Узелрин
![]() | |
Имена | |
---|---|
Другие имена
Цикло [(2 с , 3 с , 4 e , 6 e , 8 с , 9 с ) -3-амино-9-метокси-2,6,8-триметил-10-фенил-4,6-декадиеноил-d- γ-глютамил- (2 z ) -2- (метиламино) -2-бутеноил- (3 с ) -3-метил - d -β-β-β-β-β-β-β-β-β-β-β-β-β-β-β- β-β -ааргиниловый
| |
Идентификаторы | |
3D model ( JSmol )
|
|
Чеби | |
Химический | |
Chemspider | |
ЕС номер |
|
Кегг | |
PubChem CID
|
|
НЕКОТОРЫЙ | |
Comptox Dashboard ( EPA )
|
|
Характеристики | |
C 41 H 60 N 8 O 10 | |
Молярная масса | 824.977 g·mol −1 |
Опасности | |
GHS Маркировка : | |
![]() ![]() | |
Опасность | |
H300 , H310 , H315 , H317 , H319 , H330 , H335 | |
P260 , p261 , p262 , p264 , p270 , p271 , p272 , p280 , p284 , p301+p310 , p302+p350 , p302+p352 , p352 , p351 p351 , p310 , p312 , , p320 , p321 p304+p340 , p322 , P330 , P332+p313 , p333+p313 , p337+p313 , p361 , p362 , p363 , p403+p233 , p405 , p501 | |
За исключением случаев, когда отмечены, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
|
Узеллы - это мощные токсины, продуцируемые цианобактерий Nodularia spumigena , [ 1 ] среди других. [ 2 ] Этот водный, фотосинтетический цианобактерий образует видимые колонии, которые представляются в виде цветения водорослей в солоноватых водоемах по всему миру. [ 3 ] Поздние летние цветы Nodularia spumigena являются одними из крупнейших цианобактериальных масс в мире. Цианобактерии состоят из многих токсичных веществ, особенно из микроцистонов и узловых: эти два нелегко дифференцировать. Между ними существует значительная гомология структуры и функции, и микроцистины были изучены более подробно. Из -за этого факты из микроцистонов часто распространяются на узловые. [ 4 ]
Nodularin-R является преобладающим вариантом токсина, хотя на сегодняшний день было обнаружено 10 вариантов узлов. Узеллы являются циклическими нерибосомными пентапептидами и содержат несколько необычных непетеиногенных аминокислот, таких как N-метилдидегидроаминобатутирическая кислота и β-аминокислота ADDA . Эти соединения являются относительно стабильными соединениями: свет, температура и микроволны мало что делают для ухудшения соединений. [ 5 ]
Узеллы часто связаны с гастроэнтеритом, реакциями аллергического раздражения и заболеваниями печени. [ 6 ] Nodularin-R является наиболее известным как мощный гепатотоксин, который может нанести серьезный повреждение печени людей и других животных. Предел концентрации питьевой воды ВОЗ для узлов (простиранный от микроцистинов-LR) составляет 1,5 мкг /л. [ 7 ]
Физиохимические свойства
[ редактировать ]Nodularin-R имеет молекулярную формулу C 41 H 60 N 8 O 10 и средняя молекулярная масса 824,963 г/моль. Соединение имеет 8 определенных стереоцентров. [ 8 ] Это твердое вещество. В метаноле узловая растворим 2 мг/мл. [ 9 ] Он медленно разрушается при температуре превышает 104F, рН менее 1 и рН больше 9. [ 10 ] Узелны обычно устойчивы к разрушению посредством гидролиза и окисления в водных условиях. [ 11 ] Продукты опасного разложения узловых - угарные газы и углекислый газ. [ 12 ]
Основной структурой для структуры узловой машины является D-MASP 1 - С 2 -Е есть 3 -D-g-glu 4 - MDHB 5 , где z является переменной аминокислотой; Систематическое имя «NodularIn- z » ( вкратце Z ) затем назначается на основе одного буквенного кода (если доступно; более длинный код иначе) аминокислот. Для общего NOD-R Z -аминокислота является аргинином . [ 13 ]
Механизм действия
[ редактировать ]Метаболизм
[ редактировать ]Узеллин в основном нацелен на печень, хотя узловые также накапливаются в крови, кишечнике и почках. [ 14 ] В печени это нацеливание приводит к повреждению цитоскелета, некрозу и быстрому волнетельному пузырю гепатоцитов . Клеточная гибель и быстрое пузыри также разрушают более тонкие кровеносные сосуды печени. Ущерб приводит к объединению крови в печени, что может привести к увеличению веса печени на 100%. Смерть от отравления узловой, возникает из -за этого геморрагического шока. Это быстро действует и происходит в течение нескольких часов после высокой дозы. [ 15 ]
На молекулярном уровне и в дальнейшем детали узловая обрабатывается сложным образом, чтобы вызвать токсические эффекты. Во время расщепления узловые диффузии из тонкой кишки в печень из -за активного поглощения неспецифическим транспортером органического аниона в системе транспорта желчных кислот. Этот транспортер экспрессируется в желудочно -кишечном тракте, почках, мозге и печени. [ 16 ] Оказавшись в печени, уздюлярин ингибирует три ключевых фермента, в частности, каталитические единицы серинового/треонинового белка-фосфатаз: белокфосфатазы 1 (PP-1) и белковой фосфатазы 2A . (PP-2A) и белковая фосфатаза 3 (PP-3). [ 17 ] Эти ферменты действуют путем удаления фосфата из белка, ингибируя функцию белка.

