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Florotanino

Estructura química del tetrafucol A, un florotanino de tipo fucol que se encuentra en el alga parda Ascophyllum nodosum
Durvillaea antarctica , un alga parda que contiene florotaninos.

Los florotaninos son un tipo de taninos que se encuentran en algas pardas como las kelps y las algas de roca [1] o en especies de sargazos , [2] y en menor cantidad también en algunas algas rojas . [3] A diferencia de los taninos hidrolizables o condensados, estos compuestos son oligómeros de floroglucinol [4] (polifloroglucinoles). [5] Como se les llama taninos, tienen la capacidad de precipitar proteínas. Se ha observado que algunos florotaninos tienen la capacidad de oxidarse y formar enlaces covalentes con algunas proteínas. Por el contrario, en condiciones experimentales similares, tres tipos de taninos terrestres (procianidinas, profisetinidinas y galotaninos) aparentemente no formaron complejos covalentes con proteínas. [6]

Estos compuestos fenólicos son componentes estructurales integrales de las paredes celulares de las algas pardas, pero también parecen desempeñar muchas otras funciones ecológicas secundarias , como la protección contra la radiación UV y la defensa contra el pastoreo.

Biosíntesis y localización

La mayor parte de la biosíntesis de los florotaninos aún se desconoce, pero parece que se forman a partir de floroglucinoles a través de la vía acetato-malonato. [7]

Se encuentran dentro de la célula en pequeñas vesículas llamadas fisodios, donde se secuestra la fracción soluble y polar, [8] y como parte de la pared celular , donde son insolubles y actúan como un componente estructural. [9] [10] Se sabe que su concentración es muy variable entre diferentes taxones, así como entre áreas geográficas, ya que responden plásticamente a una variedad de factores ambientales. [11] Las algas pardas también exudan florotaninos en el agua de mar circundante. [5] [12]

Se ha propuesto que los florotaninos son secuestrados primero en fisodios bajo su forma polar reactiva antes de ser oxidados y complejados al ácido algínico de la pared celular de las algas pardas por una peroxidasa . [13] Hasta la fecha (2012), no se sabe mucho sobre la síntesis de florotaninos. [7] La ​​formación de fisodios, vesículas que contienen compuestos fenólicos, se ha investigado durante muchos años. Se pensaba que estos componentes citoplasmáticos se sintetizaban en el cloroplasto o su membrana, pero estudios más recientes sugieren que la formación puede estar relacionada con el retículo endoplasmático y los cuerpos de Golgi . [14]

La distribución de florotaninos entre los tejidos varía según la especie. [15]

La localización de los florotaninos se puede investigar mediante microscopía óptica después de la tinción con vainillina-HCl que da un color naranja. [16] La localización ultraestructural de los fisodios se puede examinar mediante microscopía electrónica de transmisión en muestras fijadas principalmente en glutaraldehído al 2,5% y con posfijación con tetróxido de osmio al 1% . Para la tinción, se puede utilizar acetato de uranilo y citrato de plomo .

Extracción y ensayos

En muchos estudios en los que se aíslan florotaninos individuales, los florotaninos extraídos se acetilan con anhídrido acético ( piridina) para protegerlos de la oxidación. Tanto la reducción de la temperatura como la adición de ácido ascórbico parecen prevenir la oxidación.

Los ensayos habituales para cuantificar los florotaninos en muestras son los ensayos de Folin-Denis y de azul de Prusia . Un ensayo más específico hace uso de 2,4-dimetoxibenzaldehído (DMBA), un producto que reacciona específicamente con fenoles 1,3- y 1,3,5-sustituidos (por ejemplo, florotaninos) para formar un producto coloreado. [17]

Diversidad estructural

Eckol , un florotanino que se encuentra en especies del género Ecklonia .

