Jump to content

Окадаевая кислота

Окадаевая кислота
Имена
Предпочтительное название ИЮПАК
(2 R )-2-Гидрокси-2-{[(2 S ,5 R ,6 R ,8 S )-5-гидрокси-8-{(2 R ,3 E )-4-[(2 R ,4 ’a R ,6’ S ,8’ R ,8’a S )-8’-гидрокси-6’-{(1 S ,3 S )-1-гидрокси-3-[(2 S ,3 R ,6 S )-3-метил-1,7-диоксаспиро[5.5]ундекан-2-ил]бутил}-7'-метилиденгексагидро-3' H -спиро[оксолан-2,2'-пирано[3,2- b ] пиран]-5-ил]бут-3-ен-2-ил}-10-метил-1,7-диоксаспиро[5.5]ундец-10-ен-2-ил]метил}пропановая кислота
Другие имена
9,10-Депитио-9,10-дидегидроакантифолицин
Идентификаторы
3D model ( JSmol )
КЭБ
ХЭМБЛ
ХимическийПаук
Информационная карта ECHA 100.116.145 Отредактируйте это в Викиданных
КЕГГ
МеШ Кислота Окадаиновая кислота
НЕКОТОРЫЙ
Характеристики
С 44 Ч 68 О 13
Молярная масса 805.015  g·mol −1
Температура плавления 164-166 °С
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа).

Окадаиновая кислота C 44 H 68 O 13 представляет собой токсин, вырабатываемый несколькими видами динофлагеллят ; известно, что она накапливается как в морских губках , так и в моллюсках . [ 1 ] Окадаиновая кислота , одна из основных причин диарейного отравления моллюсками , является мощным ингибитором специфических протеинфосфатаз и , как известно, оказывает множество негативных эффектов на клетки. [ 2 ] [ 3 ] Поликетид динофлагеллет , , полиэфирное производное C 38 жирной кислоты , окадаиновая кислота и другие члены ее семейства пролили свет на многие биологические процессы, связанные как с синтезом поликетида так и с ролью протеинфосфатаз в росте клеток . [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]

Еще в 1961 году сообщения о желудочно-кишечных расстройствах после употребления вареных мидий появились как в Нидерландах , так и в Лос-Лагосе . Были предприняты попытки определить источник симптомов, однако они не смогли выяснить истинного виновника, вместо этого они были связаны с разновидностью микропланктонных динофлагеллят . [ 1 ] Летом конца 1970-х годов серия вспышек пищевых отравлений в Японии привела к открытию нового типа отравления моллюсками. (DSP), названное в честь наиболее ярких симптомов, Новое диарейное отравление моллюсками затронуло только северную часть Хонсю в 1976 году, однако к 1977 году были затронуты крупные города, такие как Токио и Иокогама . Исследования моллюсков, потребляемых в пострадавших регионах, показали, что в 164 задокументированных случаях виноват жирорастворимый токсин, и этот токсин был обнаружен в мидиях и морских гребешках, выловленных в префектуре Мияги . [ 7 ] На северо-востоке Японии существовала легенда о том, что в сезон цветения павловнии моллюски могут быть ядовитыми. Исследования, проведенные после этой вспышки, показали, что токсичность этих мидий и морских гребешков появлялась и увеличивалась в июне и июле, а в период с августа по октябрь практически исчезла. [ 7 ] [ 8 ]

В другом месте в Японии, в 1975 году фармацевтическая компания Fujisawa обнаружила, что экстракт черной губки Halichondria okadai является мощным цитотоксином и получил название галихондрин-А . В 1981 году структура одного такого токсина, окадаиновой кислоты, была определена после того, как он был извлечен как из черной губки в Японии, Halichondria okadai , в честь которой он был назван, так и из губки на островах Флорида-Кис , Halichondria melanodocia . Окадаиновая кислота вызвала исследования как из-за ее цитотоксических свойств, так и из-за того, что она стала первым морским ионофором . [ 9 ] [ 10 ]

Один из токсичных виновников DSP, динофизистоксин-1 (DTX-1), названный в честь одного из организмов, участвующих в его производстве, Dinophys fortii , несколько лет спустя сравнили с окадаиновой кислотой и показали, что он очень похож по химическому составу на окадаиновую кислоту. Примерно в то же время кислота сама была замешана в DSP. [ 8 ] С момента своего первого открытия сообщения о DSP распространились по всему миру, особенно в Японии, Южной Америке и Европе. [ 3 ] [ 11 ]

