유글레노피신

Euglenophycin

유글레노피신은 유글레나속 원생생물인 유글레나상귀네아에서 분리된 어류독성 화합물이다.체외에서 [1]항암 및 제초 활성을 보인다.

유글레노피신
Euglenophycin.svg
이름
IUPAC 이름
4-(6-(1E,3E,7Z)-운데카-1,3,7-트리엔-1-일)피페리딘-2-일)부탄-1-ol
식별자
3D 모델(JSmol)
  • InChI=1S/C20H35NO/c1-2-3-4-5-6-7-8-14-14-16-13-17-20(21-19) 15-11-12-18-22/h4-5, 8-10, 14, 19-22H, 2-3, 6-7, 11-13, 15-28H2, 1-8B-4
    키: SWJAJYNVBOUDDCL-OUMJBCFSA-N
  • OCCCCC1CCC(/C=C/C=C/CC/C=C\CC)N1
특성.
C20H35NO
몰 질량 305.506 g/120−1
달리 명시되지 않은 한 표준 상태(25°C[77°F], 100kPa)의 재료에 대한 데이터가 제공됩니다.

역사

독소를 생성하는 많은 민물 조류가 오늘날 알려져 있는데, 그 중 유글레노이드(Euglenophyceae)가 있다.이 조류는 전 세계의 민물 환경에서 살고 있는 것으로 밝혀졌다.많은 유글레노이드는 식세포증이나 단순한 확산을 통해 영양을 공급하기 때문에 이종영양이다.그러나, 조류의 단통성 그룹은 혼합영양성, 즉 라파자 비리디스를 의미하는데, 이는 조류가 광합성을 하고, 영양분을 흡수하고,[2] 다른 진핵생물을 집어삼킨다는 것을 의미한다.또한 광합성을 하는 엽록소를 함유하고 있어 자기영양성이 있다.유글레노이드는 엽록소 및 부가색소 및/또는 아스타크산틴(카로티노이드)을 포함할 수 있으며, 이로 인해 녹색 또는 빨간색으로 착색될 수 있다.비록 이 조류가 비교적 초기에 발견되었지만, 이전의 어떤 보고서도 유글레노이드 독소를 발견하지 못했기 때문에, 연구자들이 독소 유글레노피신을 생성하는 것을 발견하는 데 시간이 걸렸다.최근의 연구에 따르면, 유글레노피신은 적어도 6종의 유글레노이드 조류와 7종의 유글레나 상귀네아 [3]중 6종의 유글레노피린에서 생산된다.다른 연구들은 항암제로서의 유글레노피신의 잠재적인 적용에 초점을 맞추고 있다.

검출

2002년에는 노스캐롤라이나주의 한 양식시설에서 2개월 동안 21,000마리 이상의 줄무늬 배스가 죽었다.같은 기간 미국에서 12건의 독성 조류 개화가 보고되었고, 이로 인해 더 많은 물고기 떼죽음 현상이 발생했다.이 [4]사건들로 인해 총 110만 달러가 손실되었다.붉은 아가미 조직을 제외하고는 뚜렷한 중독 원인은 발견되지 않았다.연못에서 채취한 물 샘플에는 99% 이상의 유글레나가 함유되어 있었다.

2004년에는 연못 물을 순차적으로 분류하여 용해된 화합물, 박테리아, 조류 분획으로 분리하여 조사하였다.높은 사망률을 유발한 독소는 비단백질이며 30 oC에서 10분간 가열 시 안정적이며 -80 oC에서 60일간 냉동 시 활성을 유지하는 것으로 나타났다.유글레나의 세포는 분리되었고 빛 현미경 분석으로 유글레나 상귀네아라는 종의 정체를 확인하였고 독소는 [5]유글레노피신이라는 것을 확인했다.

신분증

'독특한 크로마토포어 시스템'으로 묘사되는 그들의 복잡한 엽록체 형태학 때문에, 현미경 기술을 이용한 E. Sanguinea의 식별은 여전히 어렵다.따라서 분자 데이터에 기초한 방법을 사용하여 종을 [6]검증할 필요가 있다.

2013년에는 담수에서 유글레노피신 수치를 확인하고 정량화하기 위해 MS/MS 분석이 개발되었다.이 분석의 실험표준을 작성하기 위해 E의 고성능 액체 크로마토그래피(HPLC)로 유글레노피신을 정제하였다.노스캐롤라이나와 [4]텍사스의 사망 사건으로부터 격리된 Sanguinea 클론 문화.그림 1A는 정제된 유글레노피신(500 ng)의 질량분석과 E. Sanguinea [7]배양에서 추출된 유글레노피신 1B의 질량분석이다.

