Oxidation of biomolecules photosensitized by pterin derivatives

Abstract

La importancia biológica y médica de las reacciones fotosensibilizadas se relaciona principalmente con su participación en los procesos involucrados en el desarrollo de cáncer de piel y de terapias fotodinámicas para el tratamiento del cáncer e infecciones. Las pterinas, son una familia de compuestos heterocíclicos derivados de la 2-amino-4-pterinidinona, que se encuentran ampliamente distribuidas en los sistemas vivos participando de importantes funciones biológicas. En condiciones patológicas, como es el caso del vitiligo, pterinas oxidadas se acumulan en las manchas blancas de la piel de los pacientes que sufren este desorden de la pigmentación. Estas moléculas son fotoquímicamente activas, bajo radiación UV-A (320 – 400 nm), fluorescen, producen radicales orgánicos y especies reactivas de oxígeno, y también sufren reacciones de fotooxidación. Nuestro grupo de investigación, ha estudiado desde hace más de 20 años, la degradación fotosensibilizada por pterinas de biomoléculas tales como ADN, proteínas, lípidos y sus componentes. Los resultados experimentales incluyen análisis cinético, evaluación de la interacción entre los estados excitados de las pterinas con diferentes sustratos, detección de especies radicalarias, y la identificación de productos bajo diferentes condiciones experimentales. Dependiendo de la molécula blanco, las pterinas pueden fotosensibilizar la oxidación de las mismas por mecanismo tipo I (transferencia de electrones) o tipo II (oxígeno singlete, 1 O2), o una combinación de ambos. En este artículo, presentamos un resumen de los cambios químicos fotosensibilizados por pterinas bajo irradiación UV-A en diferentes biomoléculas y los mecanismos involucrados.

The biological and medical importance of photosensitized reactions is mainly related to their participation in processes involved in the development of skin cancer and in photodynamic treatments against cancer and infections. Pterins, a family of heterocyclic compounds derived from 2-aminopteridin-4(1H)-one, are widespread in living systems and participate in important biological functions. In pathological conditions, such as vitiligo, oxidized pterins accumulate in the white skin patches of patients suffering this depigmentation disorder. These molecules are photochemically active and, under UV-A excitation (320– 400 nm), they can fluoresce, produce organic radicals and reactive oxygen species and undergo photooxidation. Our research group has investigated for more than 20 years the degradation of biomolecules such as DNA, proteins, lipids, and their components, photosensitized by pterins under UV-A irradiation. The experimental results include kinetics analysis, evaluation of interaction between pterins excited states with different substrates, detection of radical species, and identification of products, under different experimental conditions. Depending on the target molecule, pterin-photosensitized oxidations may be purely type I (electron transfer) or type II (singlet oxygen, 1 O2), or a combination of both. In this article, we present a summary of the chemical changes photoinduced by pterins upon UV-A irradiation in different biomolecules and the mechanisms involved.