Начальное нековалентное взаимодействие, включающее боковую цепь ADDA (в частности, где ADDA имеет двойную связь 6e) узловой и свободную D-глутамил карбоксильную группу от циклической структуры фосфатазы является источником токсичности. Группа ADDA блокирует активность фермента (фосфатазы) путем взаимодействия с гидрофобными канавкой и препятствием доступа субстрата к активной расщелине сайта. Взаимодействия связывания токсин-фосфатазы (узловой PP-1, узловой PP-2A) чрезвычайно сильны. Это приводит к ингибированию активности фермента. Следует отметить, что узлов отличаются от микроцистонов здесь: узловаты не ковалентно связываются с белковыми фосфатазами, в то время как микроцистины связываются ковалентно. [ 18 ]
Дальнейшее взаимодействие включает в себя ковалентную связь с добавлением Майкла с электрофильным α, ненасыщенным карбонилом метильдегидроалинового остатка на узлотулянке к тиолу цистеина 273 на PP-1. [ 19 ] Хотя ковалентная связь на этапе 2 не является необходимой для ингибирования ферментной активности, она помогает опосредовать активность. Без этой ковалентной связи существует более 10-кратное снижение аффинности узлов для фосфатазы. [ 20 ] Ингибирование белковых фосфатаз приводит к увеличению фосфорилирования цитоскелетных белков и белков, связанных с цитоскелетом. Гиперфосфорилирование промежуточных филаментов клетки, в частности из цитокератина 8 и цитокератина 18 , является основной причиной дисбаланса белка. Дисбаланс белка стимулирует перераспределение и перестройку этих белков, что изменяет всю морфологию клеток и целостность мембраны. Более конкретно, это перераспределение приводит к коллапсу актиновых микрофиламентов в цитоскелете гепатоцитов и вывиху а-актинина и талина . Контакт с соседними клетками снижается, а синусоидальные капилляры теряют стабильность, которая быстро приводит к внутрипеченочному кровоизлиянию и часто приводит к серьезному неисправну печени или смерти. [ 21 ]
Реактивные окислительные виды
[ редактировать ]Узеллы также участвуют в образовании реактивных окислительных видов (АФК), в частности, супероксид и гидроксильных радикалов, которые, следовательно, вызывают окислительное повреждение ДНК посредством перекисного окисления липидов, белков и ДНК посредством неизвестного механизма. [ 22 ]
Активность пропаганды опухоли
[ редактировать ]Узелны уделяли большое внимание канцерогенной угрозе, поскольку бактерии обладают инициативой опухоли и способствуют опухолевой активности. Их способность, способствующая опухоле, намного сильнее, чем у микроцистинов; Считается, что это связано с меньшей кольцевой структурой узловых, что позволяет им легче забрать в гепатоциты. Эта активность, способствующая опухоле, достигается за счет индуцированной экспрессии генов TNF-альфа и протоонкогенов , хотя точный механизм неизвестен. гена -супрессора опухоли Кроме того, ретинобластома и p53 инактивируются фосфорилированием (описано выше). Если опухолевый супрессор инактивирован, может произойти рост опухоли.
