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
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
% 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 1 8 6 4 2 estratto Estratto 3A GAE 15 1 5 estratto Estratto 3A Nunzio Cardullo PLANET GREEN CHEM for SICILIA Palermo, 3 Giugno 216 14 12 1 8 6 4 2 Estratto estratto 3A
estratto esanico vinacce estrazione con esano residuo estratto EtOH estrazione con EtOH mau 4 35 3 25 2 15 1 5 5 1 15 2 25 3 35 4 45 mau 4 35 3 25 2 15 1 5 5 1 15 2 25 3 35 4 45 mau 14 12 quercetina 3-O-glucoside quercetina 3-O-glucuronide 35 nm 35 nm 28 nm catechina resveratrolo viniferina 1 8 6 4 2 5 1 15 2 25 3 35 4 45 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 2 15 1 5 GAE A B C D E Ruberto G. et al. Food Chemistry 27, 1, 23-21; Amico V. et al. Food Chemistry 24, 88, 599-67. Nunzio Cardullo PLANET GREEN CHEM for SICILIA Palermo, 3 Giugno 216
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
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, 2675-2683. Morris V.L. et al. Molecular and Cellular Biochemistry 215, 42, 83-91. Valdameri G. et al. ACS Chemical Biology 212, 7, 322-33. Nunzio Cardullo PLANET GREEN CHEM for SICILIA Palermo, 3 Giugno 216
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, 5217-5224. Nunzio Cardullo PLANET GREEN CHEM for SICILIA Palermo, 3 Giugno 216
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