El sistema de nomenclatura para los florotaninos marinos fue introducido originalmente por Glombitza. [18]

Los florotaninos se clasifican siguiendo la disposición de los monómeros de floroglucinol. Se conocen más de 150 compuestos, con un peso molecular que va desde los 126 Da hasta los 650 kDa . [8] [19] La mayoría de ellos se encuentran entre los 10 y los 100 kDa. [20]

Se distribuyen en seis subgrupos principales: fucoles, floretoles, fucofloretoles, fuhaloles y eckoles, que sólo se encuentran en las Alariaceae . [7] [21]

Según el tipo de enlace, los florotaninos se pueden clasificar en cuatro subclases, es decir, florotaninos con un enlace éter (fuhaloles y floretoles, los fuhaloles están construidos de unidades de floroglucinol que están conectadas con puentes éter dispuestos en para y orto que contienen un grupo OH adicional en cada tercer anillo), con un enlace fenilo (fucoles), con un enlace éter y fenilo (fucofloretoles) y con un enlace dibenzodioxina en eckoles y carmaloles (derivados de floretoles que contienen una fracción dibenzodioxina), la mayoría de los cuales tienen representantes halogenados en las algas pardas. [22]

Ejemplos de florotaninos son el fucodifloretol G del alga Ecklonia cava , [23] el eckol de la especie Ecklonia [24] o el florofucofuroeckol-B de Eisenia arborea . [25]

La diversidad estructural de moléculas de mayor peso molecular se puede analizar mediante el uso de la técnica de RMN de carbono-13 'EDIT' . [26]

Roles

Las funciones de los florotaninos siguen siendo un tema de investigación actual (2012). Presentan funciones primarias y secundarias [13] , tanto a escala celular como orgánica. [27]

Roles primarios

Estructural

El papel estructural de los florotaninos en la pared celular de las algas pardas es una función primaria de estos compuestos polifenólicos. [7] [13] Sin embargo, esta función primaria puede no ser la función principal de los florotaninos, ya que los estudios muestran que son más abundantes en el citoplasma o en la forma exudada que en la pared celular. [28]

Reproductivo

Los florotaninos citoplasmáticos y exudados parecen desempeñar un papel en la reproducción de las algas, contribuyendo a la formación de la pared celular del cigoto [10] y quizás evitando la fertilización múltiple al inhibir el movimiento de los espermatozoides. [7]

Roles secundarios

Según el Modelo de Balance de Carbono y Nutrientes , los florotaninos, que son predominantemente moléculas de carbono libres de nitrógeno, se producen en mayores rendimientos en ambientes con luz. La luz tiene mayor importancia que la disponibilidad de nitrógeno. [29]

Los estudios han demostrado que los florotaninos parecen actuar como protección contra las algas pardas de diversas maneras. A continuación se muestran algunos ejemplos.

Defensa contra la herbívora

La estrategia de producción de florotaninos puede ser constitutiva o inducible . [30] Como los estudios demostraron que la herbivoría puede inducir la producción de florotaninos, se ha sugerido que pueden tener un papel en la defensa de las algas. [11] Sin embargo, los resultados de otros estudios sugieren que el papel disuasorio de los florotaninos en la herbivoría depende en gran medida tanto de las algas como de las especies herbívoras. [31] En Fucus vesiculosus , son los galactolípidos , en lugar de los florotaninos, los que actúan como disuasivos de los herbívoros contra el erizo de mar Arbacia punctulata . [32]

Detección de metales pesados ​​y UV

Los florotaninos se localizan principalmente en la periferia de las células, como componentes de la pared celular. También contribuyen a la absorción de luz UV-B (entre 280 y 320 nm) [33] y muestran máximas de absorbancia a 200 y 265 nm, [8] correspondientes a longitudes de onda UV-C . Estudios también demostraron que la intensidad de la luz solar está relacionada con la producción de florotaninos en poblaciones naturales de Ascophyllum nodosum y Fucus vesiculosus . [34] Por estas razones, se ha sugerido que los florotaninos actúan como sustancias fotoprotectoras. [35] Estudios posteriores con Lessonia nigrescens [35] y Macrocystis integrifolia [36] demostraron que tanto la radiación UV-A como la UV-B pueden inducir florotaninos solubles y que existe una correlación entre la inducción de florotaninos y la reducción en la inhibición de la fotosíntesis y el daño al ADN, dos efectos principales de la radiación UV sobre los tejidos vegetales. El hecho de que los florotaninos se exudan en el agua circundante les permite reducir la exposición a los rayos UV incidentes en las meiosporas de las algas , el fitoplancton y otros habitantes de los bosques de algas, donde la biomasa de algas pardas es alta y el movimiento del agua es bajo. [36]

