stringtranslate.com

α-Аманитин

α-Аманитин ( альфа -Аманитин ) — циклический пептид из восьми аминокислот . Возможно, это самый смертоносный из всех аматоксинов , токсинов, обнаруженных в нескольких видах грибов рода Amanita , одним из которых является бледная поганка ( Amanita phalloides ), а также в грибе-губителе , комплексе схожих видов, в основном A. virosa и A. bisporigera . Он также обнаружен в грибах Galerina marginata , Lepiota subincarnata и Conocybe filaris . Пероральная LD 50 аманитина составляет 100 мкг/кг для крыс.

В отличие от большинства циклических пептидов , аматоксины (и фаллотоксины ) синтезируются на рибосомах . Гены, кодирующие пропротеин для α-аманитина, принадлежат к тому же семейству, что и те, которые кодируют фаллацидин ( фаллотоксин ). [1]

Научное использование

α-Аманитин является селективным ингибитором РНК-полимеразы II и III , но не I. [2] [3] Этот механизм делает его смертельным токсином.

α-Аманитин также может быть использован для определения того, какие типы РНК-полимеразы присутствуют. Это делается путем тестирования чувствительности полимеразы в присутствии α-аманитина. РНК-полимераза I нечувствительна, РНК-полимераза II высокочувствительна (ингибируется при 1 мкг/мл), РНК-полимераза III умеренно чувствительна (ингибируется при 10 мкг/мл), а РНК-полимераза IV слабочувствительна (ингибируется при 50 мкг/мл). [ необходима цитата ] [4] [5]

Химическая структура

α-аманитин представляет собой сильно модифицированный бициклический октапептид, состоящий из внешней и внутренней петли. Внешняя петля образована пептидными связями между карбоксильным концом аминокислоты и последующим аминоконцом следующего остатка. Внутренняя петля закрыта триптатиониновой связью между 6-гидрокситриптофаном и цистеином . Кроме того, α-аманитин декорирован модифицированными боковыми цепями аминокислот (2 S ,3 R ,4 R )-4,5-дигидроксиизолейцином , транс - 4- гидроксипролином , что обеспечивает его высокое сродство к РНК-полимеразе II и III . [6]

Методы обнаружения

Ранние методы обнаружения альфа-аманитина включали тонкослойную хроматографию (ТСХ). В большинстве систем растворителей, используемых в ТСХ, альфа-аманитин и бета-аманитин перемещались с разной скоростью, что позволяло индивидуально идентифицировать каждый токсин. Другим ранним методом был тест Мейкснера (также известный как тест Виланда), который обнаруживал аматоксины, но также давал ложноположительные результаты для некоторых соединений, таких как псилоцин . [7] Также был разработан электрофорез капиллярной зоны , но он не был достаточно чувствительным для клинических образцов, но был достаточным для экстрактов грибов. [8]

В последнее время предпочтительным методом стало использование высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ), которая обеспечивает лучшее разрешение, воспроизводимость и более высокую чувствительность. [9] Ряд детекторов можно сочетать с ВЭЖХ, например, УФ- или масс-спектрометрией .

Еще в 1980-х годах были разработаны анализы на основе антител ( иммуноанализы ) для аманитина (но чаще распознают аматоксины, поскольку антитела перекрестно реагируют с некоторыми из конгенеров ). Самыми ранними иммуноанализами были радиоиммуноанализы , а затем иммуноферментные анализы ( ИФА ). Более того, недавно, в 2020 году, был разработан иммуноферментный анализ на основе моноклональных антител с латеральным потоком (похожий на тест на беременность), который может быстро и избирательно обнаруживать аматоксины в грибах [10] и в образцах мочи. [11]

Полный синтез

Matinkhoo et al. разработали стратегии преодоления трех синтетических препятствий для получения α-аманитина в 2018 году. [12] Во-первых, энантиоселективный синтез твердофазного пептидного синтеза -совместимого (2 S ,3 R ,4 R )-4,5-дигидроксиизолейцина был получен за 11 шагов из 2-(бензилокси)ацетальдегида. Два ключевых шага, определяющих стереохимию, включают кротилирование Брауна в ( 3R , 4R )-позициях и асимметричный синтез аминокислоты Штрекера на ( 2S ) -α углероде . [13] Во-вторых, хемоселективное замыкание внутреннего кольца путем фторциклизации между 6-гидрокситритофаном и цистеином было достигнуто с помощью внутрикольцевой реакции Сэвиджа-Фонтаны. Для этого требуется совместимый с твердофазным пептидным синтезом и метилиминодиуксусная кислота (MIDA), защитная группа бора, ортогональная аминокислота в 5 этапов. [12] В качестве последнего этапа было достигнуто энантиоселективное окисление по связи триптатионина с использованием объемного органического окислителя и оптимизированной системы растворителей для получения желаемого биореактивного ( R ) -энантиомера сульфоксида , что завершает полный синтез . [ требуется ссылка ]