Рассматриваемая с точки зрения общественного здравоохранения и эпидемиологической точки зрения, в районах Китая с узлами и микроцистинами корреляция первичного рака печени с узлами и микроцистинами в воде прудов, катных, рек и мелких скважин. [ 23 ]
Эксперименты у крыс, где животные подвергались воздействию нелетальных доз узлов, предоставили доказательства его канцерогенности посредством инициирующей опухоль и активности, способствующей опухоле. Это достигается за счет ингибирования PP-1 и PP-2A. Узеллы были вовлечены в экспрессию онкогенов и генов супрессоров опухоли, фактор некроза опухоли-альфа , C-Jun , Jun-B, Jun-D, C-FOS FOS-B и FRA-1 , экспрессия гена . Необходимо больше данных, чтобы лучше понять канцерогенность узловых. [ 24 ]
Медицинские аспекты
[ редактировать ]Симптомы
[ редактировать ]Симптомы воздействия включают в себя пузыри вокруг рта, боль в горле, головную боль, боль в животе, тошноту и рвоту, диарею, сухой кашель и пневмония. [ 25 ] Если нелетальные дозы потребляются с течением времени, повреждение печени может проявляться в качестве хронических симптомов заболевания печени. Эти симптомы включают желтуху, легко кровотечение, опухшую живот, психическую дезориентацию или растерянность, сонливость или кому.
Узелки обычно влияют на водную жизнь, такую как рыба и растения. Однако в некоторых случаях узлов были приведены в смерти собак, овец и людей (Dawson et al.). Отравление узлов не очень распространено у людей: сообщалось об очень немногих случаях и подтверждено как отравление узлов.
Контакт
[ редактировать ]Узеллы могут вызывать симптомы от приема, ингаляции и чрескожного контакта. Методы воздействия включают аспирацию бактерий, кожное воздействие, проглатывание и/или вдыхание в рекреационных видах спорта, профессиональном рыбалке или домашнем использовании, таких как душ. [ 26 ] Обычные процессы очистки воды не полностью удаляют узловые и микроцистины из сырой воды. [ 27 ] Узелны также могут быть проглатываются загрязненной питьевой водой или загрязненными морепродуктами. В частности, узлов были обнаружены в относительно высоких концентрациях в балтийских моллюсках, синей мидии, камбалах, треске и тройной костюме и относительно более низких концентрациях в сельдь и лосося. [ 28 ] Кроме того, узлов были задокументированы как попадание в организм человека через загрязненную воду во время диализа почек. [ 29 ] Удар ветер может распространять вещества из цианобактериальных цветов до 10 км, увеличивая площадь потенциального воздействия.
Токсикология
[ редактировать ]В настоящее время концентрации токсинов обычно называют массой узлов в клетках и растворены в определенном объеме воды. Предварительное руководство по безопасности узлователей составляет 1 микрограмм/ L. Смертная доза (LD) оксичности оральной токсичности оценивается из микроцистонов и сообщается как 5 мг/ кг. Токсичность узловых, основанных на LD и вдыхаемой токсичности, сопоставима с токсичностью химических органофосфатных нервных агентов. [ 30 ]
Уход
[ редактировать ]Поскольку отравление узловой, редко, и остается трудно окончательно отличить отравление от узловых, стандартного метода лечения нет. Кроме того, поскольку у узлов и микроцистинов быстро и необратимое повреждение печени, терапия практически не имеет значения. Хроническое воздействие низких концентраций одинаково вредно для печени. [ 31 ] Следует принимать серьезные меры предосторожности, чтобы избежать воздействия. [ 32 ]
Исследования показали, что лечение во время и после мелатонина (доза: 15 мг/кг массы тела) может иметь защитные функции от окислительного стресса и повреждения, вызванных узловых. [ 33 ]
Безопасность
[ редактировать ]На популяциях риска для отравления узлов - люди, животные и растения, живущие в радиусе 10 км от районов побережья и на берегу озера. Кроме того, люди на 50 лет и старше подвержены повышению риска.
Рекомендации по безопасности могут быть реализованы для снижения риска, в частности, с участием стандартов чистоты питьевой воды. Микроорганизмы были доказаны эффективными в биодеградации и удалении узловых, которые могут быть полезны для контроля цианобактериальных цветов в общественных водоснабжениях. Защитная одежда и физическое избегание участков видимых цианобактериальных цветов помогают уменьшить случайную экспозицию.
