Laboratorio di Chimica dei Composti Naturali Bioattivi Dipartimento di Scienze Chimiche, Università degli Studi di Catania

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1 Laboratorio di Chimica dei Composti Naturali Bioattivi Dipartimento di Scienze Chimiche, Università degli Studi di Catania Chimica & Natura per uno sviluppo sostenibile: Nunzio Cardullo, Vera Muccilli, Luana Pulvirenti, Carmela Spatafora e Corrado Tringali ncardullo@unict.it; ctringali@unict.it Il gruppo di Chimica dei composti naturali bioattivi, coordinato dal Prof. C. Tringali, si occupa da anni di attività di ricerca nel campo della chimica organica verde e sostenibile. Da circa un trentennio le ricerche svolte hanno avuto come focus i composti naturali, e in tempi più recenti i polifenoli. Le principali competenze del laboratorio riguardano: Estrazione, purificazione, caratterizzazione spettroscopica (in particolare tramite HPLC-UV, HPLC- ESI/MSMS, NMR ad alto campo inclusa 2D NMR) di composti da matrici naturali (piante medicinali e da frutto, biomasse, tannini, ecc.) Studio dell attività antiossidante di frazioni arricchite in polifenoli e di composti fenolici di origine naturale. Modificazione chimica ed enzimatica di composti naturali bioattivi. Sintesi biomimetica e mediata da enzimi (lipasi, laccasi e perossidasi). Studio di relazioni struttura-attività e ottimizzazione delle proprietà biologiche. Nunzio Cardullo PLANET GREEN CHEM for SICILIA Palermo, 3 Giugno 216

2 e come lead compounds in sintesi chemo-enzimatiche Collaborazioni internazionali recenti Prof. O. Soder (Karolinska Inst., Stockholm), Prof. N. Latruffe (Université de Bourgogne - France), Dr. G. Srinivas (Sree Chitra Tirunal Institute for Medical Science and Technology, Kerala, India); Prof. A. Di Pietro (Université de Lyon, France), Prof. S. A. Rotenberg (Queen s College, New York, USA); Dr. H. Lin (National University of Singapore - Singapore); Prof. D. Delmas (Université de Bourgogne, Dijon, France); Prof. A. Oskarsson (Swedish University of Agricultural Sciences, Uppsala, Sweden), Prof. V. Sviripa (University of Kentucky, USA). Nunzio Cardullo PLANET GREEN CHEM for SICILIA Palermo, 3 Giugno 216

3 % peso % peso mg/g mg ac.gallico/g estratto DPPH 1/SC5 Chimica & Natura per uno sviluppo sostenibile: Matrici biologiche sino ad oggi studiate: o Piante eduli (limone, vite, mandorlo, ulivo); o Funghi (basidiomiceti eduli e non); o Piante medicinali africane (corteccia); o Alghe marine (macroalghe); o Tannini enologici (Tan activ ). Obiettivi: Isolamento di costituenti bioattivi Valorizzazione di matrici biologiche che si accumulano da processi agro-industriali Valorizzazione di scarti della vinificazione Produzione mondiale di uva: > 66,, T/anno - (EU: 3,85,9 T/a, principalmente da Italia, Francia e Spagna) Italia: > 9,, T/a - Quantità stimata di scarti: ca 2% del raccolto. raspi estratto Estratto 3A GAE estratto Estratto 3A Nunzio Cardullo PLANET GREEN CHEM for SICILIA Palermo, 3 Giugno Estratto estratto 3A

4 estratto esanico vinacce estrazione con esano residuo estratto EtOH estrazione con EtOH mau mau mau quercetina 3-O-glucoside quercetina 3-O-glucuronide 35 nm 35 nm 28 nm catechina resveratrolo viniferina min min min cromatografia A B C D E DPPH - GAE HPLC-UV-DAD; HPLC-MS-ESI Analisi quali/quantitativa dell estratto (HPLC-UV; HPLC-ESI-MS/MS) Attività antiossidante e determinazione del contenuto in polifenoli (DPPH, GAE, ecc.),7,6,5,4,3,2,1 DPPH A B C D E GAE A B C D E Ruberto G. et al. Food Chemistry 27, 1, 23-21; Amico V. et al. Food Chemistry 24, 88, Nunzio Cardullo PLANET GREEN CHEM for SICILIA Palermo, 3 Giugno 216

