Брефелдин А — лактоновый противовирусный препарат , вырабатываемый грибом Penicillium brefeldianum . [1] Брефельдин А косвенно ингибирует транспорт белка из эндоплазматического ретикулума в комплекс Гольджи , предотвращая ассоциацию оболочки COP-I [2] с мембраной Гольджи . Брефелдин А изначально был выделен с надеждой стать противовирусным препаратом [3], но в настоящее время в основном используется в исследованиях по изучению транспорта белков.
Соединение получило свое название от вида анаморфного гриба рода Penicillium , известного как Eupenicillium brefeldianum , хотя оно встречается у множества видов, охватывающих несколько родов. [4] Впервые он был выделен из Penicillium decumbens в 1958 году В.Л. Синглтоном, который первоначально назвал его Декумбин. [5] Позднее он был идентифицирован как метаболит Х.П. Сиггсом, который затем определил химическую структуру соединения в 1971 году. [5] С тех пор было описано несколько успешных методов полного синтеза . [5] Интерес к исследованию брефелдина А изначально отсутствовал из-за плохой противовирусной активности. [5] Однако после открытия Такацуки и Тамурой в 1985 году его механизма, включающего нарушение транспорта белка, а также цитотоксических эффектов, наблюдаемых в некоторых линиях раковых клеток , исследовательские усилия были активизированы. [5] В настоящее время он используется исключительно в исследованиях, главным образом, как инструмент анализа для изучения мембранного трафика и динамики транспорта везикул между эндоплазматической сетью и аппаратом Гольджи. [ нужна цитата ]
Брефелдин А встречается в природе в виде кристаллического твердого вещества от белого до почти белого цвета. При растворении образует прозрачный бесцветный раствор. Он растворим в метаноле (10 мг/мл), этаноле (5 мг/мл), ДМСО (20 мг/мл), ацетоне и этилацетате (1 мг/мл) без нагревания. [6] Плохо растворяется в воде (слабо смешивается ). [6] Он продается на коммерческой основе с чистотой 98% или выше. [6] Рекомендуется хранить в сухом месте при температуре -20 °C, вдали от прямых солнечных лучей. Рекомендуемый срок годности для использования составляет 6 месяцев в твердом виде и 1 месяц в виде раствора при хранении в плотно закрытой упаковке при температуре -20 °C. Поскольку соединение горючее, следует избегать загрязнения окислителями во избежание риска возгорания. Прямого контакта также следует избегать. [ нужна цитата ]
В клетках млекопитающих и дрожжей основной мишенью брефелдина А является фактор обмена гуаниновых нуклеотидов (GEF), называемый GBF1 . [7] GBF1 является членом семейства Arf GEF, которые рекрутируются на мембранах Гольджи. [8] Он отвечает за регуляцию Arf1p -GTPase . [8] Это достигается путем преобразования неактивной формы Arf1p, связанной с ВВП, в активную форму, связанную с GTP. [8] Обмен нуклеотидов происходит в каталитическом домене Sec7 GBF1. Активированный Arf1p затем рекрутирует белок оболочки β-COP, субъединицу комплекса COP-I, к рецепторам, связанным с грузом, на мембране. [8] Рекрутирование белков оболочки необходимо для правильного формирования и транспорта пузырьков. Брефелдин А обратимо ингибирует функцию GBF1 неконкурентно, связываясь с комплексом, который он образует с GDP-связанным Arf1p, и предотвращая преобразование в GTP-связанную форму. [8] Отсутствие активного Arf1p предотвращает рекрутирование белков оболочки, что затем в конечном итоге индуцирует слияние соседних мембран ER и Гольджи из-за отсутствия образования пузырьков. Это связано с тем, что отсутствие образования везикул приводит к накоплению белков SNARE в аппарате Гольджи, которые в противном случае были бы связаны с покрытием покрытых белком везикул и удалены вместе с везикулами, как только они отпочковываются. [9] Белки SNARE опосредуют слияние мембран, и предполагается, что описанное накопление SNARE в аппарате Гольджи увеличивает вероятность аберрантного слияния мембраны Гольджи с мембраной ЭР. [9] Коллапс аппарата Гольджи в ЭР вызывает активацию ответа развернутого белка (UPR) (или стресса ЭР ) [10] [11] , что может привести к апоптозу .
Токсикологическое действие брефельдина А еще недостаточно изучено. [12] Сообщалось о некоторых значениях ЛД 50 у животных, включая 250 мг/кг у мышей (межбрюшинно) и 275 мг/кг у крыс (перорально). [12] Как правило, антибиотики -макролиды , которые имеют макроциклическое лактонное кольцо, подобное брефельдину А, вызывают желудочно-кишечный дискомфорт в качестве наиболее распространенного побочного эффекта. [13] Было показано, что некоторые макролиды вызывают аллергические реакции , и, хотя это и редкость, такую возможность в случае брефелдина А пока нельзя игнорировать. [13] Соединение может связываться с гемоглобином и ингибировать поглощение кислорода, что приводит к метгемоглобинемии , форме кислородного голодания, хотя это не подтверждено. [13] Брефельдин А не считается вредным при прямом воздействии на кожу или глаза, за исключением временного раздражения. [13] При вдыхании может вызвать раздражение дыхательных путей . [13]