Синтез
[ редактировать ]Синтез узловых в настоящее время не совсем понятен. Биосинтез узловых не являетсярибосомальным. Синтез проводится мультиферментными комплексами, включая пептид -синтетазы, полипептид -синтазы и пошивавшие ферменты. Кластер генов из N. spumigena секвенирует, и его функциональность выводится из знаний о связанных генах биосинтеза микроцистинов. [ 34 ]
Узеллы также могут быть получены другими цианобактериями. Некоторые штаммы Nostoc, живущие в симбиозе с растениями, вырабатывают уздюлюрин; Другие штаммы производят микроцистин. Обсуждалось, каким классом соединений был оригинальный гепатотоксин: последние авторы утверждают, что узделарин эволюционировал из механизма синтеза микроцистина, [ 2 ] [ 35 ] в то время как некоторые старые статьи поддерживают обратное. [ 36 ]
Уздкурин, обнаруженный в морской губке, Theonella Swinhoei , Nodularin-V в системной номенклатуре, более известна как мотупорин . Неясно, как губка производит это химическое вещество, с предположением о том, что она могла исходить из цианобактериального симбиоанта. [ 37 ]
История
[ редактировать ]Первым задокументированным случаем отравления узлов было животное (овцы) в Австралии в 1878 году. Химическая структура узловой R-R была идентифицирована в 1988 году. В Каруару, Бразилия, в 1996 году растворы диализа из местного резервуара были загрязнены сине-зелеными водорослями Полем Пациенты, получавшие гемодиализ, подвергались воздействию этих растворов, у 100 из 131 развилась острая печеночная недостаточность, и у 52 из 131 пациента умерли после развития токсического гепатита. [ 38 ]
Смотрите также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Сивонен К., Кононен К., Кармайкл В.В., Далем А.М., Райнехарт К.Л., Кивиранта Дж., Нимела С.И. (1989). «Появление гепатотоксической цианобактерии Nodularia spumigena в Балтийском море и структуре токсина» . Приложение Среда Микробиол . 55 (8): 1990–5. Bibcode : 1989apenm..55.1990s . doi : 10.1128/aem.55.8.1990-1995.1989 . PMC 202992 . PMID 2506812 .
- ^ Jump up to: а беременный Герингер, Мишель М; Адлер, Льюис; Робертс, Александра А; Моффитт, Мишель С; Михали, Троко К; Mills, Toby JT; Фикер, Клаус; Нейлан, Бретт А (октябрь 2012 г.). «Нодуларин, цианобактериальный токсин, синтезируется в Planta Symbiotic Nostoc SP» . Журнал ISME . 6 (10): 1834–1847. doi : 10.1038/ismej.2012.25 . PMC 3446798 . PMID 22456448 .
- ^ , Чен ; Юн
- ^ , Чен ; Юн
- ^ , Чен ; Юн
- ^ Доусон, Р.М. (1998). «Токсикология микроцистонов». Токсикона . 36 (7): 953–962. doi : 10.1016/s0041-0101 (97) 00102-5 . PMID 9690788 .
- ^ «Узеллин» . Вещества, представляющие биологический интерес, бактериальный токсин, натуральный токсин . SelfDecode . Получено 30 апреля 2017 года .
- ^ «Узеллин» . Chemspider . Королевское общество химии.
- ^ «Узеллин» . Сигма-Альдрич . Сигма-Альдрич . Получено 2017-04-30 .
- ^ «Узеллин» . Вещества, представляющие биологический интерес, бактериальный токсин, натуральный токсин . SelfDecode . Получено 30 апреля 2017 года .
- ^ «Узеллин» . Вещества, представляющие биологический интерес, бактериальный токсин, натуральный токсин . SelfDecode . Получено 30 апреля 2017 года .
- ^ «Узеллин» . PUBCHEM OPEN CHEMISTION BATABASE . Национальный институт здравоохранения.
- ^ Кангур, K; Meriluoto, J; Spoof, L; Таннер, Р. (2005). «Гепатотоксические цианобактериальные пептиды в эстонских пресноводных телах и прибрежной морской воде» . Труды Эстонской академии наук. Биология. Экология . 54 (1): 40. doi : 10.3176/biol.ecol.2005.1.03 . S2CID 240466873 .
- ^ , Чен ; Юн
- ^ Доусон, Р.М. (1998). «Токсикология микроцистонов». Токсикона . 36 (7): 953–962. doi : 10.1016/s0041-0101 (97) 00102-5 . PMID 9690788 .
- ^ Зегура, Бояна; Straser, Alja; Филипский, Метка (январь - апрель 2011 г.). «Генотоксичность и потенциальная канцерогенность цианобактериальных токсинов - обзор». Обзоры в исследованиях мутаций . 727 (1–2): 16–41. doi : 10.1016/j.mrrev.2011.01.002 . PMID 21277993 .
- ^ Охта, т; Сьюока, E; Идада, n; Комори, а; Suganuma, M; Nishiwaki, R; Tatematsu, M; Ким, SJ; Кармайкл, WW; Fujiki, H (1994). «Noduralin, мощный ингибитор белковых фосфаз 1 и 2а, является новым канцерогеном окружающей среды в мужской печени крысы F344 » РАНКА 54 (24): 6402–6 PMID 7527297
- ^ , Чен ; Юн
- ^ , Чен ; Юн
- ^ Доусон, Р.М. (1998). «Токсикология микроцистонов». Токсикона . 36 (7): 953–962. doi : 10.1016/s0041-0101 (97) 00102-5 . PMID 9690788 .
