Гефироновая кислота - Gephyronic acid

Гефироновая кислота
Гефироновая кислота.png
Имена
Название ИЮПАК
3,11,12,13-тетрагидрокси-5-метокси-4,6,6,8,10,12,14,16-октаметил-7-оксогептадек-15-еновая кислота
Идентификаторы
3D модель (JSmol )
ChemSpider
Свойства
C26ЧАС48О8
Молярная масса488,660 г / моль
Если не указано иное, данные для материалов приведены в их стандартное состояние (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
Ссылки на инфобоксы

Гефироновая кислота это поликетид который существует как уравновешивающая смесь структурных изомеров. В природе гефироновая кислота производится медленно растущими миксобактерии: Штамм Archangium gephyra Ar3895 и штамм Cystobacter violaceus Cb vi76.[1] Это первый антибиотик миксобактерий, который, как сообщается, специфически ингибирует синтез эукариотического белка.

Биологические свойства

Предварительные исследования показали, что гефироновая кислота ингибирует рост дрожжей и плесени, а также вызывает цитостатический эффект за счет ингибирования синтеза эукариотических белков в культурах клеток млекопитающих. Эксперименты по кормлению, проведенные с радиоактивными предшественниками, показали резкую разницу во включении лейцина человеческой лейкемической клеткой, такой как K-562, но небольшую разницу во включении уридина и тимидина.[2] Это предполагает, что основной целью гефроновой кислоты является синтез белка. Таким образом, это потенциальная цель для рака. химиотерапия. В настоящее время проводится профилирование экспрессии генов клеточных линий рака молочной железы человека с целью дальнейшего определения потенциала гефроновой кислоты как ведущего химиотерапевтического средства.[3]

Скрининг библиотеки соединений, полученных из миксобактерий, показал, что гефироновая кислота является самым сильным ингибитором обрабатывающие органы (P-тела) сборка.[4] P-тельца представляют собой дискретные цитоплазматические гранулы мРНП, которые содержат нетранслирующуюся мРНК и белок из пути распада мРНК и из механизма сайленсинга miRNA. Внутри Р-телец мРНК могут деградировать, но компоненты Р-телец могут быстро циклически входить и выходить, чтобы вернуться к трансляции.[4] Механизм ингибирования сборки Р-телец гефроновой кислотой не охарактеризован, но первоначальные исследования предполагают, что механизм действия может заключаться в остановке рибосом на мРНК или отражении ранних этапов инициации трансляции, таких как связывание рибосомных субъединиц или факторов инициации. .

В том же исследовании было обнаружено, что гефироновая кислота ингибирует фосфорилирование eIF2α и образование стрессовых гранул в стрессовых условиях. Стрессовые гранулы содержат нетранслирующие мРНК и факторы инициации трансляции, предполагая, что они могут образовываться в результате агрегации мРНП, остановившихся во время инициации трансляции.[4] Путем мониторинга иммунофлюрезентности установленного маркера стрессовых гранул было обнаружено, что образование стрессовых гранул ингибировалось в присутствии гефроновой кислоты. Гефироновая кислота может оказывать прямое или косвенное влияние на фактор инициации трансляции eIF2α, который может захватывать мРНК в нефункциональные инициирующие комплексы, ингибируя образование Р-тельцов и стрессовых гранул.[4]

Биосинтез

Было проведено секвенирование кластера генов PKS у C. violaceus, и было подтверждено выявление пяти поликетидсинтаз I типа и ферментов адаптации после PKS с О-метилтрансфераза и цитохром P450 монооксигеназа.[5] Общая структура хорошо коррелирует с модульным расположением белков, кодируемых PKS, за исключением некоторых неожиданных элементов, которые, вероятно, вызваны неактивными доменами. Первоначальная загрузка использует связанный с GCN5 N-ацетилтрансфераза (GNAT) вместо обычного домена AT.