그림 1유글레노피신의 질량 분석.A. 정제 유글레노피신 500ng의 질량 스펙트럼.B. E. Sanguinea 배양에서 추출한 유글레노피신의 질량 스펙트럼.C&D. 유글레노피신 1ng의 질량 스펙트럼.

그림 1유글레노피신의 질량 분석.A. 정제 유글레노피신 500ng의 질량 스펙트럼.B. E. Sanguinea 배양에서 추출한 유글레노피신의 질량 스펙트럼.C&D. 유글레노피신 1ng의 질량 스펙트럼.

유글레노피신의 특이적 검출을 위해 다중반응모니터링(MRM) 방법이 개발됐다.이 방법은 m/z 288.3에서m/z 97.2, 110.2 및 136.2로의 3가지 천이를 기반으로 합니다.이 세 가지 전환 중 m/z 110.2가 가장 강한 생성물 이온이었기 때문에 정량화 이온으로 선택되었다.그림 1C와 1D는 유글레노피신 [7]1ng의 검출을 나타낸다.

담수 연못을 감시하는 또 다른 방법은 중합효소 연쇄반응(PCR) 시험이다.2017년에는 E. Sanguinea 꽃이 피는 물에서 유글레노피신을 특이적으로 검출하기 위해 이 시험을 개선했다.이것은 해조류 [6]종에서 발견된 상당히 긴 SSU rDNA 시퀀스에 기초해 이루어졌다.네스트 PCR을 이용하는 것으로, 예기치 않은 프라이머 결합 부위의 증폭에 의해서 비특이적인 결합을 저감 할 수 있다.이 테스트의 특이성은 E와 밀접하게 관련된 종의 PCR 결과에 의해 입증되었다.산기니아.이 테스트에서는 어떤 제품도 관찰되지 않았습니다.또한 시료의 검사, 분류 및 비교를 가능하게 하는 뉴클레오티드 배열로부터 추가 정보를 검색할 수 있다.

PCR 테스트는 질량 분석 방법과 함께 E. Sanguinea 독성 꽃으로 채워진 담수의 모니터링과 위험 평가를 용이하게 한다.

구조와 반응성

유글레노이드로 제조된 유글레노피신은 6번째 위치에 부탄올 측쇄를 가진 피페리딘 고리와 2번째 위치에 (1E,3E,7Z)-1,3,7-운데카트리넨 측쇄로 구성되어 있는 이치환 피페리딘이다.두 번째 위치 사이드 체인은 238 nm에서 흡광도를 제공하는 복합 시스템을 가지고 있습니다.피페리딘 고리의 제2위치와 제6위치는 모두 키랄 중심이기 때문에 이들의 조합은 화합물의 시스/트랜스스테레오메리를 결정한다.추출 시 NMR 분석에 따르면 유글레노이드 생성 유글레노피신의 대다수는 2위 [4]및 6위치에 대해 시스배합 상태에 있다.그러나 절대적인 cis/trans-steereoisomery는 여전히 발견되어야 한다.또한 각 이중결합은 E/Z-스테레오메리의 중심이며, 시스/트랜스-스테레오메리와 조합하여 총 12개의 입체이성체(이론)를 생성한다.

질소와 산소 원자는 수소 결합을 형성할 수 있지만, 화합물은 물에 불용성이고 유기 용매에서 매우 안정적이며, 이는 약 5.6의 in silico 예측 log(p) 값에 부합한다.놀랍게도 유글레노피신의 구조는 부탄올 측쇄를 제외하고 불개미 독의 주요 성분인 솔레놉신과 매우 유사하다.따라서 이러한 화합물의 합성 경로, 반응성, 화학적 특성 및 독성 또한 서로 유사할 수 있다.항암제로서의 솔레놉신의 효능은 연구자들이 유사한 약물에 대한 유글레노피신의 가능성을 조사하도록 자극했다.'액션 메커니즘' 섹션에서는 이 측면에 대해 자세히 설명합니다.

생합성

유글레노피신은 폴리케티드를 [2][1]생산하는 다른 조류뿐만 아니라 유글레노이드에서 널리 발견되는 폴리케티드 합성효소라고 알려진 효소에 의해 생산될 가능성이 매우 높다.

4.1 생합성 경로에 대한 구조적 유사성 기반 추정

유글레노이드가 유글레노피신을 생성하는 메커니즘은 아직 알려지지 않았다.그러나, 이 경로에서는 유글레노피신의 다른 자연발생 화합물과의 구조적 유사성으로 인해 추정할 수 있지만, 이러한 추정은 과학적으로 증명되지 않았기 때문에 아주 조심스럽게 검토되어야 한다.

불개미에 의해 생성된 솔레놉신은 유글레노피신과 높은 구조적 유사성을 보이지만, 이러한 독소의 합성 경로가 유사한지는 알려지지 않았으며, 이는 이 경로의 수렴 [4]진화가 일어났을 경우일 수 있다.