También pueden estar involucrados en el secuestro de metales como los iones metálicos divalentes Sr 2+ , Mg 2+ , Ca 2+ , Be 2+ , Mn 2+ , Cd 2+ , Co 2+ , Zn 2+ , Ni 2+ , Pb 2+ y Cu 2+ . [37] Si las propiedades quelantes de los florotaninos se han demostrado in vitro , los estudios in situ sugieren que esta característica puede ser específica de la especie. [38] [39]

Efecto algicida

Estudios demostraron que los florotaninos pueden actuar como alguicida contra algunas especies de dinoflagelados. [40]

Propiedades terapéuticas

Se ha demostrado que los florotaninos pueden tener propiedades antidiabéticas, anticancerígenas, antioxidantes, antibacterianas, radioprotectoras y anti-VIH. [41] [42] Sin embargo, faltan estudios in vivo sobre los efectos de estos compuestos, la mayoría de las investigaciones hasta ahora se han realizado in vitro . [41] En cuanto a la propiedad antialérgica, existe un estudio in vivo sobre el efecto de estos compuestos. [43]

Referencias

  1. ^ Van Alstyne, Kathryn L.; McCarthy, James J.; Hustead, Cynthia L.; Kearns, Laura J. (1999). "Asignación de florotaninos entre tejidos de algas marinas y algas rocosas del noreste del Pacífico" (PDF) . Journal of Phycology . 35 (3): 483. Bibcode :1999JPcgy..35..483V. doi :10.1046/j.1529-8817.1999.3530483.x. S2CID  84608425. Archivado desde el original (PDF) el 2010-06-19.
  2. ^ Kamiya, Mitsunobu; Nishio, Takeshi; Yokoyama, Asami; Yatsuya, Kousuke; Nishigaki, Tomokazu; Yoshikawa, Shinya; Ohki, Kaori (2010). "Variación estacional del florotanino en especies de sargazos de la costa del Mar de Japón". Phycological Research . 58 : 53. doi :10.1111/j.1440-1835.2009.00558.x. S2CID  83823009.
  3. ^ http://eurekamag.com/research/011/190/presence-lectins-tannins-protease-inhibitors-venezuelan-marine-algae.php
  4. ^ Shibata, Toshiyuki; Kawaguchi, Shigeo; Hama, Yoichiro; Inagaki, Masanori; Yamaguchi, Kuniko; Nakamura, Takashi (2004). "Distribución local y química de florotaninos en algas pardas". Journal of Applied Phycology . 16 (4): 291. Bibcode :2004JAPco..16..291S. doi :10.1023/B:JAPH.0000047781.24993.0a. S2CID  13479924.
  5. ^ ab Ragan, Mark A.; Jensen, Arne (1978). "Estudios cuantitativos sobre fenoles de algas pardas. II. Variación estacional en el contenido de polifenoles de Ascophyllum nodosum (L.) Le Jol. y Fucus vesiculosus (L.)". Revista de biología y ecología marina experimental . 34 (3): 245. Código Bibliográfico :1978JEMBE..34..245R. doi :10.1016/S0022-0981(78)80006-9.
  6. ^ Stern, J. Lewis; Hagerman, Ann E.; Steinberg, Peter D.; Mason, Pamela K. (1996). "Interacciones florotanino-proteína". Journal of Chemical Ecology . 22 (10): 1877–99. Bibcode :1996JCEco..22.1877S. doi :10.1007/BF02028510. PMID  24227114. S2CID  11031529.
  7. ^ abcde Riitta Koivikko, 2008, Florotaninos de algas pardas: mejora y aplicación de métodos químicos Archivado el 3 de marzo de 2016 en Wayback Machine , Tesis de doctorado, Universidad de Turku, Turku, Finlandia.
  8. ^ abc Ragan, Mark A.; Glombitza, K.-W. (1986). "Florotaninos, polifenoles de algas pardas". Prog. Phycol. Res . 4 : 129–241.
