Chemical and functional characterization of antimicrobial metabolites isolated from ascidian Rhopalaea Birkelandi

Abstract

Marine ecosystems have a very large diversity of resources, most of them still partially unknown, and a few others exploited for development of new industrial and toxicological products. The objective of this investigation was to determine whether the acetone extract of the ascidia R. birkelandi from the Pacific coast of Costa Rica showed qualitative antimicrobial activity against the S. aureus bacteria and the G. candidum fungus, and to verify their main secondary metabolites in the active extract using chromatographic and spectroscopic techniques. Ascidians were collected at Tambor, Guanacaste, Costa Rica, between December 2007 and March 2008. Activity against the Gram positive bacteria and fungi was evaluated using ethanolic (95%) and acetonic extracts. Both extracts showed activity against G. candidum; however, only the acetonic extract showed activity against S. aureus. A coumarin and a hydroxyanthraquinone were isolated from a crude extract of R. birkelandi as metabolites present in the active fraction. Purification and isolation were performed by chromatographic techniques and solid phase extraction. Structural information was obtained by spectroscopic analyses: Ultraviolet (UV-Visible), Fourier Transform Infrared (FT-IR), Liquid Chromatography Tandem Mass Spectrometry (LC/MS/MS), Gas Chromatography Mass Spectrometry (GC/MS), Proton Nuclear Magnetic Resonance (1HNMR), and Carbon-13 Magnetic Resonance (13C-NMR). Further studies are recommended for characterization and quantification of the active components of this extract and the possible elucidation of the mechanisms of action.Los ecosistemas marinos poseen una gran cantidad de recursos, muchos de ellos todavía desconocidos y muy pocos de ellos explotados para el desarrollo de nuevos productos industriales y toxicológicos. Los objetivos de esta investigación fueron: determinar si el extracto acetónico de la ascidia R. birkelandi de la costa pacífica de Costa Rica presenta actividad antimicrobial cualitativa contra la bacteria S. aureus y el hongo G. candidum, y determinar por técnicas cromatográficas y espectroscópicas los metabolitos secundarios principales presentes en el extracto activo. Se recolectó la ascidia en la zona de Tambor en la provincia de Guanacaste, Costa Rica, entre los meses de diciembre del 2007 y marzo del 2008. Se realizaron extractos crudos en acetona y etanol al 95% para evaluar la actividad contra una bacteria Gram positiva y un hongo. Ambos extractos presentaron actividad contra G. candidum, pero solo el extracto acetónico mostró actividad contra S. aureus. Se logró aislar y caracterizar una cumarina y una hidroxiantraquinona del extracto crudo de R. birkelandi como metabolitos presentes en la fracción responsable de la actividad biológica presentada. La purificación y el aislamiento fueron llevados a cabo con técnicas cromatográficas y de extracción en fase sólida. La información estructural fue obtenida por análisis espectroscópicos: Ultravioleta (UV-Visible), Infrarrojo con Transformada de Fourier (FT-IR), Cromatografía Líquida acoplada a Espectrometría de Masas (LC/MS/MS), Cromatografía de Gases acoplada a Masas (GC-MS), Resonancia Magnética Nuclear de Protón (1H-NMR) y Resonancia Magnética de Carbono 13 (13C-NMR). Se recomiendan estudios futuros para la caracterización y la cuantificación de los principios activos de este extracto y una posible elucidación de sus mecanismos de acción.