Симптомы отравления

α-Аманитин обладает необычайно сильным и специфическим притяжением к ферменту РНК-полимеразе II. После приема внутрь и поглощения клетками печени он связывается с ферментом РНК-полимеразой II, эффективно вызывая цитолиз гепатоцитов ( клеток печени). [14] Мало эффектов сообщается в течение 10 часов; необычно, что существенные эффекты проявляются через 24 часа после приема внутрь, причем эта задержка в симптомах делает отравление α-аманитином еще более трудным для диагностики и еще более опасным. К тому времени уже давно прошло время, когда промывание желудка дало бы эффективный результат. Диарея и спазмы являются первыми симптомами, но они проходят, давая ложный признак ремиссии. Как правило, на 4-5-й день токсин начинает оказывать серьезное воздействие на печень и почки , что приводит к полному отказу системы в обеих. Смерть обычно наступает примерно через неделю после приема внутрь. [15]

Около 15% отравившихся умирают в течение 10 дней, переходя через коматозную стадию в почечную недостаточность , печеночную недостаточность , печеночную кому , дыхательную недостаточность и смерть. Те, кто выздоравливает, подвергаются риску постоянного повреждения печени. [16] Диагноз поставить сложно, и он устанавливается путем наблюдения за клиническими симптомами, а также за наличием α-аманитина в моче . Анализ мочи, как правило, наиболее полезен в течение 48 часов после приема пищи. Лечение в основном поддерживающее ( промывание желудка , активированный уголь , инфузионная терапия ), но включает в себя различные препараты для противодействия аматоксинам, включая внутривенный пенициллин и производные цефалоспорина , а в случаях более обильного приема пищи может распространяться на ортотопическую трансплантацию печени . Самым надежным методом лечения отравления аманитином является промывание желудка сразу после приема пищи; однако симптомы, как правило, появляются слишком поздно, чтобы это было вариантом. Химически модифицированный силибинин , силибинина дигидроген дисукцинат динатрия (торговое название Легалон SIL), раствор для внутривенного введения , используется при лечении тяжелых интоксикаций гепатотоксичными веществами, такими как парацетамол и аманитины . [17]

Способ ингибирующего действия

α-Аманитин (красный), связанный с РНК-полимеразой II из Saccharomyces cerevisiae (пивные дрожжи). Из PDB : 1K83 ​. [18]

На основании анализа кристаллической структуры 2002 года, α-аманитин взаимодействует со спиралью мостика в РНК-полимеразе II (pol II). [18] Это взаимодействие мешает транслокации РНК и ДНК, необходимой для освобождения сайта для следующего раунда синтеза РНК. Добавление α-аманитина может снизить скорость транслокации pol II на ДНК с нескольких тысяч до нескольких нуклеотидов в минуту, [19] [20] , но мало влияет на сродство pol II к нуклеозидтрифосфату, [21] и фосфодиэфирная связь все еще может быть образована. [22] [23] Спираль мостика эволюционировала, чтобы быть гибкой, и ее движение необходимо для транслокации полимеразы вдоль остова ДНК. Связывание α-аманитина накладывает ограничение на ее подвижность, следовательно, замедляя транслокацию полимеразы и скорость синтеза молекулы РНК. [ необходима цитата ]

Использование в конъюгатах антитело-лекарство

Новая технология конъюгата антитела с лекарственным средством (ADC), основанная на α-аманитине, продемонстрировала активность в опухолевых клетках, устойчивых к терапии, например, в клетках, экспрессирующих транспортеры с множественной лекарственной устойчивостью, в клетках, инициирующих опухоли, и в неделящихся клетках в пикомолярных концентрациях. [24]

