Alfa-Amanitin - Alpha-Amanitin

α-Amanitin
Struktura alfa-amanitinu.png
Alfa-amanitin-z-xtal-1k83-3D-sticks-skeletal.png
Jména
Ostatní jména
(cyklický L-asparaginyl-4-hydroxy-L-proly- (R) -4,5-dihydroxy-L-izoleucyl-6-hydroxy-2-merkapto-L-tryptophylglycyl-L-izoleucylglycyl-L-cysteinyl) cyklický (4 → 8) -sulfid (R)-S-kysličník.
Identifikátory
3D model (JSmol )
ChEBI
ChemSpider
Informační karta ECHA100.041.287 Upravte to na Wikidata
UNII
Vlastnosti
C39H54N10Ó14S
Molární hmotnost918,97 g / mol
dobrý
Nebezpečí
Hlavní nebezpečíVysoce toxický
Piktogramy GHSGHS06: Toxický
H300, H310, H330, H373
P260, P262, P264, P270, P271, P280, P284, P301 + 310, P302 + 350, P304 + 340, P310, P314, P320, P321, P322, P330, P361, P363, P403 + 233, P405, P501
Pokud není uvedeno jinak, jsou uvedeny údaje o materiálech v nich standardní stav (při 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).
☒N ověřit (co je šekY☒N ?)
Reference Infoboxu

alfa-Amanitin nebo a-amanitin je cyklický peptid z osmi aminokyseliny. Je to možná nejsmrtelnější ze všech amatoxiny, toxiny nalezený v několika druzích houba rod Amanita, z nichž jeden je smrtící čepice (Amanita phalloides) stejně jako ničící anděl, komplex podobných druhů, hlavně A. virosa a A. bisporigera. Vyskytuje se také v houbách Galerina marginata a Conocybe filaris. Ústní LD50 amanitinu je 0,11 mg / kg u potkanů.

Na rozdíl od většiny cyklické peptidy, amatoxiny (a falotoxiny ) jsou syntetizovány na ribozomy. Geny kódující proprotein pro a-amanitin patří do stejné rodiny jako ty, které kódují phallacidin (a phallotoxin ).[1]

Vědecké použití

a-Amanitin je selektivní inhibitor RNA polymeráza II a III ale ne Já.[2][3] Tento mechanismus z něj dělá smrtelný toxin.

a-Amanitin lze také použít ke stanovení, které typy RNA polymerázy jsou přítomny. To se provádí testováním citlivosti polymerázy v přítomnosti a-amanitinu. RNA polymeráza I je necitlivá, RNA polymeráza II je vysoce citlivá (inhibována při 1 μg / ml), RNA polymeráza III je středně citlivá (inhibována při 10 μg / ml) a RNA polymeráza IV je mírně citlivý (inhibovaný při 50 μg / ml).[Citace je zapotřebí ][4][5]

Chemická struktura

a-amanitin je vysoce modifikovaný bicyklický oktapeptid skládající se z vnější a vnitřní smyčky. Vnější smyčku tvoří peptidové vazby mezi karboxylovým koncem aminokyseliny k následujícímu amino konci dalšího zbytku. Vnitřní smyčka je uzavřena tryptathioninovou vazbou mezi 6-hydroxy-tryptofan a cystein. Kromě toho je α-amanitin zdoben modifikovaným aminokyselina boční řetězy (2S,3R,4R) -4,5-dihydroxy-isoleucin, trans-4-hydroxy-prolin, což dává jeho vysokou afinitu k RNA polymeráza II a III.[6]

Detekční techniky

Byly zahrnuty rané metody detekce alfa-amanitinu tenkovrstvá chromatografie (TLC). Ve většině systémů rozpouštědel používaných v TLC by alfa-amanitin a beta-amanitin cestovaly různou rychlostí, což by umožňovalo individuální identifikaci každého toxinu. Další časnou metodou byla Meixnerův test (také známý jako Wielandův test), který by detekoval amatoxiny, ale také přinesl falešně pozitivní výsledky pro některé sloučeniny, jako například psilocin.[7] Elektroforéza v kapilární zóně byl také vyvinut, ale nebyl dostatečně citlivý pro klinické vzorky, ale dostatečný pro extrakty z hub.[8]

