Брефельдин А — это противовирусный препарат на основе лактона , вырабатываемый грибком Penicillium brefeldianum . [1] Брефельдин А ингибирует транспорт белков из эндоплазматического ретикулума в комплекс Гольджи косвенно, предотвращая ассоциацию оболочки COP-I [2] с мембраной Гольджи . Брефельдин А изначально был выделен в надежде стать противовирусным препаратом [3], но в настоящее время в основном используется в исследованиях по изучению транспорта белков.
Соединение получило свое название от вида анаморфного грибка рода Penicillium , известного как Eupenicillium brefeldianum , хотя оно встречается у множества видов, охватывающих несколько родов. [4] Впервые оно было выделено из Penicillium decumbens в 1958 году В. Л. Синглтоном, который изначально назвал его Декумбин. [5] Позднее оно было идентифицировано как метаболит Х. П. Сиггсом, который затем продолжил определять химическую структуру соединения в 1971 году. [5] С тех пор было описано несколько успешных методов полного синтеза . [5] Первоначально интерес к исследованию брефельдина А отсутствовал из-за слабой противовирусной активности. [5] Однако после открытия его механизма, включающего нарушение транспорта белка, Такацуки и Тамурой в 1985 году и цитотоксических эффектов, наблюдаемых в некоторых линиях раковых клеток , исследовательские работы были возобновлены. [5] В настоящее время он используется исключительно в исследованиях, в основном как аналитический инструмент для изучения мембранного трафика и динамики транспорта везикул между эндоплазматическим ретикулумом и аппаратом Гольджи. [ необходима ссылка ]
Брефельдин А встречается в природе в виде белого или почти белого кристаллического твердого вещества. При растворении образует прозрачный бесцветный раствор. Растворяется в метаноле (10 мг/мл), этаноле (5 мг/мл), ДМСО (20 мг/мл), ацетоне и этилацетате (1 мг/мл) без нагревания. [6] Он плохо растворяется в воде (слабо смешивается ). [6] Он продается в коммерческих целях с чистотой 98% или выше. [6] Рекомендуется хранить его в сухом виде при температуре -20 °C вдали от прямых солнечных лучей. Его рекомендуемый срок годности для использования составляет 6 месяцев в виде твердого вещества и 1 месяц в виде раствора при плотно закрытом хранении при температуре -20 °C. Поскольку соединение является горючим, следует избегать загрязнения окислителями, чтобы предотвратить риск возгорания. Также следует избегать прямого контакта. [ необходима цитата ]
В клетках млекопитающих и дрожжей основной целью брефельдина А, по-видимому, является фактор обмена гуаниновых нуклеотидов (GEF), называемый GBF1 . [7] GBF1 является членом семейства GEF Arf, которые привлекаются к мембранам аппарата Гольджи. [8] Он отвечает за регуляцию ГТФазы Arf1p . [8] Он делает это посредством преобразования неактивной GDP-связанной формы Arf1p в активную GTP-связанную форму. [8] Обмен нуклеотидами происходит в каталитическом домене Sec7 GBF1. Затем активированный Arf1p привлекает белок оболочки β-COP, субъединицу комплекса COP-I, к рецепторам, связанным с грузом, на мембране. [8] Привлечение белка оболочки необходимо для правильного формирования и транспорта везикул. Брефельдин 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 набор белка оболочки, что затем в конечном итоге вызывает слияние соседних мембран ЭР и Гольджи из-за отсутствия образования везикул. Это происходит потому, что отсутствие образования везикул приводит к накоплению белков SNARE в Гольджи, которые в противном случае были бы связаны с покрытыми белком оболочки везикулами и удалены вместе с везикулами после их отпочкования. [9] Белки SNARE опосредуют слияние мембран, и постулируется, что описанное накопление SNARE в Гольджи увеличивает вероятность аберрантного слияния мембраны Гольджи с мембраной ЭР. [9] Коллапс аппарата Гольджи в ЭР запускает активацию реакции развернутого белка (UPR) (или стресс ЭР ) [10] [11] , что может привести к апоптозу .
Токсические эффекты брефельдина А еще не были подробно изучены. [12] Были зарегистрированы некоторые значения LD 50 для животных, включая 250 мг/кг у мышей (внутрибрюшинно) и 275 мг/кг у крыс (перорально). [12] Как правило, было показано, что антибиотики -макролиды , которые имеют похожее макроциклическое лактонное кольцо с брефельдином А, вызывают желудочно-кишечный дискомфорт как наиболее распространенный побочный эффект. [13] Было показано, что некоторые макролиды вызывают аллергические реакции , и хотя это случается редко, эту возможность в случае брефельдина 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] Он может вызвать раздражение дыхательной системы при вдыхании. [13]