Производные

[ редактировать ]

Окадаиновая кислота (ОА) и ее производные, динофизистоксины (DTX), являются членами группы молекул, называемых поликетидами . Сложная структура этих молекул включает множество спирокеталей , а также конденсированные эфирные кольца . [ 1 ] [ 5 ]

Структуры окадаиновой кислоты и динофизистоксинов

Биосинтез

[ редактировать ]

Молекулы семейства окадаиновых кислот, будучи поликетидами, синтезируются динофлагеллятами посредством поликетидсинтазы (ПКС). Однако в отличие от большинства поликетидов, группа поликетидов динофлагеллят претерпевает множество необычных модификаций. Окадаиновая кислота и ее производные являются одними из наиболее хорошо изученных поликетидов, и исследования этих молекул с помощью изотопной маркировки помогли выяснить некоторые из этих модификаций. [ 6 ] [ 12 ]

Окадаиновая кислота образуется из стартовой единицы гликолата , обнаруженной у атомов углерода 37 и 38, а все последующие атомы углерода в цепи происходят из ацетата . Поскольку синтез поликетидов аналогичен синтезу жирных кислот , во время удлинения цепи молекула может подвергаться восстановлению кетона, дегидратации и восстановлению олефина. Невыполнение одного или нескольких из этих трех этапов в сочетании с несколькими необычными реакциями позволяет сформировать функциональность окадаиновой кислоты. Удаление и добавление углерода в альфа- и бета-положениях включают в себя другие преобразования, присутствующие в биосинтезе окадаиновой кислоты. [ 6 ]

Удаление углерода происходит путем перегруппировки Фаворского и последующего декарбоксилирования . Атака кетона в растущей цепи фермент-связанными ацетатами и последующее декарбоксилирование/дегидратация приводит к олефином замене кетона как при альфа-, так и при бета-алкилировании. После этого олефин может изомеризоваться в более термодинамически стабильные положения или может быть активирован для циклизации с получением натурального продукта. [ 6 ]

Лабораторные синтезы

[ редактировать ]
Синтез окадаиновой кислоты Исобе.

На сегодняшний день проведено несколько исследований по синтезу окадаиновой кислоты и ее производных. Было достигнуто 3 полных синтеза окадаиновой кислоты, а также множество более формальных синтезов и несколько полных синтезов других динофизистоксинов. Первый полный синтез окадаиновой кислоты был завершен в 1986 году Исобе и др., всего через 5 лет после того, как структура молекулы была выяснена. Следующие два были завершены в 1997 и 1998 годах группами Форсайта и Лея соответственно. [ 5 ] [ 13 ] [ 14 ] [ 15 ]

При синтезе Изобе молекула была разбита на три части по связям C14-C15 и связям C27-C28. В результате образовались фрагменты A, B и C, которые были синтезированы отдельно, после чего фрагменты B и C были объединены, а затем объединены с фрагментом A. Этот синтез содержал 106 шагов, самая длинная линейная последовательность которых составляла 54 шага. Предшественниками всех трех фрагментов были все производные глюкозы , полученные из хирального пула . Спирокетали были получены из предшественников кетондиолов и, следовательно, образовались термически в кислоте. [ 5 ] [ 13 ] [ 16 ]

Синтез окадаиновой кислоты Форсайтом.

Подобно синтезу Изобе, синтез Форсайта был направлен на сокращение количества шагов и увеличение возможностей разработки аналогов на поздних стадиях синтеза. Для этого Форсайт и др. разработал синтез, позволяющий вносить структурные изменения и устанавливать важные функциональные группы перед соединением больших частей. В результате их синтез имел выход 3% и состоял из 26 стадий в самой длинной линейной последовательности. Как и выше, спирокетализацию проводили термодинамически с введением кислоты. [ 5 ] [ 14 ]

Синтез окадаиновой кислоты по Лею.