  9. ^ Schoenwaelder, MEA (2002). "La presencia y la importancia celular de los fisodios en las algas pardas". Phycologia . 41 (2): 125–139. Bibcode :2002Phyco..41..125S. doi :10.2216/i0031-8884-41-2-125.1. S2CID  86505836.
  10. ^ ab Schoenwaelder, MEA; Clayton, MN (1998). "Secreción de sustancias fenólicas en la pared del cigoto y la placa celular en embriones de Hormosira y Acrocarpis (Fucales, Phaeophyceae)". Revista de Ficología . 34 (6): 969–980. Bibcode :1998JPcgy..34..969S. doi :10.1046/j.1529-8817.1998.340969.x. S2CID  85269965.
  11. ^ ab Jormalainen, V.; Honkanen, T.; Koivikko, R.; Eränen, J. (2003). "Inducción de la producción de florotaninos en un alga parda: ¿defensa o dinámica de recursos?" (PDF) . Oikos . 103 (3): 640–650. Código bibliográfico : 2003Oikos.103..640J. doi :10.1034/j.1600-0706.2003.12635.x.
  12. ^ Jennings, JS; Steinberg, PD (1994). " Exudación in situ de florotaninos por el alga marina sublitoral Ecklonia radiata ". Mar. Biol . 121 (2): 349–354. Bibcode :1994MarBi.121..349J. doi :10.1007/bf00346744. S2CID  85193166.
  13. ^ abc Arnold, TM; Targett, NM (2003). "Crecer y defender: falta de compensaciones para los florotaninos de algas pardas". Oikos . 100 (2): 406–408. Bibcode :2003Oikos.100..406A. doi : 10.1034/j.1600-0706.2003.11680.x .
  14. ^ Schoenwaelder, MEA; Clayton, Minnesota (2000). "Formación de fisodos en embriones de Phyllospora comosa y Hormosira banking (Phaeophyceae)". Ficología . 39 (1): 1–9. Código Bib : 2000Phyco..39....1S. doi :10.2216/i0031-8884-39-1-1.1. S2CID  86193685.
  15. ^ Van Alstyne, Kathryn L. (1999). "Asignación de florotaninos entre los tejidos de algas marinas y algas rocosas del noreste del Pacífico". Revista de fisiología . 35 (3): 483–492. Código Bibliográfico :1999JPcgy..35..483V. doi :10.1046/j.1529-8817.1999.3530483.x. S2CID  84608425.
  16. ^ Pellegrini, L (1980). "Estudios citológicos sobre fisodios en las células vegetativas de Cystoseira stricter Sauvagea (Phaeophyta, Fucales)". J. Cell Sci . 41 : 209–231. doi :10.1242/jcs.41.1.209. PMID  7364883.
  17. ^ Stern, J. Lewis (1996). "Un nuevo ensayo para cuantificar los florotaninos de algas pardas y comparaciones con métodos anteriores". Journal of Chemical Ecology . 22 (7): 1273–1293. Bibcode :1996JCEco..22.1273S. doi :10.1007/BF02266965. PMID  24226084. S2CID  20164807.
  18. ^ Glombitza, KW En Química de productos naturales marinos; Faulkner, DJ; Fenical, WH, Eds.; Plenum Press: Nueva York, 1977; pág. 191.
  19. ^ Hay, ME; Fenical, W (1988). "Interacciones entre plantas marinas y herbívoros: la ecología de la defensa química". Revista Anual de Ecología y Sistemática . 19 : 111. doi :10.1146/annurev.es.19.110188.000551.
  20. ^ Boettcher, AA; Targett, NM (1993). "El papel del tamaño molecular de los polifenoles en la reducción de la eficiencia de asimilación en Xiphister mucosus ". Ecología . 74 (3): 891–903. Bibcode :1993Ecol...74..891B. doi :10.2307/1940814. JSTOR  1940814.
  21. ^ Targett, NM; Arnold, TM (1998). "Predicción de los efectos de los florotaninos de algas pardas sobre los herbívoros marinos en océanos tropicales y templados". Journal of Phycology . 34 : 195–205. doi :10.1046/j.1529-8817.1998.340195.x. S2CID  84808536.