그림 2독성 소나무와 가문비나무 알칼로이드.이 그림은 폴리케티드 유래의 독성 파인(Pinus)과 가문비나무(Picea) 독성 알칼로이드(Alkaloids)에 속하는 다양한 구조를 나타낸 것입니다.이들은 동일한 피페리딘 핵을 공유하지만 사이드 체인(1-8 및 12로 표시된 'R'로 표시됨)은 다양합니다.

흥미롭게도, Jeanne N.타와라 외 연구진(1993)은 유글레노피신과 구조적으로 유사하고 폴리케티드에서 유래한 소나무(Pinus)와 가문비나무(Picea)의 독성 알칼로이드 피페리딘을 조사했다(그림 2).[8]

그림 3.코닌의 제시된 합성 경로, Socrates'의 '살인범.이 수치coniine의 합성 경로로 Hannu Hotti과 Heike Rischer에 의해 되어를 묘사하고 있다.코닌의 탄소 원자가 분자에 그들의 입장을 나타내도록 표지 있다.초산대의polyketide 합성 효소에 의한 접합는 폴리케 티드계 중간(괄호 속에)으로 가상을 산출한다.

둘 다 구조의 곁 사슬을 제외하고 이 뛰어난 유사성, 그리고 기원 때문에, 이러한 화합물의 합성 경로는 euglenophycin의 환경을 고려할 조류와 나무 사이의 진화 관계하고 관련 가능성이 높다.[9]코닌, 또한 소크라테스의 '살인자, 훨씬 더 euglenophycin과 비슷할 것이며 Hannu Hotti과 하이코 Rischer(그림 3)에 의해 수사를 받고 있는 것으로 보이는 다른 화합물로 알려진도 마찬가지다.[10]

화합물의 양쪽 euglenophycin-resembling 그룹의 수사관들은 합성 경로 규명을 위해 시도했다.그 합성 경로 수사관들의 양 팀이 제안한 크게와 보조적인 것 같아 겹쳐 있다.첫번째는 초산 아세틸 코에이를 형성할 보조 효소 A에 복합되는 것을 제안한다.이 나중에 butyryl-과 말로닐 코에이로 바뀌는데, 프리미어 지방산 합성 효소(선측 인도)촉매 작용.그리고 폴리케 티드계 합성 효소 부부들 두 화합물의 정확한 구조 아직(그림 3)확인되지 않고 있는 폴리케 티드계 intermediate을 맺고 있다.이 intermediate 다음 케토산고keto 알데히드 그 후로 감소된다.L-alanine:아미노기 전이 효소(공중 강습 훈련)그때 자연과 대체 피페리딘 화합물 γ-coniceine(그림 4)로 알려진으로 감소한다 cyclizesketo한 아민 화합물로 이 후자의 화합물로 변환합니다.

그림 4.다양한 햄록 piperidines의 제시된 합성 경로.Acetate 장치 L-alanine을 기질에 감소된 폴리케 티드계 intermediate,:keto한 아민으로 전환되는 아미노기 전이 효소(공중 강습 훈련)을 맺고 복합 있다.이keto한 아민 자발적으로 한 피페리딘이라는 γ-coniceine에 cyclizes.최종 Hemlock 독소에 대한 전환 촉매제 역할을 다양한 효소 이 제품은 기판.그 구조 아직 정해지지 않았지만 화합물을 괄호에 묘사되어 있다.

다른 효소는 이러한 피페리딘에 다양한 곁사슬의 첨가를 촉매하여 다양한 피페리딘 기반 화합물을 생성할 수 있다(그림 4).파인나무와 가문비나무 독소 연구진은 폴리케티드 중간체 구조를 제안하고 피페리딘의 측쇄가 환화 후 변형된다는 것을 확인했다.연구는 아직 이러한 합성 경로를 100% 확신으로 확인하지는 않았지만, 유글레노이드는 유글레노피신을 생성하기 위해 동일한 메커니즘을 사용하는 것으로 추정된다.

독성

유글레노피신이 처음 확인된 후 물고기는 E의 세포에 노출되었다.Sanguinea는 방향 감각 상실, 호흡 증가, 균형을 유지할 수 없는 증상을 보였다.이 물고기들은 아가미 조직도 붉게 물들었지만 출혈은 [5]발견되지 않았다.이러한 증상과 함께 나타난 행동 변화에 기초하여, 미국 연구자들에 의해 독소가 [5]신경독으로 기능한다는 것이 제안되었다.

Zimba et al(2004)에 의해 녹조 분율로 테스트된 미성숙한 메기는 피폭 [5]후 2시간 이내에 죽었다.나중에 짐바 외 연구진(2009)은 정제된 유글레노피신에 노출된 메기가 [4]노출 30분 이내에 사망했을 때 이러한 사망률을 확인했다.

