Maitotoxin

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 31. července 2022; ověření vyžaduje 1 úpravu .
Maitotoxin
Všeobecné
Tradiční jména mitotoxin
Chem. vzorec C164H256Na2068S2 _ _ _ _ _ _ _ _ _
Fyzikální vlastnosti
Molární hmotnost 3423,88336 g/mol g/ mol
Tepelné vlastnosti
Teplota
 •  vroucí prosinec °C
Klasifikace
Reg. Číslo CAS 59392-53-9
PubChem 71460273
Reg. číslo EINECS 800-521-0
InChI   NWQUHAJRFNRIIU-DVGFTKJRSA-L
ChemSpider 25991548
Bezpečnost
Toxicita vysoce toxický, nejsilnější organický jed
Údaje jsou založeny na standardních podmínkách (25 °C, 100 kPa), pokud není uvedeno jinak.
 Mediální soubory na Wikimedia Commons

Maitotoxin je neproteinový toxin produkovaný dinoflageláty druhu Gambierdiscus toxicus . Jde o jednu z nejtoxičtějších látek vyskytujících se ve volné přírodě a zároveň o jednu z nejsložitějších struktur látek přírodního původu.

Maitotoxin je extrémně toxický (dávka 130 ng/kg tělesné hmotnosti je při intraperitoneálním podání pro myši smrtelná ) [1] a má pravděpodobně nejsložitější strukturu ze všech známých nebílkovinných látek přírodního původu (správné stanovení struktura a prostorová struktura molekuly Maitotoxinu a v současné době vzbuzuje pochybnosti a pokusy o její úplnou syntézu, které započaly v polovině 90. let 20. století, dosud nebyly úspěšné).

Historie objevů a studia

Zpočátku byl mitotoxin izolován z ryb druhu Ctenochaetus striatus ( chirurg pruhovaný ), žijících v ekosystémech korálových útesů a živících se planktonem ( bioakumulace toxinu v těle některých druhů dravých ryb ( barakuda , mořský okoun , murény , mořský okoun atd.), krmení pruhovaným chirurgem, vede k otravě lidí, kteří jedí ryby těchto druhů jako potravu). Na Tahiti je tento druh ryby známý jako „maito“, což dává toxinu jeho jméno [2] [3] .

Struktura a prostorová struktura molekuly mitotoxinu byla stanovena v polovině 90. let pomocí nejnovějších metod analytické chemie ( hmotnostní spektrometrie a dvourozměrné NMR spektroskopie s předběžnou částečnou oxidativní degradací molekuly toxinu). Pochybnosti o správnosti stanovení prostorové struktury maitotoxinu však stále přetrvávají [4] .

Neobvyklá a složitá struktura (včetně přítomnosti mnoha chirálních center v molekulách ) sloučenin jako maitotoxin, palytoxin atd. činí vytvoření jejich struktury samo o sobě velmi obtížným úkolem a vyžaduje úsilí jak nejkompetentnějších vědců, tak odborníků. použití nejpokročilejších metod chemické a fyzikálně-chemické analýzy (včetně těch, které dříve prostě neexistovaly) [4] . Obzvláště obtížné je stanovení stereochemie (prostorové struktury) takových sloučenin. Ani samotné získání dostatečného množství takových látek není snadný úkol. Jediným dostupným zdrojem produkce je izolace od živých organismů, které si je v sobě biosyntetizují nebo bioakumulují (a jejich obsah je zpravidla velmi malý). Například pro získání čistého mitotoxinu bylo nutné rok kultivovat dinoflageláty druhu Gambierdiscus toxicus , abychom získali cca 4000 litrů kultury (s koncentrací buněk 2 * 10 6 /l), a poté aplikovat vícestupňový způsob izolace, koncentrace a čištění této sloučeniny. Díky tomu bylo možné získat asi 5 mg (!) chemicky čistého mitotoxinu [4] .

Práce na realizaci kompletní syntézy maitotoxinu byly zahájeny již v roce 1996 a pokračují (s přestávkami) až do současnosti pod vedením Kiryakose Nikolaoua . Skupiny vědců, které vede, zatím dokázaly syntetizovat některé jednotlivé části tvořící molekulu mitotoxinu [5] [6] [7] [8] [2] .

Molekula mitotoxinu se skládá z 32 kondenzovaných kruhů, obsahuje 28 hydroxylových a 22 methylových skupin a také 2 estery kyseliny sírové . Kromě toho má 98 chirálních center. To vše extrémně ztěžuje úkol provést úplnou chemickou syntézu maitotoxinu.

Toxicita

LD 50 - 50 ng/kg tělesné hmotnosti (u myší), díky čemuž je mitotoxin nejtoxičtější ze všech známých nebílkovinných látek.