Синтез окадаиновой кислоты, проведенный Леем, больше всего не похож на своих предшественников, хотя все же содержит схожие мотивы. Как и другие, этот синтез разделил окадаиновую кислоту на три компонента по ациклическим сегментам. Однако, призванный продемонстрировать новые методы, разработанные в их группе, синтез Лея включал образование спирокеталей с использованием (дифенилфосфиноксид)-тетрагидрофурана и (фенилсульфонил)-тетрагидропиранов, что позволило создать более мягкие условия. Подобно вышеизложенному, часть стереохимии в молекуле определялась исходными материалами, полученными из хирального пула , в данном случае маннозы . [ 5 ] [ 15 ]

Биология

[ редактировать ]

Механизм действия

[ редактировать ]

Окадаиновая кислота (ОА) и ее родственники, как известно, сильно ингибируют протеинфосфатазы , особенно серин/треонинфосфатазы . [ 5 ] Кроме того, из четырех таких фосфатаз окадаиновая кислота и ее родственники специфически нацелены на протеинфосфатазу 1 (PP1) и протеинфосфатазу 2A (PP2A), за исключением двух других, с константами диссоциации для двух белков 150 нМ и 30 нМ. вечера соответственно. [ 16 ] По этой причине этот класс молекул был использован для изучения действия этих фосфатаз в клетках. [ 16 ] [ 17 ] Как только ОА связывается с белком(ами) фосфатазой, это приводит к гиперфосфорилированию специфических белков внутри пораженной клетки, что, в свою очередь, снижает контроль над секрецией натрия и проницаемостью клетки для растворенных веществ. [ 18 ] Было протестировано сродство между окадаиновой кислотой и ее производными и PP2A, и было показано, что единственным производным с более низкой константой диссоциации и, следовательно, с более высоким сродством , был DTX1, который, как было показано, был в 1,6 раза сильнее. [ 3 ] [ 16 ] Кроме того, с целью определения токсичности смесей различных производных окадаиновой кислоты были изучены коэффициенты ингибирующей эквивалентности родственников окадаиновой кислоты. В PP2A дикого типа ингибирующая эквивалентность по отношению к окадаиновой кислоте составляла 0,9 для DTX-1 и 0,6 для DTX-2. [ 18 ]

Токсикология

[ редактировать ]

Основным путем воздействия DSP окадаиновой кислоты и ее родственников является употребление в пищу моллюсков . Первоначально было показано, что токсичные агенты, ответственные за DSP, как правило, наиболее концентрируются в гепатопанкреасе , а у в жабрах . некоторых моллюсков - [ 1 ] [ 7 ] [ 19 ] Симптомы диарейного отравления моллюсками включают интенсивную диарею и сильные боли в животе, а также редко тошноту и рвоту, которые обычно возникают в любое время от 30 минут до максимум 12 часов после употребления токсичных моллюсков. [ 7 ] [ 11 ] Подсчитано, что для запуска диареи у взрослых людей требуется около 40 мкг окадаиновой кислоты. [ 3 ]

Медицинское использование

[ редактировать ]

Из-за своего ингибирующего действия на фосфатазы окадаиновая кислота показала себя многообещающей в мире медицины для многочисленных потенциальных применений. Во время своего первоначального открытия окадаиновая кислота, в частности ее неочищенный экстракт, продемонстрировала мощное ингибирование раковых клеток, и поэтому первоначальный интерес к семейству молекул имел тенденцию концентрироваться вокруг этого свойства. [ 8 ] [ 9 ] Однако было показано, что более цитотоксический компонент H. okadai на самом деле представляет собой отдельное семейство соединений, галихондрины , и поэтому исследования цитотоксичности окадаиновой кислоты уменьшились. [ 5 ] Однако уникальное действие окадаиновой кислоты на клетки поддерживает биологический интерес к этой молекуле. Было показано, что окадаевая кислота обладает нейротоксическим, иммунотоксическим и эмбриотоксическим действием. [ 3 ] [ 20 ] Кроме того, при двухэтапном канцерогенезе кожи мышей было показано, что эта молекула и ее родственники обладают эффектом, способствующим развитию опухолей. В связи с этим изучалось влияние окадаиновой кислоты на болезнь Альцгеймера, СПИД, диабет и другие заболевания человека. [ 3 ] [ 4 ] [ 20 ]

