Maitotoxina

Maitotoxina este o toxină neproteică produsă de dinoflagelații din specia Gambierdiscus toxicus . Este una dintre cele mai toxice substanțe găsite în fauna sălbatică și, în același timp, una dintre cele mai complexe ca structură a substanțelor de origine naturală.

Maitotoxina este extrem de toxică (o doză de 130 ng/kg greutate corporală, atunci când este administrată intraperitoneal, este letală pentru șoareci ) [1] și are probabil cea mai complexă structură dintre toate substanțele neproteice cunoscute de origine naturală (determinarea corectă a structura și structura spațială a moleculei de maitotoxină și în prezent ridică îndoieli, iar încercările de a realiza sinteza sa completă, care a început la mijlocul anilor 90 ai secolului XX, nu au avut încă succes).

Istoria descoperirii și studiului

Inițial, mitotoxina a fost izolată din peștii din specia Ctenochaetus striatus ( chirurg dungat ), care trăiesc în ecosistemele recifelor de corali și se hrănesc cu plancton ( bioacumularea toxinei în corpul unor specii de pești răpitori ( barracuda , biban de mare , murene ), biban de mare , etc.), hrănindu-se cu chirurg dungat, duce la otrăvirea persoanelor care mănâncă pește din aceste specii pentru hrană). În Tahiti , acest tip de pește este cunoscut sub numele de „maito”, ceea ce dă toxinei numele [2] [3] .

Structura și structura spațială a moleculei de mitotoxină au fost stabilite la mijlocul anilor 1990 folosind cele mai recente metode de chimie analitică ( spectrometrie de masă și spectroscopie RMN bidimensională cu degradarea oxidativă parțială preliminară a moleculei de toxină). Dar îndoieli cu privire la corectitudinea stabilirii structurii spațiale a maitotoxinei încă rămân [4] .

Structura neobișnuită și complexă (inclusiv prezența multor centri chirali în molecule ) a unor compuși precum maitotoxina, palitoxina etc. face ca stabilirea structurii lor în sine să fie o sarcină foarte dificilă și necesită eforturile atât ale celor mai competenți oameni de știință, cât și ale utilizarea celor mai avansate metode de analiză chimică și fizico-chimică (inclusiv cele care pur și simplu nu existau înainte) [4] . O dificultate deosebită este stabilirea stereochimiei (structurii spațiale) a unor astfel de compuși. Chiar și în sine obținerea unor cantități suficiente de astfel de substanțe nu este o sarcină ușoară. Singura sursă disponibilă de producție este izolarea de organismele vii care le biosintetizează sau le bioacumulează în sine (și, de regulă, conținutul lor este foarte mic). De exemplu, pentru a obține mitotoxină pură, a fost necesar să se cultive dinoflagelate din specia Gambierdiscus toxicus timp de un an pentru a obține aproximativ 4000 de litri de cultură (cu o concentrație celulară de 2 * 10 6 /l) și apoi se aplică o multi-etapă. procedeu de izolare, concentrare și purificare a acestui compus. Ca rezultat, a fost posibil să se obțină aproximativ 5 mg (!) de mitotoxină pură chimic [4] .

Lucrările privind implementarea sintezei complete a maitotoxinei au început în 1996 și continuă (cu întreruperi) până în prezent sub conducerea lui Kiryakos Nikolaou . Grupurile de oameni de știință pe care le conduce au reușit până acum să sintetizeze unele dintre părțile individuale care alcătuiesc molecula de mitotoxină [5] [6] [7] [8] [2] .

Molecula de mitotoxină constă din 32 de inele fuzionate, conține 28 de grupări hidroxil și 22 de metil , precum și 2 esteri ai acidului sulfuric . În plus, are 98 de centri chirali. Toate acestea fac ca sarcina de a efectua o sinteză chimică completă a maitotoxinei extrem de dificilă.

Toxicitate

DL 50 - 50 ng/kg greutate corporală (pentru șoareci), ceea ce face ca mitotoxina să fie cea mai toxică dintre toate substanțele neproteice cunoscute.

