Οι θαλάσσιοι οργανισμοί αποτελούν μία ανεξάντλητη πηγή δευτερογενών μεταβολιτών
με ιδιαίτερες χημικές δομές και ενδιαφέροντες οικολογικούς ρόλους, οι οποίοι
παράλληλα παρουσιάζουν ευρύ φάσμα βιολογικών δράσεων συχνά μέσω εξειδικευμένων
μηχανισμών. Μέχρι σήμερα, αρκετά μόρια προερχόμενα από θαλάσσιους οργανισμούς
αποτελούν τη δραστική ουσία φαρμακευτικών σκευασμάτων, ενώ πολλά ακόμη
βρίσκονται σε διάφορα στάδια προκλινικών και κλινικών δοκιμών. Πέρα από το
φαρμακολογικό ενδιαφέρον, τα θαλάσσια φυσικά προϊόντα βρίσκουν εφαρμογή και σε
άλλα πεδία, όπως στην τεχνολογία υλικών, στην κοσμητολόγια, αλλά και στην
αντιμετώπιση της βιοεπίστρωσης.
Το θαλάσσιο περιβάλλον αποτελεί ένα πολύπλοκο οικοσύστημα, το οποίο στο
μεγαλύτερο μέρος του δεν έχει εξερευνηθεί, ειδικά οι περιοχές και οι οργανισμοί
που αναπτύσσονται σε μεγάλα βάθη, καθώς μόλις τις τελευταίες δεκαετίες
υλοποιήθηκαν τα τεχνολογικά επιτεύγματα που επιτρέπουν την ασφαλή πρόσβαση σε
αντίστοιχες απαιτητικές συνθήκες.
Αντικείμενο της παρούσας διδακτορικής διατριβής είναι η μελέτη της χημικής
σύστασης θαλάσσιων οργανισμών από μεγάλα βάθη με σκοπό την απομόνωση και
ταυτοποίηση νέων φυσικών προϊόντων, ώστε στην συνέχεια να υποβληθούν σε
αξιολόγηση της βιοδραστικότητας τους.
Ποσότητες από έξι θαλάσσιους οργανισμούς συλλέχθηκαν από διάφορες περιοχές των
Ελληνικών θαλασσών, εκχυλίστηκαν εξαντλητικά και υποβλήθηκαν σε σειρά
χρωματογραφικών διαχωρισμών με σκοπό την απομόνωση των δευτερογενών μεταβολιτών
τους. Η ταυτοποίηση της δομής τους βασίσθηκε στην ανάλυση των φασματοσκοπικών
τους δεδομένων (NMR, MS, IR, UV). Συνολικά, απομονώθηκαν και ταυτοποιήθηκαν 69
δευτερογενείς μεταβολίτες, εκ των οποίων οι 18 αποτελούν νέα φυσικά προϊόντα.
Aπό τον σπόγγο Ciocalypta sp. που συλλέχθηκε από τη θαλάσσια περιοχή της
Σαντορίνης με βαθυσκάφος σε βάθος 230 m απομονώθηκε ένας σπάνιος δευτερογενής
μεταβολίτης στεροειδούς δομής που φέρει τρεις θειϊκές ομάδες.
Aπό τον σπόγγο Aplysina cavernicola που συλλέχθηκε από την περιοχή της Κυλλήνης
σε βάθος 100-120 m απομονώθηκαν τα διτερπένια trans-κομμουνικό οξύ ,
δεϋδροαβιετικό οξύ και ισοπιμαρικό οξύ, τα οποία αναφέρονται πρώτη φορά ως
συστατικά θαλάσσιων οργανισμών.
Από το μαλακό κοράλλι Paramuricea clavata που συλλέχθηκε από τη θαλάσσια
περιοχή της Σάμου σε βάθος 80-100 m απομονώθηκαν τρεις δευτερογενείς
μεταβολίτες, και συγκεκριμένα ένα xv αζουλένιο και το διμερές του, που αποτελεί
νέο φυσικό προϊόν, καθώς και το γνωστό στεροειδές χολεστ-5-εν-3β-19-διόλη.
Από το ροδοφύκος Vidalia volubilis που συλλέχθηκε από τον Κορινθιακό κόλπο στην
περιοχή του Πόρτο Γερμενό σε βάθος 25-40 m απομονώθηκαν τα γνωστά στεροειδή
24(28)-μεθυλενο-χοληστερόλη και χοληστερόλη.
Από το ροδοφύκος Laurencia microcladia που συλλέχθηκε με αυτόνομη κατάδυση
(SCUBA) στην Ζάκυνθο (10-15 m) απομονώθηκαν 25 δευτερογενείς μεταβολίτες. Οι
δεκατέσσερις εξ αυτών ταυτοποίηθηκαν ως C15 ακετογενίνες, εκ των οποίων οκτώ
αποτελούν νέα φυσικά προϊόντα με σκελετό λαουρενανίου. Οι πέντε ταυτοποίηθηκαν
ως γνωστές C15 ακετογενίνες με σκελετό λαουρενανίου, ενώ μία ταυτοποιήθηκε ως
γνωστή C15 ακετογενίνη με σκελετό λαουθισανίου. Επιπρόσθετα, ταυτοποίηθηκαν
επτά σεσκιτερπένια εκ των οποίων, τρία με σκελετό μπρασιλανίου, ένα με σκελετό
πρεσιλπερφολιανίου, ένα με σκελετό κυκλοοκτενοειδούς ένα με σκελετό
χουμουλενίου και ένα με σκελετό σνυδερανίου. Τέλος, ταυτοποίηθηκαν δύο
διτερπένια σκελετού φυτανίου, μία αλογονωμένη αλειφατική αλδεϋδη και ένα απλό
φαινολικό παράγωγο.