  22. ^ La Barre, Stéphane; Potin, Philippe; Leblanc, Catherine; Delage, Ludovic (2010). "El metabolismo halogenado de las algas pardas (Phaeophyta), su importancia biológica y su significado ambiental". Drogas marinas . 8 (4): 988–1010. doi : 10.3390/md8040988 . PMC 2866472 . PMID  20479964. 
  23. ^ Young Min Ham, Jong Seok Baik, Jin Won Hyun y Nam Ho Lee, Bull. 2007. Aislamiento de un nuevo florotanino, fucodifloretol G, de un alga parda Ecklonia cava Archivado el 25 de abril de 2012 en Wayback Machine . Korean Chem. Soc. 28 (9): 1595.
  24. ^ Moon, Changjong; Kim, Sung-Ho; Kim, Jong-Choon; Won Hyun, Jin; Ho Lee, Nam; Woo Park, Jae; Shin, Taekyun (2008). "Efecto protector de los componentes florotaninos floroglucinol y eckol sobre la lesión intestinal inducida por radiación en ratones". Investigación en fitoterapia . 22 (2): 238–242. doi :10.1002/ptr.2298. PMID  17886227. S2CID  43864248.
  25. ^ Sugiura, Yoshimasa; Matsuda, Kohji; Yamada, Yasuhiro; Nishikawa, Masashi; Shoiya, Kazufumi; Katsuzaki, Hirotaka; Imai, Kunio; Amano, Hideomi (2006). "Aislamiento de un nuevo florotanino antialérgico, florofucofuroeckol-B, de un alga parda comestible, Eisenia arborea". Biosci. Biotecnología. Bioquímica . 70 (11): 2807–11. doi : 10.1271/bbb.60417 . PMID  17090915. S2CID  12528644.
  26. ^ McInnes, AG (1984). "Taninos de alto peso molecular basados ​​en floroglucinol de algas pardas: variantes estructurales". Hydrobiologia . 116–117: 597–602. doi :10.1007/BF00027755. S2CID  35724927.
  27. ^ Schoenwaelder, Monica EA (2002). "La presencia y la importancia celular de los fisodios en las algas pardas". Phycologia . 41 (2): 125–139. Bibcode :2002Phyco..41..125S. doi :10.2216/i0031-8884-41-2-125.1. S2CID  86505836.
  28. ^ Koivikko, Riitta; Loponen, Jyrki; Honkanen, Tuija; Jormalainen, Veijo (2005). "Contenido de florotaninos solubles, unidos a la pared celular y exudados en el alga parda Fucus vesiculosus, con implicaciones en sus funciones ecológicas". Journal of Chemical Ecology . 31 (1): 195–212. CiteSeerX 10.1.1.320.5895 . doi :10.1007/s10886-005-0984-2. PMID  15839490. S2CID  1540749. 
  29. ^ Pavia, Henrik; Toth, Gunilla B. (2000). "Influencia de la luz y el nitrógeno en el contenido de florotaninos de las algas pardas Ascophyllum nodosum y Fucus vesiculosus". Hydrobiologia . 440 (1–3): 299–305. doi :10.1023/A:1004152001370. S2CID  15432634.
  30. ^ Hammerstrom, Kamille; Dethier, Megan N.; Duggins, David O. (1998). "Inducción y relajación rápida de florotaninos en cinco algas de Washington" (PDF) . Mar. Ecol. Prog. Ser . 165 : 293–305. Bibcode :1998MEPS..165..293H. doi : 10.3354/meps165293 .
  31. ^ Amsler, CD; Fairhead, VA (2006). "Ecología química defensiva y sensorial de las algas pardas". Adv. Bot. Res . 43 : 1–91.
  32. ^ Deal, Michael S. (2003). "Galactolípidos en lugar de florotaninos como elementos disuasorios de herbívoros en el alga parda Fucus vesiculosus". Oecologia . 136 (1): 107–114. Bibcode :2003Oecol.136..107D. doi :10.1007/s00442-003-1242-3. PMID  12684854. S2CID  5821145.