См. также

[ редактировать ]
  1. ^ Jump up to: а б с д Регера, Б.; Риобо, П.; Родригес, Ф.; Диас, Пенсильвания; Писарро, Г.; Пас, Б.; Франко, Дж. М.; Бланко, Дж. (январь 2014 г.). «Токсины динофиза: возбудители, распространение и судьба моллюсков» . Море. Наркотики . 12 (1): 394–461. дои : 10.3390/md12010394 . ПМЦ   3917280 . ПМИД   24447996 .
  2. ^ Холмс, CFB; Луу, ХА; Кэрриер, Ф.; Шмитц, Ф.Дж. (1990). «Ингибирование протеинфосфатаз-1 и -2А акантифолицином: сравнение с диарейными токсинами моллюсков и идентификация области окадаиновой кислоты, важной для ингибирования фосфатазы» . ФЭБС Летт . 270 (1–2): 216–218. Бибкод : 1990FEBSL.270..216H . дои : 10.1016/0014-5793(90)81271-О . ПМИД   2171991 .
  3. ^ Jump up to: а б с д и ж Вальдиглесиас, В.; Прего-Фаральдо, М.В.; Рынок, Э.; Мендес, Дж; Лаффон, Б. (2013). «Окадаиновая кислота: больше, чем диарейный токсин» . Море. Наркотики . 11 (11): 4328–4349. дои : 10.3390/md11114328 . ПМЦ   3853731 . ПМИД   24184795 .
  4. ^ Jump up to: а б Гарсия, А.; Кайла, X.; Герньон, Дж.; Дессаж, Ф.; Больница, В.; Реболло, член парламента; Флейшер, А.; Реболло, А. (2003). «Серин/треониновые протеинфосфатазы PP1 и PP2A являются ключевыми игроками в апоптозе». Биохимия . 85 (8): 721–726. дои : 10.1016/j.biochi.2003.09.004 . ПМИД   14585537 .
  5. ^ Jump up to: а б с д и ж г час Дуней, AB; Форсайт, CJ (2002). «Окадаиновая кислота: архетипический ингибитор серин/треонин протеинфосфатазы». Курс. Мед. Хим . 9 (22): 1939–1980. дои : 10.2174/0929867023368791 . ПМИД   12369865 .
  6. ^ Jump up to: а б с д Ван Вагонер, РМ; Сатаке, М.; Райт, JLC (2014). «Биосинтез поликетидов в динофтагеллятах: чем он отличается?». Нат. Прод. Представитель . 31 (9): 1101–1137. дои : 10.1039/c4np00016a . ПМИД   24930430 .
  7. ^ Jump up to: а б с д Ясумото, Т.; Осима, Ю.; Ямагучи, М. (1978). «Возникновение нового типа отравления моллюсками в районе Тохоку» . Бык. Япония. Соц. наук. Рыба . 44 (11): 1249–1255. дои : 10.2331/suisan.44.1249 .
  8. ^ Jump up to: а б с Ясумото, Т.; Мурата, М.; Осима, Ю.; Сано, М.; Мацумото, ГК; Кларди, Дж. (1985). «Диарейные токсины моллюсков». Тетраэдр . 41 (6): 1019–1025. дои : 10.1016/s0040-4020(01)96469-5 .
  9. ^ Jump up to: а б Татибана, К.; Шойер, П.Дж.; Цукитани, Ю.; Кикучи, Х.; Ваненген, Д.; Кларди, Дж.; Гопичанд, Ю.; Шмитц, Ф.Дж. (1981). «Окадаиновая кислота, цитотоксический полиэфир из двух морских губок рода Halichondria». Дж. Ам. хим. Соц . 103 (9): 2469–2471. дои : 10.1021/ja00399a082 .
  10. ^ Сибата, С.; Исида, Ю.; Китано, Х.; Охизуми, Ю.; Хабон, Дж.; Цукитани, Ю.; Кикучи, Х. (1982). «Сократительные эффекты окадаиновой кислоты, нового ионофороподобного вещества из черной губки, на изолированные гладкие мышцы в условиях дефицита кальция». Дж. Фармакол. Эксп. Там . 223 (1): 135–143. ПМИД   6214623 .
  11. ^ Jump up to: а б Скогинг, А.; Бахл, М. (1998). «Диарейное отравление моллюсками в Великобритании». Ланцет . 352 (9122): 117. doi : 10.1016/S0140-6736(98)85023-X . ПМИД   9672285 . S2CID   35211241 .
