Browsing by Author "Forero Girón, Angie"
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- ItemComplexation of AAPH (2,2′-azobis(2-methylpropionamidine) dihydrochloride) with cucurbit[7]uril enhances the yield of AAPH-derived radicals(2023) Forero Girón, Angie; Fuentealba Patiño, Denis Alberto; Mariño Ocampo, Nory Johana; Gutiérrez Oliva, Soledad; Herrera Pisani, Bárbara Andrea; Toro Labbé, Alejandro; Fuentes Lemus, Eduardo; Davies, Michael J.; Aliaga Miranda, Margarita Elly; López Alarcón, Camilo IgnacioAAPH (2,2′-azobis(2-methylpropionamidine) dihydrochloride), a water-soluble azo compound is widely employed to produce peroxyl radicals for chemical and biological studies. This compound is shown herein to form a stable inclusion complex with cucurbit[7]uril (CB7), a well-established supramolecular host. Competitive binding assays using berberine dye, isothermal titration calorimetry (ITC), and nuclear magnetic resonance (1H-NMR) experiments, provided evidence for the inclusion of AAPH inside the CB7 cavity with a binding constant of 2.5 ± 0.8 x 105 L mol-1 (determined by ITC). Computational analysis at B3LYP-D3BJ/6-311G(d,p) of the complex (AAPH@CB7) showed interactions of the positively-charged amino groups of AAPH with carbonyl functions at the CB7 entrances. Photolysis of AAPH@CB7 by illumination at 365 nm, gave a higher yield of carbon-centered radicals when compared to the absence of CB7, as evidenced by electron paramagnetic resonance spin trapping using α-phenyl-N-t-butylnitrone. Enhanced radical formation was corroborated by increased consumption of pyrogallol red, free Trp and Trp-containing peptides when these were exposed to AAPH@CB7 in the presence of light. The increased yield of radicals generated by AAPH@CB7 is believed to arise from a pull effect of CB7 portals on initial AAPH-derived carbon-centered radicals generated by photolysis. It is proposed that these radicals are exposed and released to the bulk solution and react with O2 to give peroxyl radicals. These results suggest that the AAPH@CB7 complex can be used to generate high yields of peroxyl radicals for their use in studying these species in material, environmental and biomedical sciences amongst others.
- ItemMecanismo de hidroxilación de la dopamina β-monooxigenasa para la formación de norepinefrina(2022) Forero Girón, Angie; Toro Labbé, Alejandro; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Química y FarmaciaLa dopamina monooxigenasa (DβM) es una enzima que cataliza la reacción de hidroxilación desde dopamina (DP) a norepinefrina (NP). Esta conversión tiene relevancia biológica debido a que la desregulación de estos neurotransmisores (DP y NP) ha sido asociada a diferentes enfermedades neurológicas o enfermedades relacionadas con la presión arterial, por ejemplo, altas concentraciones de DP han sido asociadas a hipotensión, y un aumento de la concentración de NP ha sido asociada a hipertensión. En este contexto, entender el mecanismo de las etapas que determinan la conversión DP → NP es muy relevante y puede conducir a avances sustantivos en el tratamiento de diversas enfermedades donde el equilibrio DP ⇄ NP se ve alterado. La DβM presenta un centro de cobre como sitio activo que captura oxígeno molecular y activa un enlace C-H de la DP, la activación de este enlace es un paso crucial para que ocurra la hidroxilación de DP hasta NP. En este trabajo se analizan a profundidad los dos primeros pasos elementales de este mecanismo: la oxigenación de la enzima DβM y la activación del enlace C-H necesaria para la transferencia del átomo de hidrógeno (Hydrogen atom transfer, HAT) desde el carbono β de la DP hasta el superoxo previamente formado en el sitio catalítico luego de la captura de una molécula de oxígeno. Entonces, el primer paso consiste en la interacción de oxígeno molecular con el complejo de cobre CuI M en la enzima DβM para formar un superoxo de cobre CuII M(2·−). El segundo paso de la reacción es la HAT desde la DP al complejo superoxo en la enzima catalizadora DβM para formar un intermediario hidroperoxo y el radical dopamina. En esta tesis, se realizó una caracterización teórica detallada de la HAT usando dos conformaciones de la DP que conducen a cuatro posibles reacciones de HAT, dos de las cuales condujeron al enantiómero producido por la enzima. En las dos reacciones que conducen al enantiómero correcto se estudió el efecto del solvente mediante un modelo continuo polarizable. Se encontró que un enlace de hidrógeno entre la DP y el complejo superoxo en la enzima catalizadora DβM, fortalece la interacción enzima sustrato y facilita la HAT, la cual toma lugar selectivamente para dar la forma enantiomérica del producto deseado. Las cuatro reacciones que llevaron al intermediario hidroperoxo fueron analizadas usando herramientas teóricas y computacionales con el fin de identificar el mecanismo más probable. El análisis de la fuerza de reacción demostró que la naturaleza de la energía de activación es principalmente de tipo estructural y es debida al acercamiento de las especies para así facilitar la HAT. Por otra parte, el análisis del flujo electrónico de reacción reveló que la actividad electrónica que conduce la reacción es iniciada por efectos de polarización, seguida de efectos de transferencia y finalizada nuevamente con efectos de polarización. Además, en la reacción más probable, la HAT toma lugar concertadamente y con actividad electrónica que ocurre de manera no-espontánea inducida por fuertes cambios estructurales. También analizamos en este trabajo de tesis, un mecanismo alternativo propuesto recientemente, que plantea la posibilidad de que la HAT al superoxo se lleve a cabo desde el ascorbato, en lugar de la DP. Esta reacción presenta una menor barrera de energía libre de Gibbs, por lo que se espera que estudios experimentales puedan corroborar estos resultados.