Determinaçao da estrutura química de polissacarídeos isolados de algas pertencentes r ordem Halymeniales (Rhodophyta)

Abstract

Resumo: As galactanas homogêneas C1S-3 (Mw = 315.000) e C2S-3 (Mw = 236.200), S2S-3 (Mw = 414.900) e HS foram obtidas por extração aquosa e posterior purificação das algas vermelhas Cryptonemia crenulata, Cryptonemia seminervis e Halymenia floridana (Halymeniales, Rhodophyta), respectivamente. Estas galactanas são sulfatadas (16,0%, 28,3%, 27,25 e 30,3%, respectivamente) e piruvatadas (0,7%, 0,5%, 5,1% e 4,5%, respectivamente). As unidades A (ß-galactose-3-O-substituída) em C2S-3 (91%), S2S-3 (77%) e HS são majoritariamente sulfatadas em C-2, enquanto em C1S-3 são principalmente não substituídas. Unidades de 4,6-O-(1’-carboxietilideno)-ß-D-galactopiranose são também sulfatadas em C-2 (C2S-3 e S2S-3). As unidades B (a-galactose-4-O-substituída) são mais heterogêneas quando comparada as unidades A. Em C1S-3 são constituídas por 2-O-metil-galactose, baixas porcentagens de unidades precursoras de 3,6-anidrogalactose (a-galactose 6-sulfato) e por unidades de 3,6-anidrogalactose não substituídas ou metiladas em C-2 (13,9 mol%). Em C2S-3 são encontradas na forma de 3,6-anidro-2-O-metil-a-L-galactose (8,6 mol%), 3,6-anidro-a-galactose 2-sulfato (2 mol% da série D-, e 11,6 mol% L-) e 3,6-anidrogalactose (3,5 mol%). Unidades precursoras (10,9 mol%), são principalmente da série D- (7,6 mol%), assim como 2-O-metil-galactose (3,2 mol% D- e 1,3 mol% L-). De modo diferente na galactana S2S-3 as unidades anidrogalactosídicas (20,2 mol%) são pertencentes a série enantiomérica L- (32% destas são não substituídas, 13% são sulfatadas e 9,5% são metiladas em C-2), bem como a-galactose 6-sulfato (6,9 mo!%). Unidades de 2-O-metil-a-galactose (4,0 mol%) são principalmente da série D- (2,5 mol%). Na galactana HS, a-D- e a-L-galactose e 3,6-anidro-a-L-galactose estão presentes. Deste modo unidades B pertencentes tanto a série enantiomérica D- como L-, caracteriza estas galactanas como do tipo DL-híbridas. C2S-3 apresenta 55% da sua estrutura com característica de agarana (45% de carragenana), enquanto em S2S-3 70% da sua estrutura é de agarana (30% de carragenana). Caráter DL-híbrido também foi confirmado nos produtos de despolimerização ácida parcial das galactanas C2S-3 e S2S-3. C2S-3 e S2S-3 foram submetidas ao estudo da cinética de ciclização alcalina a 80 °C e apresentaram uma constante de velocidade da reação (k) de 1,7 x 10^4s^-1 e 5,7 x 10^4s^-1, e um tempo de meia vida de 68,6 e 20,2 minutos, respectivamente. C2S-3 apresentou uma reação intermediária entre uma lambda-carragenana e uma porfirana, enquanto que para S2S-3 a reação é similar a uma porfirana. Estes resultados demonstram que em C2S-3 há unidades precursoras ligadas a ß-galactose 2-sulfato, enquanto que em S2S-3 as unidades precursoras estão ligadas a ß-galactose. A potente atividade antiviral de C2S-3 e de outras frações brutas de C. crenulata, frente a diferentes cepas de HSV-1 e HSV-2, inibindo a etapa de adsorção viral, foi atribuída principalmente a presença das díades ß-D-galactose 2-sulfato ligada a a-galactose 6-sulfato. Esta díade é estruturalmente análoga a mínima seqüência do heparan sulfato necessária para a interação deste com a glicoproteína gC do envelope virai do HSV-1. Em resumo as galactanas das algas da ordem Halymeniales investigadas no presente trabalho são do tipo DL-híbrida com díades diferentes das carragenanas ou agaranas classicamente descritas na literatura.