5 Tannini composti polifenolici diffusi in piante eduli e medicinali, sono noti per l attività antiossidante, antimicrobica e per l azione chemopreventiva. Per le loro proprietà sono utilizzati come food additives nell industria agroalimentare ed enologica e per la preparzione di cosmetici. HPLC/ESI-MS/MS Un protocollo di frazionamento semplice ha permesso di ottenere una frazione con promettente attività di inibizione dell αglucosidasi. Il frazionamento bioguidato e l analisi spettroscopica di questa ha permesso di identificare la castalagina come principale costituente a cui attribuire tale attività (IC 5 = 6.15 µg/ml) 1 H NMR Quercus robur Polvere di tannini Muccilli V. et al. Food Chemistry. Submitted Castalagina Nunzio Cardullo PLANET GREEN CHEM for SICILIA Palermo, 3 Giugno 216

6 Analoghi e derivati del resveratrolo sono stati ottenuti attraverso piccole modifiche o sintesi basate sull impiego di enzimi o di reagenti a basso impatto ambientale. trans-resveratrolo Proprietà: antiossidante anticarcinogenico cardioprotettivo antiinfiammatorio antivirale, ecc 3,5,3,4 tetrametossistilbene 2-idrossi 3,4,5-trimetossistilbene Molti analoghi e derivati sintetici del resveratrolo hanno mostrato promettenti attività biologiche, superiori a quelle del lead compound. 2-idrossi trimetil cis-resveratrolo 2-O-β-galattosil 3,5,3,4 tetrametossistilbene Cardullo N. et al. Journal of Natural Products 215, 78, Morris V.L. et al. Molecular and Cellular Biochemistry 215, 42, Valdameri G. et al. ACS Chemical Biology 212, 7, Nunzio Cardullo PLANET GREEN CHEM for SICILIA Palermo, 3 Giugno 216

7 δ-viniferina La δ-viniferina è un metabolita ottenuto dalla biotrasformazione del resvratrolo ad opera di colture funginee (Botritic cinerea) Dimeri naturali del resveratrolo, come la ε-viniferina o il suo glucoside, sono noti per l attività antifungina, antimicrobica, antiinfiammatoria e antiproliferativa. R = H ε-viniferina R = Glc ε-viniferina glucoside Sintesi biomimetica di dimeri stilbenoidici Laccasi da Trametes versicolor Alcuni dimeri, ottenuti mediante una sintesi biomimetica, a partire da analoghi del resveratrolo, hanno mostrato attività antiproliferativa su cellule SW48. Bhusainahalli V. M. et al. European Journal of Organic Chemistry 212, Nunzio Cardullo PLANET GREEN CHEM for SICILIA Palermo, 3 Giugno 216

8 Neolignani Lignani e neolignani sono polifenoli dimerici biosintetizzati nelle piante superiori attraverso una reazione di coupling ossidativo a partire da fenil propanoidi (C6C3). 3,4-dimetilcedrusina È il principio attivo del Sangre de drago, impiegato nella medicina popolare come antitumorale. magnololo Proprietà: antibatterica, antiinfiammatoria, neuroprotettiva, antiangiogenica, antitumorale, ecc. In laboratorio è possibile sintetizzare composti dimerici attraverso reazioni di coupling ossidativo. Queste reazioni possono essere effettuate in presenza di ossidasi, in condizioni ecosostenibili. Sintesi biomimetica di neolignanammidi attività antiproliferativa su celulle Caco-2, PC-3 e MCF-7 Cardullo N. et al. Journal of Natural Products. Submitted analoghi del magnololo inibitori dell α-glucosidasi Nunzio Cardullo PLANET GREEN CHEM for SICILIA Palermo, 3 Giugno 216