Томатин
 | |
| Имена | |
|---|---|
| Название ИЮПАК (22S , 25S ) -5α-спирозолан-3β-ил β- D -глюкопиранозил-(1→2)-[β- D -ксилопиранозил-(1→3)]-β- D -глюкопиранозил-(1→ 4)-β- D -галактопиранозид [1] | |
| Другие имена Томатин, Томатин, Ликоперсицин | |
| Идентификаторы | |
3D model ( JSmol ) | |
| ЧЭБИ | |
| ЧЕМБЛ | |
| ХимическийПаук | |
| Информационная карта ECHA | 100.037.647 |
ПабХим CID | |
| НЕКОТОРЫЙ | |
Панель управления CompTox ( EPA ) | |
| Характеристики | |
| С 50 Ч 83 НЕТ 21 [2] | |
| Молярная масса | 1034.18816 [3] |
| Появление | кристаллическое твердое вещество |
| Температура плавления | 263-268 °С [4] |
| нерастворим, но растворим в метаноле, этаноле, диоксане и пропиленгликоле. [4] | |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа). | |
Томатин (иногда называемый томатином или ликоперсицином ) представляет собой гликоалкалоид , обнаруженный в стеблях и листьях томатов , а также в плодах в гораздо более низких концентрациях. Химически чистый томатин представляет собой белое кристаллическое вещество при стандартных температуре и давлении. [1] [5]
Томатин иногда путают с гликоалкалоидом соланином . [6]
История
[ редактировать ]Помидоры были завезены в Европу в начале 1500-х годов. Английский ботаник Джон Джерард был одним из первых культиваторов томата. В своей публикации Grete Herball он считал помидоры ядовитыми из-за содержания в них того, что позже будет названо томатином, а также высокого содержания кислоты. Следовательно, помидоры в Британии вообще не ели до середины 18 века. [7] [ нужен лучший источник ]
В 1837 году в США были рекламированы первые лекарственные таблетки из томатов из-за их положительного воздействия на желчные органы. Продукт «Томатные таблетки Phelp's Compound» был извлечен из растения томата и содержал томатин. Таблетки изготовил медик Гай Р. Фелпс, который заявил, что алкалоид томатин был одним из самых полезных открытий, когда-либо сделанных. Тогда считалось, что томатин является противоядием от ртути . [8]
В середине 20-го века ученые Министерства сельского хозяйства США первыми выделили томатин из дикого вида томата Lycopersicon pimpinellifolium и культивируемого вида Lycopersicon esculentum . [9] [10]
Структура и биосинтез
[ редактировать ]
Альфа-томатин ( α-томатин ) принадлежит к группе соединений стероидных гликоалкалоидов . Эти соединения состоят из агликона , который является производным холестерина , и углеводной цепи, которая в случае α-томатина состоит из двух единиц d-глюкозы , единицы d-галактозы и единицы d-ксилозы . [12] В α-томатине тетрасахарид, называемый ликотетраозой, присоединен к O-3 стероидного агликона. [13] Сначала считалось, что синтез стероидных алкалоидов включает только несколько стадий гидроксилирования, окисления и аминирования холестерина с использованием аргинина в качестве источника внедренного азота. Позже были открыты гены метаболизма гликоалкалоидов. [12] метаболизма гликоалкалоидов Эти гены продуцируют ферменты , которые отвечают за синтез агликонов стероидных алкалоидов в растениях картофеля и томата. [12] Реакция, которую осуществляют эти ферменты, показана на рисунке 1.