Уникальный способ действия α-аманитина, по-видимому, делает ADC на основе аманитина подходящим токсичным грузом. [25] Аманитин имеет водорастворимую структуру, что приводит к образованию ADC с низкой тенденцией к агрегации. [26] [27]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Hallen HE, Luo H, Scott-Craig JS, Walton JD (ноябрь 2007 г.). «Семейство генов, кодирующих основные токсины смертельных грибов Amanita». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 104 (48): 19097–101. Bibcode : 2007PNAS..10419097H. doi : 10.1073/pnas.0707340104 . PMC  2141914. PMID  18025465 .
  2. ^ Группа обзора ADC (23.03.2019). «Что такое альфа-аманитин?». Редакционная статья. Обзор ADC . Получено 17.04.2020 .
  3. ^ Meinecke B, Meinecke-Tillmann S (май 1993). «Влияние альфа-аманитина на ядерное созревание ооцитов свиньи in vitro». Журнал репродукции и фертильности . 98 (1): 195–201. doi : 10.1530/jrf.0.0980195 . PMID  8345464.
  4. ^ Гао З., Эррера-Каррильо Э., Берхаут Б. (сентябрь 2018 г.). «Активность РНК-полимеразы II промоторов Pol III типа 3». Молекулярная терапия: нуклеиновые кислоты . 12 : 135–145. doi : 10.1016/j.omtn.2018.05.001. ПМК 6023835 . ПМИД  30195753. 
  5. ^ Latchman D (2018-03-29). Управление генами. Garland Science. ISBN 9781136844201.
  6. ^ Meinecke B, Meinecke-Tillmann S (май 1993). «Влияние альфа-аманитина на ядерное созревание ооцитов свиньи in vitro». Журнал репродукции и фертильности . 98 (1): 195–201. doi : 10.1530/jrf.0.0980195 . PMID  8345464.
  7. ^ Beuhler M, Lee DC, Gerkin R (август 2004 г.). «Тест Мейкснера при обнаружении альфа-аманитина и ложноположительных реакций, вызванных псилоцином и 5-замещенными триптаминами». Annals of Emergency Medicine . 44 (2): 114–20. doi :10.1016/j.annemergmed.2004.03.017. PMID  15278082.
  8. ^ Brüggemann O, Meder M, Freitag R (сентябрь 1996 г.). «Анализ аматоксинов альфа-аманитина и бета-аманитина в экстрактах поганки и жидкостях организма методом капиллярного зонного электрофореза с фотодиодной матрицей». Журнал хроматографии A. 8-й Международный симпозиум по высокоэффективному капиллярному электрофорезу, часть I. 744 (1–2): 167–76. doi :10.1016/0021-9673(96)00173-2. PMID  8843665.
  9. ^ Уолтон Дж. (9 мая 2018 г.). Циклические пептидные токсины мухоморов и других ядовитых грибов . Хам, Швейцария. ISBN 978-3-319-76822-9. OCLC  1035556400.{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка )
  10. ^ Bever CS, Adams CA, Hnasko RM, Cheng LW, Stanker LH (2020-04-17). "Иммуноферментный анализ с латеральным потоком (LFIA) для обнаружения летальных аматоксинов из грибов". PLOS ONE . 15 (4): e0231781. Bibcode : 2020PLoSO..1531781B. doi : 10.1371/journal.pone.0231781 . PMC 7164595. PMID  32302363 . 
  11. ^ Bever CS, Swanson KD, Hamelin EI, Filigenzi M, Poppenga RH, Kaae J, et al. (Февраль 2020 г.). «Быстрое, чувствительное и точное обнаружение летальных аматоксинов в моче в месте оказания помощи». Токсины . 12 (2): 123. doi : 10.3390/toxins12020123 . PMC 7076753 . PMID  32075251. 
  12. ^ ab Matinkhoo K, Pryyma A, Todorovic M, Patrick BO, Perrin DM (май 2018 г.). «Синтез токсина гриба-поганки α-аманитина». Журнал Американского химического общества . 140 (21): 6513–6517. doi :10.1021/jacs.7b12698. PMID  29561592.
  13. ^ Mohapatra DK, Das PP, Pattanayak MR, Yadav JS (февраль 2010 г.). "Йод-катализируемый высокодиастереоселективный синтез транс-2,6-дизамещенных-3,4-дигидропиранов: применение для краткого построения бициклического ядра C28-C37 (+)-сорангицина А". Химия: Европейский журнал . 16 (7): 2072–8. doi :10.1002/chem.200902999. PMID  20099288.