  12. ^ Вайсман, К.Дж. (2009). «Глава 1. Введение в биосинтез поликетидов». Комплексные ферменты в микробном биосинтезе натуральных продуктов, Часть B: Поликетиды, аминокумарины и углеводы . Методы энзимологии. Том. 459. стр. 3–16. дои : 10.1016/S0076-6879(09)04601-1 . ISBN  9780123745910 . ПМИД   19362633 .
  13. ^ Jump up to: а б Исобе, М.; Итикава, Ю.; Гото, Т. (1986). «Синтетические исследования морских токсичных полиэфиров [5] и полный синтез окадаиновой кислоты». Тетраэдр Летт . 27 (8): 963–966. дои : 10.1016/S0040-4039(00)84149-0 .
  14. ^ Jump up to: а б Форсайт, CJ; Сабес, Сан-Франциско; Урбанек, Р.А. (1997). «Эффективный полный синтез окадаиновой кислоты». Дж. Ам. хим. Соц . 119 (35): 8381–8382. дои : 10.1021/ja9715206 .
  15. ^ Jump up to: а б Лей, СВ; Хамфрис, AC; Эйк, Х.; Даунхэм, Р.; Росс, Арканзас; Бойс, Р.Дж.; Пейви, JBJ; Петрушка, Дж. (1998). «Полный синтез ингибитора протеинфосфатазы окадаиновой кислоты». Дж. Хим. Soc., Перкин Транс. 1 (23): 3907–3912. дои : 10.1039/A807957I .
  16. ^ Jump up to: а б с д Такай, А.; Мурата, М.; Ториго, К.; Исобе, М.; Мискес, Г.; Ясумото, Т. (1992). «Ингибирующее действие производных окадаиновой кислоты на протеинфосфатазы. Исследование взаимосвязи структуры и сродства» . Биохим. Дж . 284 (2): 539–544. дои : 10.1042/bj2840539 . ПМЦ   1132671 . ПМИД   1318034 .
  17. ^ Доусон, Дж. Ф.; Холмс, CF (1999). «Молекулярные механизмы, лежащие в основе ингибирования протеинфосфатаз морскими токсинами» . Передний. Биосци . 4 (1–3): Д646-58. doi : 10.2741/Доусон . ПМИД   10502549 .
  18. ^ Jump up to: а б Гарибо, Д.; де ла Иглесиа, П.; Диоген, Ж; Кампас, М. (2013). «Факторы эквивалентности ингибирования динофизистоксин-1 и динофизистоксин-2 в анализах протеинфосфатазы: применимость к анализу образцов моллюсков и сравнение с ЖХ-МС/МС». Дж. Агрик. Пищевая хим . 61 (10): 2572–2579. дои : 10.1021/jf305334n . ПМИД   23406170 .
  19. ^ Сузуки, Т.; Игараси, Т.; Ичими, К.; Ватаи, М.; Сузуки, М.; Огисо, Э.; Ясумото, Т. (2005). «Кинетика токсинов диарейного отравления моллюсков, окадаиновой кислоты, динофизистотоксина-1, пектенотоксина-6 и йессотоксина в морских гребешках Patinopecten Yessoensis». Рыболовная наука . 71 (4): 948–955. Бибкод : 2005FisSc..71..948S . дои : 10.1111/j.1444-2906.2005.01049.x . S2CID   2185421 .
  20. ^ Jump up to: а б Камат, ПК; Рай, С.; Сварнкар, С.; Шукла, Р.; Нат, К. (2014). «Молекулярный и клеточный механизм нейротоксичности, индуцированной окадаиновой кислотой (ОКА): новый инструмент для терапевтического применения болезни Альцгеймера». Мол. Нейробиол . 50 (3): 852–865. дои : 10.1007/s12035-014-8699-4 . ПМИД   24710687 . S2CID   19032730 .
[ редактировать ]


Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 3eb1cb669962164ae6aba747fe133d4f__1718995740
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/3e/4f/3eb1cb669962164ae6aba747fe133d4f.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Okadaic acid - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)