Модель биосинтеза гефироновой кислоты. Домены PKS: GNAT (N-ацетилтрансфераза), ACP (белок-носитель ацила), KS (кетосинтаза), AT (ацилтрансфераза), ATo (неактивная ацилтрансфераза), DH (дегидратаза), DHo (неактивная дегидратаза), MT (метилтрансфераза), ER (еноилредуктаза), KR (кеторедуктаза).[5]
Механизм метилирования, опосредованного SAM

Гефироновая кислота содержит метиловый эфир на уровне C-5 и эпоксид C-12 / C-13. Эти функциональные группы включаются ферментами адаптации после ПКС. GphA, вероятно, ответственен за установку метилового эфира C-5. О-метилтрансферазы SpiB и SpiK, используемые в биосинтезе спиранженов, демонстрируют тот же SAM-связывающий мотив, что и GphA.[6]

Консенсусный механизм эпоксидирования P450 в EpoK

GphK является членом цитохром p450 суперсемейство, и предполагается, что оно осуществляет эпоксидирование олефина C12-C13. Такое эпоксидирование в пост-ПКС модификациях было замечено в эпотилон биосинтез EpoK.[2] В EpoK консенсусный механизм эпоксидирования с помощью P450 включает образование пи-комплекса между радикалами пи-катиона оксоферрила (FeIV) и пи-связь олефина с последующим переносом электрона, образованием пи-катионного радикала олефина и, наконец, эпоксидированием.[7]

Однако также возможно, что помимо цитохрома p450 для установки эпоксида также требуется FAD-зависимая моноксигеназа. Этот созависимый процесс наблюдается в биосинтезе тирандамицина с помощью TamL.[2] Эксперименты по выяснению функции этих ферментов в биосинтезе гефроновой кислоты продолжаются.[5]

использованная литература

  1. ^ Wenzel, Silke C .; Мюллер, Рольф (21 мая 2009 г.). «Миксобактерии -« микробные фабрики »по производству биоактивных вторичных метаболитов». Молекулярные биосистемы. 5 (6): 567–74. Дои:10.1039 / b901287g. ISSN  1742-2051. PMID  19462013.
  2. ^ а б c Sasse, F .; Steinmetz, H .; Höfle, G .; Райхенбах, Х. (1 января 1995 г.). «Гефироновая кислота, новый ингибитор синтеза эукариотических белков из Archangium gephyra (миксобактерии). Производство, выделение, физико-химические и биологические свойства и механизм действия». Журнал антибиотиков. 48 (1): 21–25. Дои:10.7164 / антибиотики.48.21. ISSN  0021-8820. PMID  7868385.
  3. ^ Янг, Жанетт; Лелиаерт, Эми; Schafer, Zachary T .; Тейлор, Ричард Э. (28 октября 2014 г.). «Abstract C67: Профилирование экспрессии генов с клеточными линиями рака груди человека, подвергшимися воздействию гефроновой кислоты». Исследования рака. 71 (18 приложение): C67. Дои:10.1158 / 1538-7445.fbcr11-c67.
  4. ^ а б c d Мартинес, Хавьер П .; Перес-Виларо, Джемма; Мутукумар, Яж; Шеллер, Николетта; Хирш, Татьяна; Дистел, Рэнди; Штейнмец, Генрих; Янсен, Рольф; Фрэнк, Рональд (1 ноября 2013 г.). «Скрининг малых молекул, влияющих на сборку Р-телец млекопитающих, выявляет связи с различными внутриклеточными процессами и физиологией органелл». РНК Биология. 10 (11): 1661–1669. Дои:10.4161 / rna.26851. ISSN  1547-6286. ЧВК  3907476. PMID  24418890.
  5. ^ а б c Янг, Жанетт; Стивенс, Д. Коул; Кармайкл, Рори; Тан, Джон; Рашид, Шван; Бодди, Кристофер Н .; Мюллер, Рольф; Тейлор, Ричард Э. (27 декабря 2013 г.). «Выяснение биосинтетического пути гефироновой кислоты выявило неожиданное SAM-зависимое метилирование». Журнал натуральных продуктов. 76 (12): 2269–2276. Дои:10.1021 / np400629v. ISSN  0163-3864. PMID  24298873.
  6. ^ Кларк, Стивен (5 февраля 2002 г.). «Метилитор встречает терминатор». Труды Национальной академии наук. 99 (3): 1104–1106. Дои:10.1073 / pnas.042004099. ISSN  0027-8424. ЧВК  122150. PMID  11830650.
  7. ^ Kells, Petrea M .; Уэлле, Хьюг; Сантос-Абертурас, Хавьер; Aparicio, Jesus F .; Подуст, Лариса М. (27 августа 2010 г.). «Структура цитохрома P450 PimD предполагает, что эпоксидирование полиенового макролида пимарицина происходит через гидропероксоферриновое промежуточное соединение». Химия и биология. 17 (8): 841–851. Дои:10.1016 / j.chembiol.2010.05.026. ЧВК  2932657. PMID  20797613.