Las fitoalexinas, de estructura sesquiterpenoide, son compuestos antibióticos producidos por las plantas en respuesta a la aparición de microbios. La aparición, por mutación, de nuevas fitoalexinas constituye una estrategia para levantar un nuevo muro entre la planta y los fitopatógenos ya adaptados a sobrevivir al arsenal químico que existía con anterioridad.

Además de las fitoalexinas, existe un extenso repertorio de metabolitos secundarios cuya función principal es la defensa contra invasiones microbianas. Estas fitoanticipinas se caracterizan por ser constitutivas en la planta, mientras que las fitoalexinas se biosintetizan en el momento y lugar en que se requieren [vanEtten, H. D., Mansfield, J. W., Bailey, J. A. and Farmer, E. E. Plant Cell 1191-1192 (1994)]. Su misión es servir de barrera inicial a la propagación de bacterias u hongos dentro de los tejidos de la planta.

2. Mecanismos fotoquímicos de defensa de las plantas

Los mecanismos concretos a través de los cuales actúan las fitoalexinas (cuya formación en la planta es inducida tras la infección del patógeno) y las fitoanticipinas (compuestos antimicrobianos preformados en las plantas) son variados, pero hay al menos 100 fitoanticipinas identificadas que lo hacen a través de un proceso en el que participa la luz y que reciben el nombre de fototoxinas [vanEtten, H. D., Mansfield, J. W., Bailey, J. A. and Farmer, E. E. Plant Cell 1191-1192 (1994)]. El interés en el estudio de las fototoxinas se encuentra en su aplicación como pesticidas activados por luz, que son productos que están empezando a desarrollarse en la industria agroquímica. La principal ventaja que aportan los fotopesticidas es la mayor seguridad ambiental y sanitaria. Por ejemplo, se estima que la Floxina B, el fotopesticida más estudiado hasta el momento, es mil veces más seguro para el hombre que el malatión, que es uno de los pesticidas organofosfatados más seguros [Heitz, J. R. ACS Symposium Ser. 616 Light-activated pest control, 1-16 (1995)].

En medios biológicos, la acción fotodinámica puede producir la fotooxidación de biomoléculas como aminoácidos, bases nucleicas y lípidos para producir un daño sobre enzimas, ADN y membranas, respectivamente [Anonymous Photodynamic Therapy. Basic Principles and Clinical Applications, Marcel Dekker, New York (1993)].

La importancia relativa de cada mecanismo depende de factores como la concentración de oxígeno en el medio o la proximidad del fotosensibilizador al substrato [Foote, C. S. Mechanistic characterization of photosensitised reactions. In Photosensitisation. Molecular, Cellular and Medical Aspects, (Edited by Moreno, G., Pottier, R. H. and Truscott, T. G.), pp. 125-144. Springer-Verlag, Berlín (1988)].

3. Fenalenonas y sus derivados

La fenalenona o 1H-fenalen-1-ona se usa como sensibilizador en fotoquímica y fotobiología. La fenalenona es soluble en una gran variedad de disolventes y su rendimiento cuántico (Φ_Δ) medido experimentalmente es cercano a la unidad en los disolventes investigados. Así, de acuerdo a estas características se propuso la fenalenona como referente de sensibilizador universal de oxígeno singlete. [Schmidt, R., Tanielian, C., Dunsbach, R. and Wolff, C. Photochem. Photobiol. A: Chem. 79, 11-17(1994)].

En los últimos años se han aislado y caracterizado un nuevo tipo de fitoalexinas y fitoanticipinas cuya estructura está basada en el esqueleto de la fenalenona. Éstas son las 4- y 9-fenilfenalenonas cuya formación como respuesta a la infección por hongos de plantas plataneras ha sido recientemente descrita [Luis, J. G. and Grillo, T. A. Tetrahedron 49, 6277-6284 (1993)].

Se pueden encontrar descritos en bibliografía como metabolitos habituales en plantas y microorganismos diversos compuestos cuya estructura está basada también en el esqueleto de la fenalenona [Luis, J. G. and Grillo, T. A. Tetrahedron 49, 6277-6284 (1993); Cooke, R. G. and Edwards, J. M. Prog. Chem. Org. Nat. Prod. 40, 153-190 (1981)]. En el año 1997, el laboratorio de Fotoquímica del Institut Químic de Sarriá, comenzó el estudio de la fotofísica de las fenilfenalenonas como las que se presentan a continuación:

Se ha demostrado que todas las fenilfenalenonas mencionadas anteriormente son capaces de sensibilizar oxígeno singlete, pero para las 9-fenifenalenonas esta capacidad es entre uno y dos órdenes de magnitud menor que en el caso de la fenalenona sin sustituir. Este estudio aporta evidencias que relacionan la actividad de defensa contra un patógeno con la producción fotoinducida de ¹O₂ por la fitoalexina inducida [Lazzaro, A., Corominas, M., Martí, C., Flors, C., Izquierdo, L. R., Grillo, T. A., J. G. Luis and Nonell, S. Photochem. Photobiol. Sci. 3, 706-710 (2004)]. Así, dichos autores demostraron que la presencia del esqueleto de la fenalenona en estos derivados naturales les confería "la capacidad de fotosensibilización de oxígeno singlete, y que su actividad antifúngica se ve incrementada notablemente por la presencia de luz". Más aún, encontraron que los derivados de fenilfenalenona que tienen "mayor rendimiento cuántico (Φ_Δ) desarrollan a su vez mayor actividad antifúngica bajo iluminación", pudiéndose generar una relación entre la producción de ¹O₂ y la defensa de la planta frente a un patógeno.

Por otro lado, se ha llevado a cabo el estudio de fotosensibilización de oxígeno singlete en alcaloides isoquinolínicos derivados de la glaucina, concretamente la oxoglaucina, pontevedrina y la coruñina [Zanocco, A. L., Lemp, E. and Günter, G. J. Chem. Soc. Perkin Trans. 2. 7, 1299-1302 (1997); Suau, R., López-Romero, J. M., Rico, R., Alonso, F. J. and Lobo, C. Tetrahedron 52,... [Seguir leyendo]