reports 7 (1): 11198. Bibcode:2017NatSR...711198A. PMC 5593857. PMID 28894119. doi:10.1038/s41598-017-10580-y. 
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