Více nedávno, použití vysokotlakou kapalinovou chromatografií (HPLC) se stala upřednostňovanou metodou, která umožňuje lepší rozlišení, reprodukovatelnost a vyšší citlivost.[9] Řadu detektorů lze spárovat s HPLC, například UV nebo hmotnostní spektrometrie.

Již v 80. letech byly testy na bázi protilátek (imunotesty ) byly vyvinuty pro amanitin (ale častěji rozpoznávají amatoxiny, protože protilátky křížově reagují s některými z kongenery ). Nejčasnější imunotesty byly radioimunotesty a poté enzymově vázané imunosorbentní testy (ELISA ). Více nedávno, v roce 2020, na bázi monoklonálních protilátek boční tok Byl vyvinut imunotest (podobný těhotenskému testu), který dokáže rychle a selektivně detekovat amatoxiny v houbách[10] a ve vzorcích moči.[11]

Celková syntéza

Matinkhoo a kol. vymyslel strategie k překonání tří syntetických překážek, které by v roce 2018 poskytly α-amanitin.[12] Za prvé, enantioselektivní syntéza z syntéza peptidů na pevné fázi -kompatibilní (2S,3R,4R) -4,5-dihydroxyisoleucin byl získán v 11 krocích z 2- (benzyloxy) acetaldehydu. Dva klíčové kroky definující stereochemii zahrnují Brownovu krotylaci na (3R,4R) -pozice, a asymetrické Syntéza aminokyselin Strecker na (2S)-α uhlík.[13] Zadruhé, chemoselektivní uzavření vnitřního kruhu fluorocyklizací mezi 6-hydroxytrytofanem a cysteinem bylo dosaženo intra-prstencovou Savige-Fontanovou reakcí. To vyžaduje syntézu peptidů na pevné fázi kompatibilní a kyselinu methyliminodioctovou (MIDA), skupinu chránící bór, ortogonální aminokyselinu v 5 krocích.[12] Jako poslední krok enantioselektivní oxidace na tryptathioninové vazbě bylo dosaženo použitím objemné organické látky oxidační činidlo a optimalizovaný systém rozpouštědel tak, aby poskytoval požadovanou biologickou reaktivitu (R)-enantiomer sulfoxid, vyplnění celková syntéza.

Příznaky otravy

α-Amanitin má neobvykle silnou a specifickou přitažlivost k enzymu RNA polymeráza II. Po požití a absorpci jaterními buňkami se váže na enzym RNA polymeráza II, což účinně způsobuje cytolýza z hepatocyty (jaterní buňky).[14] Několik účinků je hlášeno do 10 hodin; není neobvyklé, že významné účinky trvají až 24 hodin po požití, přičemž toto zpoždění příznaků činí diagnostiku otravy α-amanitinem ještě obtížnější a o to nebezpečnější. Do té doby už je dávno minulost čerpání žaludku by přineslo efektivní výsledek. Průjem a křeče jsou první příznaky, ale ty projdou a dávají falešné známky remise. Typicky 4. až 5. den začíná mít toxin závažné účinky na játra a ledviny, což vede k úplnému selhání systému v obou. Smrt obvykle nastává zhruba týden po požití.[15]