- ^ , Чен ; Юн
- ^ , Чен ; Юн
- ^ Доусон, Р.М. (1998). «Токсикология микроцистонов». Токсикона . 36 (7): 953–962. doi : 10.1016/s0041-0101 (97) 00102-5 . PMID 9690788 .
- ^ Зегура, Бояна; Straser, Alja; Филипский, Метка (январь - апрель 2011 г.). «Генотоксичность и потенциальная канцерогенность цианобактериальных токсинов - обзор». Обзоры в исследованиях мутаций . 727 (1–2): 16–41. doi : 10.1016/j.mrrev.2011.01.002 . PMID 21277993 .
- ^ «Как люди подвергаются воздействию цианобактерий и цианотоксинов?» Полем Данные о политике питательных веществ - здоровье и экологические последствия . Epa.gov. 2014-06-19.
- ^ , Чен ; Юн
- ^ Доусон, Р.М. (1998). «Токсикология микроцистонов». Токсикона . 36 (7): 953–962. doi : 10.1016/s0041-0101 (97) 00102-5 . PMID 9690788 .
- ^ , Чен ; Юн
- ^ Доусон, Р.М. (1998). «Токсикология микроцистонов». Токсикона . 36 (7): 953–962. doi : 10.1016/s0041-0101 (97) 00102-5 . PMID 9690788 .
- ^ Доусон, Р.М. (1998). «Токсикология микроцистонов». Токсикона . 36 (7): 953–962. doi : 10.1016/s0041-0101 (97) 00102-5 . PMID 9690788 .
- ^ Зегура, Бояна; Straser, Alja; Филипский, Метка (январь - апрель 2011 г.). «Генотоксичность и потенциальная канцерогенность цианобактериальных токсинов - обзор». Обзоры в исследованиях мутаций . 727 (1–2): 16–41. doi : 10.1016/j.mrrev.2011.01.002 . PMID 21277993 .
- ^ Доусон, Р.М. (1998). «Токсикология микроцистонов». Токсикона . 36 (7): 953–962. doi : 10.1016/s0041-0101 (97) 00102-5 . PMID 9690788 .
- ^ Ланкофф А. (2002). «Защитный эффект мелатонина против индуцированного узловым окислительным стрессом». Архив токсикологии . 76 (3): 158–165. doi : 10.1007/s00204-001-0310-x . PMID 11967621 . S2CID 29383232 .
- ^ Зегура, Бояна; Straser, Alja; Филипский, Метка (январь - апрель 2011 г.). «Генотоксичность и потенциальная канцерогенность цианобактериальных токсинов - обзор». Обзоры в исследованиях мутаций . 727 (1–2): 16–41. doi : 10.1016/j.mrrev.2011.01.002 . PMID 21277993 .
- ^ Рантала, Энн; Меньше, Дэвид П.; Хисбергес, Майкл; Rouhiainen, Leo; Vaitomaa, Jaana; Бернер, Томас; Сивонен, Карина (13 января 2004 г.). «Филогенетические доказательства ранней эволюции синтеза микроцистина» . Труды Национальной академии наук . 101 (2): 568–573. Bibcode : 2004pnas..101..568r . doi : 10.1073/pnas.0304489101 . PMC 327188 . PMID 14701903 .
- ^ Christiansen, g; Fastner, J; Эрхард, м; Börner, T; Дитманн, E (январь 2003 г.). «Биосинтез микроцистина в Planktothrix: гены, эволюция и манипуляция» . Журнал бактериологии . 185 (2): 564–72. doi : 10.1128/jb.185.2.564-572.2003 . PMC 145317 . PMID 12511503 .
- ^ Уэгерски, Кристофер Дж.; Хаммонд, Джошуа; Тенни, Карен; Матанахо, Тиатулохи; Экипаж, Филипп (1 января 2007 г.). «Счастливое открытие изомотупоринсодержащего губчатых популяций Theonella Swinhoei» . Журнал натуральных продуктов . 70 (1): 89–94. doi : 10.1021/np060464w . PMC 4028065 . PMID 17253855 .
- ^ Доусон, Р.М. (1998). «Токсикология микроцистонов». Токсикона . 36 (7): 953–962. doi : 10.1016/s0041-0101 (97) 00102-5 . PMID 9690788 .