Механизм действия
[ редактировать ]Томатин может играть важную роль в устойчивости томата к атакам грибков, микробов, насекомых и травоядных. [ нужна ссылка ]
Эффекты гликоалкалоидов (к которым относится томатин) можно разделить на две основные части: разрушение клеточных мембран и ингибирование фермента ацетилхолинэстеразы . Томатин отвечает за устойчивость растений томата, например, к колорадскому жуку и улиткам . [14] Это также защита от грибков. [15] [16]
Разрыв мембраны
[ редактировать ]Мембраноразрушающие свойства томатина обусловлены способностью образовывать комплексы 1:1 с холестерином . Возможный механизм разрушения мембраны гликоалкалоидами показан на рисунке 2. Во-первых, агликоновая часть томатина обратимо связывается со стеролами в мембране (рисунок 2, часть 2). Когда он достигает определенной плотности, гликозидные остатки гликоалкалоидов взаимодействуют друг с другом посредством электростатических взаимодействий. Это взаимодействие катализирует образование необратимой матрицы гликоалкалоид-стериновых комплексов (рисунок 2, часть 4). Таким образом, стерины внешней мембраны иммобилизуются и возникает почкование мембраны. Трубчатые структуры образуются за счет строения томата (рис. 2, часть 6). [14] [17] Это разрушение мембраны вызывает гибель клеток в результате утечки клеток. [14] Кроме того, разрушенная мембрана влияет на транспорт натрия, изменяя мембранный потенциал и снижая активный транспорт натрия. При пероральном приеме томатина щеточная кайма кишечника повреждается из-за мембраноразрушающих свойств томатина, поэтому происходит повышенное поглощение макромолекул. Это повреждение эпителиальных барьеров является дозозависимым. [14] [17]
Томатин считается фунгитоксичным соединением, поскольку он полностью ингибирует рост мицелия грибов C. orbiclee (MC100=2,0 мМ), S. linicola (MC100=0,4 мМ) и H. turcicum (MC100=0,13 мМ). Для ингибирования при низком pH требуется гораздо больше томатина, поэтому соединение более эффективно фунгитоксично при высоком pH, когда алкалоид непротонирован . Непротонированная форма томатина образует комплексы со стеролами, такими как холестерин, что может вызвать разрушение клеточной мембраны и изменение проницаемости мембраны. [18]
Томатин эффективен против грибов при pH 8, но не при pH 4. Возможное объяснение этого состоит в том, что томатин только в депротонированной форме связывается с холестерином , образуя ранее упомянутые комплексы. [15] Томатин разрушает мембраны липосом, содержащие 3-β-гидроксистерины, тогда как липосомы без 3-β-гидроксистеринов устойчивы к разрушению мембран. [16] Томатин ингибирует также грибковые типы Ph. infestans и Py. aphanidermatum не содержат стеринов , поэтому должен присутствовать другой механизм действия. , мембраны которых [15]
Ингибирование ацетилхолинэстеразы
[ редактировать ]Другим известным действием соединения является рН-зависимое конкурентное ингибирование фермента ацетилхолинэстеразы . [14] [15] Большинство синтетических пестицидов, используемых в сельском хозяйстве, действуют путем ингибирования ацетилхолинэстеразы и убивают насекомых. [19]
Метаболизм
[ редактировать ]Даже сейчас мало что известно о биодоступности, фармакокинетике и метаболизме гликоалкалоидов у человека. [14] Одним из важных факторов является плохое поступление томатина в общий кровообращение. При пероральном приеме томатина большая его часть может образовывать комплексы с холестерином из другой пищи, присутствующей в желудке. Комплексы томата и холестерина не всасываются в кишечнике, а выводятся из организма. [15] Для образования комплекса с холестерином наличие углеводной необходимо цепи. Агликон , представляющий собой томатидин томатин без сахаров, не образует комплексов. [14] [17] Комплексообразование, вероятно, происходит в двенадцатиперстной кишке , поскольку кислая среда в самом желудке приводит к протонированию томатина, а протонированная форма томатина не связывается с холестерином. [15]
Вероятно, имеет место гидролиз томатина, но ли он кислотой или гликозидазой . неизвестно, катализируется [15] Гидроксилирование томатина , вероятно, приводит к образованию томатидина, который является агликоном томатина. Томатидин является метаболитом, который не может быть полностью нетоксичным; это может оказать воздействие на организм человека. [15]