Abstract: The homogeneous galactans C1S-3 (Mw = 315,000) and C2S-3 (Mw = 236,200), S2S-3 (Mw = 414,900) and HS were obtained after aqueous extractions from the red seaweeds (Halymeniales, Rhodophyta) Cryptonemia crenulata, Cryptonemia seminervis and Halymenia floridana respectively. These were shown to be sulfated (16.0%, 28.3%, 27.25 and 30.3%) and piruvated (0.7%, 0.5%, 5.1% and 4.5%). Sulfate was found mainly at C-2 of the A units (3-linked ß-D-galactopyranosyl) of C2S-3 (91%), S2S-3 (77%) and HS, while C1S-3 was found mainly unsubstituted. The 4,6-O-(1’-carboxyethylidene)-ß-D-galactopyranose units were sulfated at C-2 galactans were more heterogeneous when compared to the A units. In C1S-3, these contained 2-O-methyl-galactose, low percentages of precursor units of 3,6- anhydrogalactose (a-galactose 6-sulfate), and 3,6-anhydrogalactose units (13.9 mol%), which may be found methylated at C-2. In C2S-3, these units were 3,6-anhydro-2-O-methyl-L-galactose (8.6 mol%), 3,6-anhydro-L-galactose 2-sulfate (2 mol% D-, and 11.6 mol% L-), 3,6-anhydrogalactose (3.5 mol%). Precursor units (10.9 mol%) were major to D- form (7.6 mol%) and 2-O-methyl-galactose (3.2 mol% D- and 1.3 mol% L-). The S2S-3 fraction had B units composed of 3,6-anhydrogalactose (20.2 mo!%) belonging to serie L- (32% of which were non-substituted, 13% sulfated at C-2 and 9.5% methylated at C-2). As well as a-L-galactose 6-sulfate (6.9 mol%).The 2-O-methyl-a-galactose were mostly to D- form (2.5 mol%). In the HS galactan, a-D- and a-L-galactose and 3,6-anhydro-a-L-galactose were present. The presence of D- and L- enantiomers forming the B units characterized these galactans as being DL-hybrid type. The structure of C2S-3 is 55% characteristic of agaran (45% is carrageenan-like), while in S2S-3, 70% of the molecule had agaran characteristics (30% of carrageenans). The DL-hybrid character was also confirmed in the products of partial depolimerization of C2S-3 and S2S-3. C2S-3 and S2S-3 were submitted to alkaline cyclization at 80 °C and its kinetic determined. The rate constant (k) found was 1.7 x 10^4 S^-1 and 5.7 x 10^4 s^-1 with half-lives of 68.6 and 20.2 minutes, respectively. C2S-3 had an intermediary reaction between those of porphyrans and lambda-carrageenans, and S2S-3 the reaction was porphyran-like. These results show that the precursor units in C2S-3 are linked to ß-galactose 2-sulfate units, while precursors of S2S-3 are linked to unsubstituted residues. The antiviral activity of C2S-3 and other crude fractions of C. crenulata against a broad variety of strains of HSV-1 and HSV-2, inhibiting the viral adsorption was due to the presence of the diads of ß-D-galactose 2-sulfate linked to a-galactose 6-sulfate. This diad is structurally similar to the minimal sequence of the heparan sulfate for the interaction with glycoprotein C (gC) of HSV-1. Summarizing, the galactans biosynthesized by algae of the order Halymeniales investigated at present work are belong to the DL-hybrid type, with different diads of the classical carrageenans or agarans presents in the literature.