Από το ροδοφύκος Laurencia obtusa που συλλέχθηκε με αυτόνομη κατάδυση (SCUBA)
στη Λευκάδα (10-20 m) απομονώθηκαν 35 δευτερογενείς μεταβολίτες. Οι δεκαπέντε
εξ αυτών ταυτοποίηθηκαν ως σεσκιτερπένια, εκ των οποίων τρία αποτελούν νέα
φυσικά προϊόντα με σκελετό κουπαρενίου. Δύο μεταβολίτες ταυτοποίηθηκαν ως
σεσκιτερπένια της ίδιας κατηγορίας, τέσσερις με σκελετού τσαμιγκρανίου, πέντε
με σκελετό λαουρενίου και ένας ως αλογονωμένο σεσκιτερπένιο. Οι υπόλοιποι
είκοσι δευτερογενείς μεταβολίτες ταυτοποιήθηκαν ως C15 ακετογενίνες, εκ των
οποίων έξι αποτελούν νέα φυσικά προϊόντα με σκελετό ομπτουσαλλενίου. Επτά
μεταβολίτες ταυτοποίηθηκαν ως C15 ακετογενίνες της ίδιας κατηγορίας, δύο ως
γραμμικές C15 ακετογενίνες, τέσσερις ως C15 ακετογενίνες με οκταμελή αιθερικό
δακτύλιο και μία με εννιαμελή.
(EL)
Marine organisms constitute an inexhaustible source of secondary metabolites
characterized by intriguing chemical structures, interesting ecological roles
and a wide range of biological activities frequently manifesting unique
mechanisms of action. Up to now, several marine metabolites have been used as
the active ingredients in pharmaceutical drugs, while an even greater number is
currently being tested in pre-clinical and clinical trials. Further to their
pharmacological potential, marine natural products find applications in other
fields, such as cosmetology, material science, and prevention of biofouling.
The marine environment constitutes a complicated ecosystem that is only
superficially investigated, especially at its deepest parts. The recent
technological achievements allow safer investigation of these extreme
environments, opening new frontiers.
The subject of the present study was the investigation of the chemical profile
of deep sea marine organisms targeting the isolation and structure elucidation
of new bioactive natural products.
Six marine organisms (Ciocalypta sp., Aplysina cavernicola, Paramuricea
clavata, Vidalia volubilis, Laurencia microcladia, Laurencia obtusa) were
collected either by a submersible, dredging or SCUBA diving from different
sites along the Greek Seas and their organic extracts were investigated for the
isolation/structure elucidation of their secondary metabolites. In total, sixty
nine metabolites were isolated and their structures were elucidated based on
interpretation of their spectroscopic data. Among the isolated metabolites
eighteen were found to be new natural products.
Α rare highly sulfated steroid was isolated as the main constituent of the
sponge Ciocalypta sp. collected by a deep water submersible from the underwater
volcanic area of Santorini island at a depth of 230 m.
The three known diterpenes trans-communic acid, dehydroabietic acid and
isopimaric acid were isolated from the sponge Aplysina cavernicola collected
from Killini bay at depths ranging from 100 to 120 m. The aforementioned
metabolites are reported for the first time as constituents of marine organisms.
The previously reported linderazulene, its dimer identified as a new natural
product and the known steroid cholest-5-en-3β-19-diol were isolated from the
soft coral Paramuricea clavata collected from Samos island at depths of 80-100
m.
The common steroids 24(28)-methylene-cholesterol and cholesterol were isolated
from the red alga Vidalia volubilis collected by dredging from the Corinthian
gulf (Porto Germeno) at depths of 25-40 m.
Twenty five secondary metabolites were isolated from the organic extract of the
red alga Laurencia microcladia collected by SCUBA diving at depths of 10-15 m
from the rocky coasts of Zakynthos island. Fourteen of the isolated metabolites
were identified as laurenane and lauthisane C15 acetogenins. Among the thirteen
C15 acetogenins bearing the laurenane skeleton, eight were new natural
products. Furthermore, seven sesquiterpenes including representatives of
brasilanes, presilphiperfolanes, cyclooctenoids, humulenes and snyderanes were
isolated. Additionally, two diterpenes with phytane skeleton, along with one
halogenated aliphatic aldehyde and one simple phenolic compound were found as
constituents of the same extract.
Chemical investigation of the red alga Laurencia obtusa collected from the
coastline of Lefkas island by SCUBA diving at depths of 10-20 m yielded thirty
five secondary metabolites identified either as sesquiterpenes or C15
acetogenins. Among the fifteen sesquiterpenes isolated, five metabolites,
including three new natural products, belong to the class of cuparanes, four
metabolites featured the chamigrane skeleton, five metabolites possessed a
laurane carbocycle and one metabolite was a halogenated sesquiterpene. The C15
acetogenins of L. obtusa were comprised of thirteen obtusallene type
metabolites, including six new natural products, two linear C15 acetogenins,
four C15 acetogenins bearing an eight membered ether ring and one metabolite
bearing a nine membered ether ring.
The evaluation of the biological activities of the isolated metabolites is
currently under investigation.
(EN)
/aggregator-openarchives/portal/institutions/uoa