Ферменты грибковой томатиназы могут трансформировать томатин, дезактивируя его. Детоксикация может происходить путем удаления одного остатка глюкозы. Другие виды грибов гидролизуют томатин до менее токсичного агликона томатидина, удаляя все остатки сахара. Томатидин все еще может ингибировать некоторые виды грибов, но он менее токсичен, чем томатин. Грибы используют разные пути гидролиза томатина. Также уровень токсичности зависит от вида гриба. [16] [20] Метаболит томатидин может дополнительно гидролизоваться мембраносвязанными оксигеназами CYP-450. [15]
Использование
[ редактировать ]Томатин использовался в качестве реагента в аналитической химии для осаждения холестерина из раствора. [21] Также известно, что томатин является иммунным адъювантом в связи с определенными белковыми антигенами . [22]
Токсичность
[ редактировать ]Возможные риски томатина для человека официально не изучались, поэтому NOAEL вывести невозможно. Токсичность томатина изучалась только на лабораторных животных. Симптомы острого отравления томатом у животных сходны с симптомами отравления соланином картофеля — гликоалкалоидом . Эти симптомы включают рвоту, диарею, боль в животе, сонливость, спутанность сознания, слабость и депрессию. [23] Обычно считается, что томатин оказывает менее токсичное воздействие на млекопитающих, чем другие алкалоиды, такие как соланин. [24]
Потребление человеком умеренных количеств томатина, по-видимому, не вызывает заметных токсических эффектов. Это подкрепляется широким потреблением «маринованных зеленых» и « жареных зеленых помидоров », а также потреблением томатов с высоким содержанием томата (вариант L. esculentum var. cerasiforme, более известный как « помидор черри », произрастающий в Перу). с очень высоким содержанием томата (в пределах 500–5000 мкг/кг сухого веса ). [25]
New York Times, Писатель специалист по пищевой науке, Гарольд МакГи обнаружил скудные доказательства токсичности томатов в медицинской и ветеринарной литературе и заметил, что сушеные листья томатов (которые содержат более высокие концентрации алкалоидов, чем плоды) иногда без проблем используются в качестве пищевого ароматизатора или гарнира. . Он также сообщил, что взрослому человеку, вероятно, придется съесть более полукилограмма листьев томата, чтобы проглотить токсичную (не обязательно смертельную) дозу. [6]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б Веб-команда EBI. «помидор (CHEBI:9630)» .
- ^ 1. http://toxnet.nlm.nih.gov/cgi-bin/sis/search2/r?dbs+hsdb:@term+@rn+@rel+17406-45-0
- ^ Министерство здравоохранения и социальных служб США, Служба общественного здравоохранения, Центр контроля заболеваний, Национальный институт охраны труда. Регистр токсического действия химических веществ (РТЭКС). Текущий файл MEDLARS Национальной медицинской библиотеки., стр. 83/8212
- ^ Jump up to: а б Индекс Мерка. 9-е изд. Рэуэй, Нью-Джерси: Merck & Co., Inc., 1976., стр. 1228
- ^ Дегтяренко К.; Де Матос, П.; Эннис, М.; Гастингс, Дж.; Збинден, М.; Макнот, А.; Алькантара, Р.; Дарсов, М.; Гедж, М.; Эшбернер, М. (2007). «ChEBI: база данных и онтология химических веществ, представляющих биологический интерес» . Исследования нуклеиновых кислот . 36 (Проблема с базой данных): D344–50. дои : 10.1093/нар/gkm791 . ПМК 2238832 . ПМИД 17932057 .
- ^ Jump up to: а б МакГи, Гарольд (29 июля 2009 г.). «Да, обвиняемый, но, вероятно, не убийца» . Нью-Йорк Таймс . Проверено 3 ноября 2016 г.
- ^ «Кулинарная история помидоров – Ресурс – Умная кухня – Онлайн-школа кулинарии» . Архивировано из оригинала 6 августа 2017 г. Проверено 10 марта 2016 г.
- ^ Эндрю Ф. Смит; Помидор в Америке: ранняя история, культура и кулинария; Издательство Университета Южной Каролины, 1994 г.; 112.
- ^ Фонтейн, ТД; Ирвинг, Г.В., младший; Ма, Р.; Пул, Дж. Б.; Дулитл, SP; Выделение и частичная характеристика кристаллического томатина, антибиотика из растения томата; Арх. Биохим. 1948 год; 18, 467–475.
- ^ Фонтейн, Т.Д., Ард, Дж.С., Ма, РМ; Томатидин, стероидный вторичный амин; Дж. Ам. хим. СОЦ, 1951 год; 73, 878-879.
- ^ Jump up to: а б Карденас, ПД; Сонаване, PD; Хейниг, У.; Бокобза, ЮВ; Бурдман, С.; Ахарони, А. (2015). «Горькая сторона пасленовых: геномика способствует открытию метаболизма стероидных алкалоидов пасленовых». Фитохимия . 113 : 24–32. Бибкод : 2015PChem.113...24C . doi : 10.1016/j.phytochem.2014.12.010 . ПМИД 25556315 .