  14. ^ Michelot D, Labia R (1988). "альфа-аманитин: возможный токсин, подобный субстрату самоубийства, включающий сульфоксидную часть мостикового циклопептида". Drug Metabolism and Drug Interactions . 6 (3–4): 265–74. doi :10.1515/dmdi.1988.6.3-4.265. PMID  3078291. S2CID  23872903.
  15. ^ Mas A (февраль 2005 г.). «Грибы, аматоксины и печень». Журнал гепатологии . 42 (2): 166–9. doi :10.1016/j.jhep.2004.12.003. PMID  15664239.
  16. ^ Benjamin DR (1995). «Синдром аматоксина». Грибы: яды и панацеи — справочник для натуралистов, микологов и врачей . Нью-Йорк: WH Freeman and Company. С. 198–214.
  17. ^ Номер клинического исследования NCT00915681 для «Внутривенного введения расторопши (силибинин-легалон) при печеночной недостаточности, вызванной отравлением аматоксином/мухоморами» на ClinicalTrials.gov
  18. ^ ab Bushnell DA, Cramer P, Kornberg RD (февраль 2002 г.). «Структурная основа транскрипции: сокристалл альфа-аманитин-РНК-полимеразы II с разрешением 2,8 А». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 99 (3): 1218–22. Bibcode : 2002PNAS...99.1218B. doi : 10.1073/pnas.251664698 . PMC 122170. PMID  11805306 . 
  19. ^ Chafin DR, Guo H, Price DH (август 1995). «Действие альфа-аманитина во время пирофосфоролиза и удлинения РНК-полимеразой II». Журнал биологической химии . 270 (32): 19114–9. doi : 10.1074/jbc.270.32.19114 . PMID  7642577.
  20. ^ Rudd MD, Luse DS (август 1996 г.). «Аманитин значительно снижает скорость транскрипции тройными комплексами РНК-полимеразы II, но не подавляет некоторые режимы расщепления транскрипта». Журнал биологической химии . 271 (35): 21549–58. doi : 10.1074/jbc.271.35.21549 . PMID  8702941.
  21. ^ Коше-Мейяк М., Шамбон П. (июнь 1974 г.). «Животные ДНК-зависимые РНК-полимеразы. 11. Механизм ингибирования РНК-полимераз B аматоксинами». Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Nucleic Acids and Protein Synthesis . 353 (2): 160–84. doi :10.1016/0005-2787(74)90182-8. PMID  4601749.
  22. ^ Vaisius AC, Wieland T (июнь 1982). «Формирование одинарной фосфодиэфирной связи РНК-полимеразой B из тимуса теленка не ингибируется альфа-аманитином». Биохимия . 21 (13): 3097–101. doi :10.1021/bi00256a010. PMID  7104312.
  23. ^ Gu W, Powell W, Mote J, Reines D (декабрь 1993 г.). «Расщепление РНК, образующейся под действием арестованной РНК-полимеразы II, не требует восходящей транслокации комплекса элонгации на ДНК». Журнал биологической химии . 268 (34): 25604–16. doi : 10.1016/S0021-9258(19)74433-0 . PMC 3373964. PMID  7503982 . 
  24. ^ "Альфа-аманитин". Обзор ADC / Журнал конъюгатов антитела-лекарства . ISSN  2327-0152 . Получено 26 мая 2017 г.
  25. ^ Редакционная группа ADC Review. «Что такое конъюгаты антитело-лекарство?». ADC Review / Журнал конъюгатов антитело-лекарство . ISSN  2327-0152 . Получено 26 мая 2017 г.
  26. ^ Moldenhauer G, Salnikov AV, Lüttgau S, Herr I, Anderl J, Faulstich H (апрель 2012 г.). «Терапевтический потенциал моноклональных антител, конъюгированных с аманитином, против молекулы адгезии эпителиальных клеток против карциномы поджелудочной железы». Журнал Национального института рака . 104 (8): 622–34. doi : 10.1093/jnci/djs140 . PMID  22457476.
  27. ^ Hechler T, Kulke M , Müller C, Pahl A, Anderl J (2014). Конъюгаты антитела с лекарственным средством на основе аманитина, нацеленные на специфический мембранный антиген простаты PSMA. Постер № 664. Ежегодное собрание AACR. doi :10.1158/1538-7445.AM2014-664.

Внешние ссылки