유글레노피신은 적어도 6종의 유글레노이드 종에서 생산되지만, E. Sanguinea는 양식업과 그에 따른 경제에 중대한 문제를 형성하는 유일한 종인 것으로 보인다.이것은 E. Sanguinea가 훨씬 더 촘촘한 독성 [11]꽃을 형성하기 때문입니다.

짐바 외 연구진(2009)은 5종의 조류에 대한 유글레노피신의 독성을 조사했다.오크시스티스 다형성, 곤포네마 판막, 미크시스티스 에어루기노사, 플랑크토트릭스 PCC7811 및 스네데스무스 이형성형.유글레노피신은 5종 모두의 성장을 방해했으며 모든 [4]경우에서 300ppb 미만의 농도로 억제 효과가 유의했다.

동작 메커니즘

유글레노피신의 합성은 아직 완전히 이해되지 않았지만, 실험 결과 배양 중 유글레노피신은 성장 상태와 무관하게 생성되는 것으로 나타났다.이것은 유글레노피신이 [4]조류의 방어 메커니즘의 일부라는 것을 암시할 수 있다.

유글레노피신은 꽤 최근에 확인되었기 때문에 정확한 메커니즘은 불분명하다.그러나 유글레노피신은 구조적으로 솔레놉신과 매우 유사하다.솔레놉신은 불개미 독에서 발견되며 솔레놉신의 메커니즘은 훨씬 더 연구된다.유글레노피신과 솔레놉신의 메커니즘도 비슷할 것으로 예상된다.

솔레놉신과 그 작용 메커니즘에 대한 연구는 유글레노피신 메커니즘의 훌륭한 첫 번째 지표이다.시험관내 연구에서 솔레놉신은 포유동물 세포에서 mTOR 경로의 일부인 PI3K/AKT에 억제 효과가 있는 것으로 나타났다.이 경로는 세포 성장, 세포 증식, 세포의 생존, 단백질 합성, 세포 운동성 [12]및 자가 파지와 같은 여러 세포 과정에 사용됩니다.

가장 최근의 연구는 유글레노피신이 어떤 큰 항암 잠재력을 가지고 있다는 것을 보여주었다.이는 mTOR 경로가 과활성화되면 암세포를 자극하는 데 유의한 영향을 미칠 수 있기 때문에 mTOR 경로를 억제함으로써 발생할 수 있다.솔레놉신과 유글레노피신 모두 Pi3K 단백질을 억제할 수 있는 것으로 알려져 있다.Pi3K는 AKT를 인산화함으로써 활성화하며, 이는 많은 다운스트림 효과를 가지고 있다.mTOR 경로를 활성화하고 대사 조절에 관여하며 세포 주기 억제제를 조절한다.그것은 증식을 가능하게 하고 아포토시스를 감소시킨다.그것은 많은 종류의 암에서 과잉 활성이 있다.하지만, 이 경로는 성인([4]종종 신경) 줄기세포의 성장과 분화를 촉진하기 위해 필요하다.

실험 결과 유글레노피신은 항혈관신생 효과도 있는 것으로 나타났다.유글레노피신은 VEGF(혈관내피성장인자)를 억제해 성장 중인 종양을 산소와 영양소로 공급하기 위해 새로운 정맥이 만들어지는 것을 막을 수 있다.종양이 자라기 시작하면 그들은 여분의 산소와 영양분을 필요로 한다.그들의 공급을 차단함으로써 종양이 자라서 [13]신체의 다른 부분으로 퍼지기 전에 예방할 수 있다.

카방 외 연구진(2017)은 유글레노피신의 항증식 효과가 G1 세포 주기 [14]정지에 세포를 넣는 능력에 의해 유발된다고 보고했다.셀 사이클 정지는 셀 사이클 내의 셀에 오류가 없는지 확인하고 오류가 발견되었을 때 발생합니다.셀 사이클이 보류되어 셀이 복제되지 않는 경우 셀은 완벽하게 복제되어야 합니다.이것은 건강한 사람의 오작동하는 세포가 자라는 것을 막기 위해서이다.

레퍼런스

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  2. ^ a b O'Neill, Ellis C.; Trick, Martin; Hill, Lionel; Rejzek, Martin; Dusi, Renata G.; Hamilton, Chris J.; Zimba, Paul V.; Henrissat, Bernard; Field, Robert A. (2015-09-15). "The transcriptome of Euglena gracilis reveals unexpected metabolic capabilities for carbohydrate and natural product biochemistry". Molecular BioSystems. 11 (10): 2808–2820. doi:10.1039/C5MB00319A. ISSN 1742-2051. PMID 26289754.
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