- ^ Jump up to: а б с Карденас, ПД; Сонаване, PD; Хейниг, У.; Бокобза, ЮВ; Бурдман, С.; Ахарони, А. (2015). «Горькая сторона пасленовых: геномика способствует открытию метаболизма стероидных алкалоидов пасленовых». Фитохимия . 113 : 24–32. Бибкод : 2015PChem.113...24C . doi : 10.1016/j.phytochem.2014.12.010 . ПМИД 25556315 .
- ^ Джонс, Найджел А.; Непогодиев Сергей А.; Филд, Роберт А. (2005). «Эффективный синтез метилликотетраозида, тетрасахаридного компонента защитного гликоалкалоида томата α-томатина». Органическая и биомолекулярная химия . 3 (17): 3201–6. дои : 10.1039/B508752J . ПМИД 16106302 .
- ^ Jump up to: а б с д и ж г Милнер, Шинейд Эйлин и др. «Биоактивность гликоалкалоидов и их агликонов видов Solanum». Журнал сельскохозяйственной и пищевой химии 59.8 (2011): 3454-3484.
- ^ Jump up to: а б с д и ж г час я Фридман, Мендель; Гликоалкалоиды томата: роль в растении и в рационе; Журнал сельскохозяйственной и пищевой химии 50.21, 2002 г.; 5751-5780.
- ^ Jump up to: а б с Хоугланд, Роберт Э.; Токсичность томатина и томатидина на сорняки, сельскохозяйственные культуры и фитопатогенные грибы.; Аллелопатия J 23.2, 2009; 425-436.
- ^ Jump up to: а б с Кёкенс, Эрик А.Дж. и др.; Двойная специфичность разрушения мембран, вызванного гликоалкалоидами, опосредованным стеролами; Biochimica et Biophysical Acta (BBA) – Биомембраны 1110.2, 1992; 127-136.
- ^ Арнесон, Пенсильвания, Дурбин, РД; Исследования механизма действия томатина как фунгитоксического агента; Лаборатория новаторских исследований Министерства сельского хозяйства США, 1967 год.
- ^ Бушвей, Родни Дж., Шэрон А. Сэвидж и Брюс С. Фергюсон; Ингибирование ацетилхолинэстеразы пасленовыми гликоалкалоидами и алкалоидами; Американский картофельный журнал 64.8, 1987 г.;
- ^ Арнесон, Пенсильвания, и Р.Д. Дурбин; Исследования механизма действия томатина как фунгитоксического агента; Физиология растений 43.5, 1968; 683-686.
- ^ Кайен, Миннесота (1971). «Влияние диетического томата на метаболизм холестерина у крыс» . Журнал исследований липидов . 12 (4): 482–90. дои : 10.1016/S0022-2275(20)39498-0 . ПМИД 4362143 .
- ^ Хил, КГ; Тейлор-Робинсон, AW (2010). «Усиление защитного иммунитета томатином к основной преэритроцитарной вакцине-кандидату против малярии опосредовано через CD8 + Высвобождение IFN-γ Т-клетками» . Журнал биомедицины и биотехнологии . 2010 : 834326. doi : /2010/834326 . PMC 2837906. . PMID 20300588 10.1155
- ^ Моррис, Южная Каролина, Ли, TH; Токсичность и тератогенность гликоалкалоидов пасленовых, особенно картофеля (Solanum tuberosum): обзор.; Пищевая Техн. Авст., 1984; 118-124.
- ^ Рик, CM; Улиг, JW; Джонс, AD (1994). «Высокое содержание альфа-томатина в спелых плодах Андского Lycopersicon esculentum var. Cerasiforme: аспекты развития и генетические аспекты» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 91 (26): 12877–12881. Бибкод : 1994PNAS...9112877R . дои : 10.1073/pnas.91.26.12877 . ПМЦ 45543 . ПМИД 7809139 .
- ^ Рик, CM, Улиг, JW, Джонс, AD; Высокое содержание R-томатина в спелых плодах Andean Lycopersicon esculentum Var. cerasiforme: аспекты развития и генетические аспекты.; Учеб. Натл. акад. наук., 1994; 91, 12877-12881.
Внешние ссылки
[ редактировать ]
СМИ, связанные с Томатином, на Викискладе?