Fyziologickým účinkem mitotoxinu je narušení homeostázy intracelulárního obsahu Ca 2+ . Prudké zvýšení obsahu Ca 2+ iontů uvnitř buněk vede nakonec k jejich smrti. Přesný molekulární mechanismus účinku mitotoxinu není znám, ale předpokládá se, že se váže na Ca-ATPázu a mění ji na iontový kanál, kterým začnou ionty Ca 2+ nekontrolovatelně vstupovat do intracelulárního prostoru [9] [10] [11 ] [12]

Poznámky

  1. ↑ Akihiro Yokoyama, Michio Murata, Yasukatsu Oshima, Takashi Iwashita, Takeshi Yasumoto. Některé chemické vlastnosti maitotoxinu, domnělého agonisty vápníkového kanálu izolovaného z mořského dinoflagelátu  //  The Journal of Biochemistry. — 1988-08-01. — Sv. 104 , iss. 2 . — S. 184–187 . — ISSN 0021-924X . - doi : 10.1093/oxfordjournals.jbchem.a122438 .
  2. ↑ 1 2 Katrina Krämer2018-03-09T14:28:00+00:00. Maitotoxin  (anglicky) . Svět chemie. Datum přístupu: 7. prosince 2019. Archivováno z originálu 7. prosince 2019.
  3. ↑ Yu.A. Vladimirov. Bioorganická chemie. - Moskva: Vzdělávání, 1987. - S. 772. - 815 s.
  4. ↑ 1 2 3 V.A. Stoník, I.V. Stonik. Mořské toxiny: chemické a biologické aspekty studie  (ruština)  // Uspekhi khimii: zhurnal. - 2010. - T. 79 , č. 5 . - S. 451-452 .
  5. ↑ KC Nicolaou, Kevin P. Cole, Michael O. Frederick, Robert J. Aversa, Ross M. Denton. Chemická syntéza kruhového systému GHIJK a další experimentální podpora pro původně přiřazenou strukturu maitotoxinu  // Angewandte Chemie International Edition. - 2007. - T. 46 , č. 46 . — S. 8875–8879 . — ISSN 1521-3773 . - doi : 10.1002/anie.200703742 . Archivováno z originálu 7. prosince 2019.
  6. ↑ Nicolaou KC, Michael O. Frederick, Antonio CB Burtoloso, Ross M. Denton, Fatima Rivas. Chemická syntéza GHIJKLMNO kruhového systému maitotoxinu  // Journal of the American Chemical Society. - 2008-06-01. - T. 130 , č.p. 23 . — S. 7466–7476 . — ISSN 0002-7863 . doi : 10.1021 / ja801139f .
  7. ↑ KC Nicolaou, Robert J. Aversa, Jian Jin, Fatima Rivas. Syntéza ABCDEFG kruhového systému maitotoxinu  // Journal of the American Chemical Society. — 2010-05-19. - T. 132 , č.p. 19 . — S. 6855–6861 . — ISSN 0002-7863 . - doi : 10.1021/ja102260q .
  8. ↑ KC Nicolaou, Philipp Heretsch, Tsuyoshi Nakamura, Anna Rudo, Michio Murata. Syntéza a biologické hodnocení QRSTUVWXYZA′ domén maitotoxinu  // Journal of the American Chemical Society. — 2014-11-19. - T. 136 , č.p. 46 . — S. 16444–16451 . — ISSN 0002-7863 . doi : 10.1021 / ja509829e .
  9. ↑ Yasushi Ohizumi, Takeshi Yasumoto. Kontrakce a zvýšení obsahu vápníku ve tkáni vyvolané maitotoxinem, nejúčinnějším známým mořským toxinem, ve střevním hladkém svalstvu  //  British Journal of Pharmacology. - 1983. - Sv. 79 , iss. 1 . — S. 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. Maitotoxin přeměňuje plasmalemální Ca2+ pumpu na Ca2+-permeabilní neselektivní kationtový kanál  // American Journal of Physiology-Cell Physiology. — 2009-09-30. - T. 297 , č.p. 6 . — C. C1533–C1543 . — ISSN 0363-6143 . - doi : 10.1152/ajpcell.00252.2009 . Archivováno z originálu 8. prosince 2019.
  11. ↑ Mark Estacion, William P. Schilling. Maitotoxinem indukované membránové blebbing a buněčná smrt v bovinních aortálních endoteliálních buňkách  // BMC Physiology. - 2001-02-06. - T. 1 , ne. 1 . - S. 2 . — ISSN 1472-6793 . - doi : 10.1186/1472-6793-1-2 .
  12. ↑ Kevin KW Wang, Rathna Nath, Kadee J. Raser, Iradj Hajimohammadreza. Maitotoxin indukuje aktivaci kalpainu v buňkách neuroblastomu SH-SY5Y a cerebrokortikálních kulturách  // Archives of Biochemistry and Biophysics. - 15. 7. 1996. - T. 331 , č.p. 2 . — S. 208–214 . — ISSN 0003-9861 . - doi : 10.1006/abbi.1996.0300 .