Varela, Oscar

Doctor en Ciencias Químicas

Email:

varela@qo.fcen.uba.ar

Hidratos de carbono como precursores de glicomiméticos y nuevos materiales: Diseño, síntesis y propiedades.

Proyecto en ejecución: Diseño y síntesis de glicomiméticos y de macromoléculas y polímeros basados en
hidratos de carbono.

Integrantes del Proyecto

Varela, Oscar (Director)
Kolender, Adriana A. (Co-Director)

Investigadores formados
Manzano, Verónica E. (JTP-DE; Investigador Asistente CONICET)
Repetto, Evangelina (JTP-DE; Investigador Asistente CONICET)

Investigadores en formación
Dada, Lucas (Ayudante 1º DS, Becario CONICET)
Labonia, Nicolás A (Ayudante CBC, Becario CONICET)
Rivas, María Verónica (Ayudante 1º, DE)
Vardé, Mariana (Ayudante 1º DS, Becaria CONICET)
Pernicone, Agustín (Ayudante 2º, Becario CONICET)
Jara, Walter E. (Becario CONICET)

Las investigaciones centrales de este laboratorio abarcan temáticas de síntesis orgánica en el campo de los hidratos de carbono. Estos compuestos son componentes mayoritarios de la biomasa renovable y, además de sus funciones bioquímicas destacables (reconocimiento celular, adhesión, inmunodeterminación, etc.), son precursores sintéticos de gran utilidad por su abundancia y propiedades químicas, como quiralidad y diversidad estereoquímica.

Se conducen dos líneas de investigación principales, la primera se aboca al diseño y síntesis de moléculas bioactivas y productos naturales a partir de precursores hidratos de carbono. En particular, se sintetizan glicomiméticos como inhibidores enzimáticos y como herramientas útiles en glicobiología. Por ejemplo, se preparan tiooligosacáridos como miméticos estables y con actividad inhibitoria de glicosidasas. Se estudian los procesos de reconocimiento enzima-sustrato, para contribuir a la comprensión de los mecanismos de interacción carbohidrato-proteína. Asimismo, se diseñan y sintetizan otros glicomiméticos como tioazúcares, sulfóxidos, hidroxiaminoácidos o pirrolidinas polihidroxiladas. El paso clave para la obtención de estas últimas consiste en la  cicloadición 1,3-dipolar entre enonas de azúcar e iluros de azometino derivados de aminoácidos comunes.

La otra línea de investigación se dedica al diseño y síntesis de macromoléculas y polímeros con potenciales aplicaciones biomedicinales o tecnológicas. A partir de monómeros derivados de azúcares comerciales, se desarrollan reacciones de polimerización procurando que sean amigables con el medioambiente. En particular, la polimerización click azida-alquino resulta muy funcional por su versatilidad, condiciones suaves de reacción y economía de átomos. Se llevan a cabo estudios conformacionales de las macromoléculas, principalmente cuando las mismas interactúan con iones (receptores iónicos). Se analizan también las propiedades de los materiales obtenidos y las reacciones de degradación de las cadenas poliméricas. Además, se sintetizan polímeros biodegradables y biocompatibles (en particular, poliuretanos segmentados) con potencial uso en biomedicina.

Carbohydrates as precursors of glycomimetics and new materials: Design, synthesis and properties.

The main subject of our research is the development of organic synthesis in the field of carbohydrates. These compounds are major components of the renewable biomass and, in addition to their remarkable biochemical functions (cell recognition, adhesion, immunodetermination, etc.), they are useful synthetic precursors because of their abundance and chemical properties, such as chirality and stereochemical diversity.

Two main lines of investigation are conducted, the first one focuses on the design and synthesis of bioactive molecules and natural products from carbohydrate precursors. In particular, glycomimetics are synthesized as enzymatic inhibitors and as useful tools in glycobiology. For example, thiooligosaccharides are prepared as stable mimetics, which usually display inhibitory activity against glycosidases. The enzyme-substrate recognition processes are studied, to contribute to the understanding of the mechanisms of carbohydrate-protein interactions. Other glycomimetics are also designed and synthesized, such as thiosugars, sulfoxides, hydroxyamino acids or polyhydroxylated pyrrolidines. The key step for the synthesis of enantiomerically pure pyrrolidines is the 1,3-dipolar cycloaddition between sugar enones and azomethine ylides, derived from common amino acids. The selectivities resulting from cycloadditions and other reactions are determined.

The other research line involves the design and synthesis of macromolecules and polymers with potential biomedical or technological applications. From monomers derived from commercial sugars, environmentally friendly polymerization reactions are developed. In particular, the azide-alkyne click polymerization is widely used, because of its versatility, smooth reaction conditions and economy of atoms. Conformational studies of the macromolecules are carried out, mainly when they interact with ions (ion receptors). Properties of the obtained materials and degradation of polymer chains are also investigated. In addition, biodegradable and biocompatible polymers (in particular segmented polyurethanes) are synthesized as molecules with potential use in biomedicine.

Selected publications

E. coli β-Galactosidase inhibitors through modifications at the aglyconic moiety:
experimental evidences of pyranose ring flexibility. L. Calle, V. Roldós, F. J. Cañada, M. L. Uhrig, A. J. Cagnoni, V. E. Manzano, O. Varela & J. Jiménez-Barbero
Chemistry. A European Journal 2013, 19, 4262-4270.

Stereospecific synthesis of pyrrolidines with varied configurations via 1,3-dipolar
cycloadditions to sugar-derived enones. G. A. Oliveira Udry, E. Repetto & O. Varela.
Journal of Organic Chemistry 2014, 79, 4992-5006.

Synthesis of galactofuranosyl-(1→5)-thiodisaccharide glycomimetics as inhibitors of a -D-
galactofuranosidase. M. J. Lo Fiego, C. Marino & O. Varela
Royal Society of Chemistry Advances 2015, 5, 45631-45640

Synthesis of enantiomeric polyhydroxyalkylpyrrolidines from 1,3-dipolar cycloadducts.
Evaluation as inhibitors of a β-galactofuranosidase. G. A. Oliveira Udry, E. Repetto, D. R. Vega & O. Varela
Journal of Organic Chemistry 2016, 81, 4179-4189.

Diastereomeric glycosyl sulfoxides display different recognition features versus E. coli β-
galactosidase. J. P. Colomer, B. Fernández de Toro, F. J. Cañada, F. Corzana, J. Jiménez-Barbero, A.
Canales & O. Varela,
European Journal of Organic Chemistry 2016, 5117-5122.

Design and Synthesis of 2-Acetamido-2,3-dideoxythiodisaccharides via Diastereoselective
Conjugate Addition to Sugar Enone O-Acetyl Oximes. Galactosidase Inhibition Studies.
L. Dada, V. E. Manzano & O. Varela
Organic Letters, 2018, 20, 6225-6228.

Synthesis, characterization and chemical degradation of poly(ester-triazole)s derived from
D-galactose. M. V. Rivas, G. Petroselli, R. Erra-Balsells, O. Varela & A. A. Kolender
Royal Society of Chemistry Advances, 2019, 9, 9860-9869

Synthesis of enantiomerically pure enones (2-benzyloxypyran-3-ones) derived from pentoses
L. Dada, V. E. Manzano & O. Varela
Carbohydrate Research 2019, 479, 31-40.