  33. ^ Pavia, H.; Cervin, G.; Lindgren, A.; Aberg, Per (1997). "Efectos de la radiación UV-B y herbivoría simulada sobre los florotaninos en el alga parda Ascophyllum nodosum". Marine Ecology Progress Series . 157 : 139–146. Bibcode :1997MEPS..157..139P. doi : 10.3354/meps157139 .
  34. ^ Pavia, Henrik; Toth, Gunilla B. (2000). "Influencia de la luz y el nitrógeno en el contenido de florotaninos de las algas pardas Ascophyllum nodosum y Fucus vesiculosus ". Hydrobiologia . 440 : 299–305. doi :10.1023/A:1004152001370. S2CID  15432634.
  35. ^ ab Gómez, Ivan; Huovinen, Pirjo (2010). "La inducción de florotaninos durante la exposición a rayos UV mitiga la inhibición de la fotosíntesis y el daño al ADN en el alga marina Lessonia nigrescens". Fotoquímica y fotobiología . 86 (5): 1056–63. doi :10.1111/j.1751-1097.2010.00786.x. hdl : 10533/144818 . PMID  20670358. S2CID  22064207.
  36. ^ ab Swanson, Andrew K; Druehl, Louis D (2002). "Inducción, exudación y el papel protector de los florotaninos de las algas marinas frente a los rayos UV". Botánica acuática . 73 (3): 241. Bibcode :2002AqBot..73..241S. doi :10.1016/S0304-3770(02)00035-9.
  37. ^ Ragan, Mark A; Smidsrød, Olav; Larsen, Bjørn (1979). "Quelación de iones metálicos divalentes por polifenoles de algas pardas". Química marina . 7 (3): 265. Bibcode :1979MarCh...7..265R. doi :10.1016/0304-4203(79)90043-4.
  38. ^ Huovinen, Pirjo; Leal, Pablo; Gómez, Iván (2010). "Efectos interactuantes del cobre, nitrógeno y radiación ultravioleta en la fisiología de tres algas marinas del Pacífico sur". Marine and Freshwater Research . 61 (3): 330. doi :10.1071/MF09054. hdl : 10533/141734 .
  39. ^ Toth, G; Pavia, H (2000). "Falta de inducción de florotaninos en el alga parda Ascophyllum nodosum en respuesta a concentraciones mayores de cobre". Marine Ecology Progress Series . 192 : 119–126. Bibcode :2000MEPS..192..119T. doi : 10.3354/meps192119 . INIST 1367809. 
  40. ^ Nagayama, Koki; Shibata, Toshiyuki; Fujimoto, Ken; Honjo, Tuneo; Nakamura, Takashi (2003). "Efecto algicida de los florotaninos del alga parda Ecklonia kurome sobre las microalgas de la marea roja". Acuicultura . 218 (1–4): 601. Bibcode :2003Aquac.218..601N. doi :10.1016/S0044-8486(02)00255-7.
  41. ^ ab Gupta, Shilpi; Abu-Ghannam, Nissreen (2011). "Potencial bioactivo y posibles efectos sobre la salud de las algas pardas comestibles". Tendencias en ciencia y tecnología de los alimentos . 22 (6): 315. CiteSeerX 10.1.1.465.6140 . doi :10.1016/j.tifs.2011.03.011. 
  42. ^ Li, Yong-Xin; Wijesekara, Isuru; Li, Yong; Kim, Se-Kwon (2011). "Florotaninos como agentes bioactivos de las algas pardas". Bioquímica de procesos . 46 (12): 2219. doi :10.1016/j.procbio.2011.09.015.
  43. ^ Sugiura, Yoshimasa; Usui, Masakatsu; Katsuzaki, Hirotaka; Imai, Kunio; Kakinuma, Makoto; Amano, Hideomi; Miyata, Masaaki (2018). "Los florotaninos administrados por vía oral de Eisenia arborea suprimen la liberación de mediadores químicos y la señalización de la ciclooxigenasa-2 para aliviar la hinchazón de las orejas de los ratones". Marine Drugs . 16 (8): 267. doi : 10.3390/md16080267 . PMC 6117712 . PMID  30072652. 

Enlaces externos