RESVERATROLO [14;15;16;17;18;19]


Introduzione
La molecola
Sintesi

Introduzione

Il resveratrolo è un composto polifenolico non flavonoide che si trova in varie specie vegetali, alcune delle quali entrano a far parte della dieta umana: more di gelso, noccioline, uva. A causa della presenza nell'uva esso è presente anche nel vino, le cui proprietà benefiche sono state molto studiate negli ultimi anni. Questa molecola è stata conosciuta per secoli nella medicina asiatica come Ko-jo-kon, e usata come farmaco antinfiammatorio (radice polverizzata di Polygonum cuspidatum).
La sintesi del resveratrolo nelle piante è indotta dall’esposizione alle infezioni microbiche, alle radiazioni ultraviolette e all’ozono; questa molecola può quindi essere classificata come fitoalexina (antibiotico prodotto dalle piante quando si trovano sotto attacco). Per questo motivo la produzione avviene nell’epidermide delle foglie (50-400μg/g) e nella buccia (50-100μg/g) dei chicchi d’uva, ma non nella polpa; ne è stata anche rilevata la presenza nelle parti legnose della pianta, come i raspi e i semi.

La concentrazione di resveratrolo nel vino è influenzata da diversi parametri:

  • varietà di vite e clima: alcune specie sono più sensibili agli agenti dannosi e hanno una maggiore capacità intrinseca di sintetizzare la molecola, inoltre i climi freddi e umidi incrementano la probabilità e la frequenza degli attacchi da parte di funghi;
  • durata del contatto con le bucce durante la fermentazione: è il motivo per cui nei vini rossi la concentrazione è generalmente maggiore rispetto ai vini bianchi;
  • pratiche di vinificazione: alcuni tipi di filtrazione e di invecchiamento in botte possono portare a perdite di resveratrolo.

Nell'uva e nel vino il resveratrolo si trova sia come specie libera sia, per la maggior parte, in forma glicosilata, il 3β-glucoside del resveratrolo.

Piceide
Il 3β-glucoside del resveratrolo, o piceide

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La molecola

La struttura del resveratrolo è di tipo stilbenico, con uno scheletro composto da due anelli aromatici uniti da un ponte metilenico su cui si innestano 3 gruppi OH in posizione 3, 5 e 4’.

Resveratrolo 2D Resveratrolo 3D
Resveratrolo 2DResveratrolo 3D

Grazie alla presenza dei gruppi ossidrile, il resveratrolo è in grado di formare un derivato radicalico stabilizzato dalla delocalizzazione elettronica sui due anelli aromatici e sul ponte metilenico che li congiunge ottenendo così le proprietà antiossidanti tipiche dei polifenoli.
La struttura molecolare ricavata utilizzando i raggi-X mostra 3 gruppi di legami C-C: il più corto è il doppio legame olefinico (1.333(3)Å, in accordo con i dati relativi all'etilene), seguono i legami aromatici (da 1.37 a 1.40Å) e i legami di congiunzione fenile-olefina (1.460(3)Å e 1.468(3)Å). Questi ultimi risultano più corti rispetto ai normali legami singoli C-C indicando la presenza di risonanza (e quindi un parziale carattere di doppio legame). Di conseguenza la molecola risulta abbastanza planare, con un angolo di -3.0° fra l'olefina e l'anello meta-disostituito e uno di 8.0° fra l'olefina e l'anello para sostituito.
Nel cristallo si nota la presenza di un'estesa rete di legami a idrogeno, a cui partecipano i tre ossidrili della molecola. Calcoli teorici ab initio (che forniscono informazioni sulla molecola singola, non inclusa in un cristallo) hanno confermato la planarità del resveratrolo (angoli di 2.9° e 7.2°).
Altri calcoli hanno mostrato che l'anione p-fenolato risulta più stabile di quelli m-fenolato di circa 7 kcal/mol ed è quindi il responsabile dell'attività antiossidante della molecola. Il gruppo elettronattrattore -CH=CH-Ph in posizione para aumenta infatti l'acidità del protone legato all'ossigeno. Queste considerazioni sono state confermate anche da calcoli DFT.
trans-viniferinaLo studio della
trans-viniferina, un derivato dimerico del trans-resveratrolo, ha fornito ulteriori conferme riguardo ai dati ottenuti per il resveratrolo. La trans-viniferina è formata dall'addizione di un gruppo m-ossidrilico e del vicino CH arilico di un'unità resveratrolica al doppio legame dell'altra unità. Per quanto riguarda la struttura tridimensionale del dimero si è notato che la porzione che ha perso il doppio legame etilenico (rappresentata con il modello a palline e stecche) subisce anche una diminuzione nella planarità, mentre l'altra (struttura a stecche) rimane sostanzialmente planare. Calcoli teorici sulla stabilità degli ioni fenolato hanno dimostrato inoltre che l'idrogeno più labile è quello dell'ossidrile in para dell'unità planare, confermando quindi i dati ottenuti per il resveratrolo: la maggiore acidità dell'idrogeno ossidrilico in para e l'importanza della planarità della molecola.
Ulteriori calcoli riguardo l'energia rotazionale del fenile para sostituito hanno dimostrato che il massimo di energia si ha quando esso è perpendicolare al piano contenente il doppio legame. Questi studi sono serviti a comprendere le interazioni fra il resveratrolo e le tasche enzimatiche o il DNA. Al momento dello studio considerato (2004) erano stati analizzati due esempi di resveratrolo co-cristallizzato con enzimi
(calcone sintasi e transtiretina, TTR): da essi risulta che lo stilbene si pone fra le catene laterali aromatiche mantenendo la struttura planare e che utilizza i gruppi idrossido per formare legami a idrogeno con gli amminoacidi.

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Sintesi

Una delle vie sintetiche che portano al resveratrolo è quella che vede come precursore dello stilbene il p-cumaroil CoA. Quest'ultimo è derivato dalla fenilalanina che, nelle piante, può essere sintetizzata a partire dagli zuccheri attraverso la via dello shikimato, che porta alla sintesi degli amminoacidi aromatici: la fenilalanina (Phe), la tirosina (Tyr) e il triptofano (Trp).
Sintesi del resveratroloLa fenilalanina è convertita ad acido cinnamico attraverso la perdita dell'amminogruppo tramite deamminazione ossidativa catalizzata da uno specifico enzima, la fenilalanina ammonio liasi (PAL). L'acido è successivamente ossidrilato per via enzimatica (cinnamato-4-idrossilasi, C4H) ad acido p-cumarico; nello stadio finale si genera il p-cumaroil CoA partendo dal coenzima libero grazie all'azione della 4-cumarato-CoA ligasi. La tirosina ammonio liasi può sostituire la PAL e la C4H per formare l'acido p-cumarico dalla tirosina.
La condensazione fra il p-cumaroil CoA e tre molecole di malonil CoA è portata avanti dall'enzima
stilbene sintasi (STS), resveratrolo sintasi, nella maggior parte delle specie appartenenti alle Vitaceae e sono rilasciate 4 moli di CO2 per ogni mole di resveratrolo sintetizzata.
Le Vitaceae possiedono anche un altro enzima, la calcone sintasi, che catalizza una reazione che coinvolge gli stessi reagenti (p-cumaroil CoA e 3 malonil CoA) ma libera solo 3 molecole di CO2: il prodotto ottenuto è il calcone naringenina. Questa, dopo un'ulteriore serie di reazioni, dà origine alla famiglia dei flavonoidi, che comprende i tannini e le antocianine, responsabili rispettivamente dell'astringenza e della pigmentazione del vino.

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