Efectul fiziologic al mitotoxinei este de a perturba homeostazia conținutului intracelular de Ca2 + . O creștere bruscă a conținutului de ioni de Ca 2+ din interiorul celulelor duce în cele din urmă la moartea acestora. Mecanismul molecular exact de acțiune al mitotoxinei este necunoscut, dar se presupune că aceasta se leagă de Ca-ATPaza , transformându-l într-un canal ionic prin care ionii de Ca 2+ încep să intre în spațiul intracelular necontrolat [9] [10] [11 ]. ] [12]

Note

1. ↑ Akihiro Yokoyama, Michio Murata, Yasukatsu Oshima, Takashi Iwashita, Takeshi Yasumoto. Unele proprietăți chimice ale maitotoxinei, un agonist presupus al canalului de calciu izolat dintr-un dinoflagelat marin  //  The Journal of Biochemistry. - 1988-08-01. — Vol. 104 , iss. 2 . — P. 184–187 . — ISSN 0021-924X . - doi : 10.1093/oxfordjournals.jbchem.a122438 .
2. ↑ 1 2 Katrina Krämer2018-03-09T14:28:00+00:00. Maitotoxină  (engleză) . Lumea Chimiei. Data accesului: 7 decembrie 2019. Arhivat din original pe 7 decembrie 2019.
3. ↑ Yu.A. Vladimirov. Chimie bioorganică. - Moscova: Educație, 1987. - S. 772. - 815 p.
4. ↑ 1 2 3 V.A. Stonik, I.V. Stonik. Toxine marine: aspecte chimice și biologice ale studiului  (rusă)  // Uspekhi khimii: zhurnal. - 2010. - T. 79 , nr 5 . - S. 451-452 .
5. ↑ KC Nicolaou, Kevin P. Cole, Michael O. Frederick, Robert J. Aversa, Ross M. Denton. Sinteza chimică a sistemului inel GHIJK și suport experimental suplimentar pentru structura atribuită inițial a maitotoxinei  // Angewandte Chemie International Edition. - 2007. - T. 46 , nr. 46 . — S. 8875–8879 . — ISSN 1521-3773 . - doi : 10.1002/anie.200703742 . Arhivat din original pe 7 decembrie 2019.
6. ↑ Nicolaou KC, Michael O. Frederick, Antonio CB Burtoloso, Ross M. Denton, Fatima Rivas. Sinteza chimică a sistemului inel GHIJKLMNO al maitotoxinei  // Journal of the American Chemical Society. - 01-06-2008. - T. 130 , nr. 23 . — S. 7466–7476 . — ISSN 0002-7863 . doi : 10.1021 / ja801139f .
7. ↑ KC Nicolaou, Robert J. Aversa, Jian Jin, Fatima Rivas. Sinteza sistemului inel ABCDEFG al maitotoxinei  // Journal of the American Chemical Society. — 19.05.2010. - T. 132 , nr. 19 . — S. 6855–6861 . — ISSN 0002-7863 . - doi : 10.1021/ja102260q .
8. ↑ KC Nicolaou, Philipp Heretsch, Tsuyoshi Nakamura, Anna Rudo, Michio Murata. Sinteza și evaluarea biologică a domeniilor QRSTUVWXYZA' ale maitotoxinei  // Journal of the American Chemical Society. — 19.11.2014. - T. 136 , nr. 46 . — S. 16444–16451 . — ISSN 0002-7863 . doi : 10.1021 / ja509829e .
9. ↑ Yasushi Ohizumi, Takeshi Yasumoto. Contracția și creșterea conținutului de calciu din țesut induse de maitotoxină, cea mai puternică toxină marine cunoscută, în mușchiul neted intestinal  //  British Journal of Pharmacology. - 1983. - Vol. 79 , iss. 1 . — P. 3–5 . — ISSN 1476-5381 . - doi : 10.1111/j.1476-5381.1983.tb10485.x .
10. ↑ William G. Sinkins, Mark Estacion, Vikram Prasad, Monu Goel, Gary E. Shull. Maitotoxina convertește pompa de Ca2+ plasmalimală într-un canal cationic neselectiv permeabil pentru Ca2+  // American Journal of Physiology-Cell Physiology. — 30-09-2009. - T. 297 , nr. 6 . — C. C1533–C1543 . — ISSN 0363-6143 . - doi : 10.1152/ajpcell.00252.2009 . Arhivat din original pe 8 decembrie 2019.
11. ↑ Mark Estacion, William P. Schilling. Blebbing membrana indus de maitotoxină și moarte celulară în celulele endoteliale aortice bovine  // BMC Physiology. - 2001-02-06. - T. 1 , nr. 1 . - S. 2 . — ISSN 1472-6793 . - doi : 10.1186/1472-6793-1-2 .
12. ↑ Kevin KW Wang, Rathna Nath, Kadee J. Raser, Iradj Hajimohammadreza. Maitotoxina induce activarea calpainei în celulele neuroblastomului SH-SY5Y și culturile cerebrale corticale  // Archives of Biochemistry and Biophysics. — 15-07-1996. - T. 331 , nr. 2 . — S. 208–214 . — ISSN 0003-9861 . - doi : 10.1006/abbi.1996.0300 .