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 |
КЕГГ | |
МеШ | Кислота Окадаиновая кислота |
ПабХим CID
|
|
НЕКОТОРЫЙ | |
Панель управления CompTox ( EPA )
|
|
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 ]
История
[ редактировать ]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 ]
Синтез
[ редактировать ]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 ]

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 ]
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 ]

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, 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 ]- Канадские справочные материалы
- Бреветоксин
- Сигуатоксин
- Домоевая кислота
- Сакситоксин
- Тетродотоксин
- Рубратоксин
Ссылки
[ редактировать ]- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Форсайт, CJ; Сабес, Сан-Франциско; Урбанек, Р.А. (1997). «Эффективный полный синтез окадаиновой кислоты». Журнал Американского химического общества . 119 (35): 8381–8382. дои : 10.1021/ja9715206 .