Přibližně 15% z otrávených zemře do 10 dnů a prochází komatózní fází selhání ledvin, selhání jater, jaterní kóma, respirační selhání a smrt. U těch, kteří se uzdraví, hrozí trvalé poškození jater.[16] Diagnóza je obtížná a je stanovena pozorováním klinických příznaků a přítomnosti α-amanitinu v moč. Screening moči je obecně nejužitečnější do 48 hodin po požití. Léčba je hlavně podpůrná (výplach žaludku, aktivní uhlí, tekutá resuscitace ), ale zahrnuje různé léky proti amatoxinům, včetně intravenózních penicilin a cefalosporin deriváty, a v případě většího požití se může rozšířit na ortotopická transplantace jater. Nejspolehlivější metodou léčby otravy amanitiny je okamžité čerpání žaludku ihned po požití; nástup příznaků je však obecně příliš pozdě na to, aby to bylo možné. Chemicky upraveno silibinin, disodná sůl silibinin dihydrogen disukcinátu (obchodní název Legalon SIL) řešení pro IV podání, se používá k léčbě těžké intoxikace hepatotoxický látky jako paracetamol a amanitiny.[17]

Způsob inhibičního působení

α-Amanitin (červený) vázaný na RNA polymerázu II z Saccharomyces cerevisiae (pivovarské kvasnice). Z PDB: 1K83​.[18]

Z krystalové struktury, kterou vyřešili Dr. Bushnell a kol.,[18] α-Amanitin interaguje s můstkovou spirálou RNA polymeráza II (pol. II). Tato interakce narušuje translokaci RNA a DNA potřebnou k vyprázdnění místa pro další kolo syntézy RNA. Přidání α-amanitinu může snížit rychlost translokace pol II na DNA z několika tisíc na několik nukleotidů za minutu,[19][20] ale má malý vliv na afinitu pol II k nukleosid trifosfátu,[21] a stále může být vytvořena fosfodiesterová vazba.[22][23] Můstková šroubovice se vyvinula tak, aby byla flexibilní a její pohyb je nutný pro translokaci polymerázy podél páteře DNA. Vazba a-amanitinu omezuje jeho pohyblivost, a tím zpomaluje translokaci polymerázy a rychlost syntézy molekuly RNA.

Použití v konjugátech protilátka-léčivo

Heidelberg Pharma, GmbH, se sídlem v Ladenburg, Německo, a farmaceutické společnost poskytující předklinické služby v oblasti objevování a vývoje léčiv vyvinula nový konjugát protilátka-lék nebo ADC technologie založená na α-amanitinu.[24] ADC založené na amanitinu prokázaly vynikající aktivitu v nádorových buňkách rezistentních na terapii, buňky exprimující transportéry rezistentní na více léčiv, buňky iniciující nádor a nedělící se buňky v pikomolárních koncentracích.[24]

Unikátní režim akce nebo MOA a-amanitinu se zdá, že činí z konjugátů protilátka-léčivo na bázi amanitinu vhodné toxické užitečné zatížení.[25] Tolerance a terapeutické okno ADC na bázi amanitinu byly stanoveny na různých modelech hlodavců a subhumánních primátů. Kromě toho má amanitin ve vodě rozpustnou strukturu, což vede k konjugátům protilátka-léčivo s nízkou tendencí k agregaci, dokonce i při použití vyšších poměrů léčiva k protilátce nebo DAR.[26][27]

v předklinické myší modely rakovina prostaty, a- (alfa) -amanitin konjugovaný s protilátkou namířenou proti prostatický specifický membránový antigen (PSMA; FOLH1; GCPII) vykázal vysokou protinádorovou aktivitu a způsobil úplnou remisi při jediné i.v. dávky 150 μg / kg toxinu, s ne více než marginálním úbytkem hmotnosti u léčených zvířat. Konjugáty protilátka-lék na bázi amanitinu také s použitím protilátky proti Her2, jako je trastuzumab prokázaly vysokou protinádorovou aktivitu u řady modelů předklinické onkologie navržených ke stanovení účinnosti zkoušeného léčiva při léčbě rakoviny prsu HER2 +. Alfa-amanitin je vysoce aktivní v buňkách rezistentních na léčiva, nezávisle na stavu exprese transportérů rezistentních na více léčiv kvůli své hydrofilní struktuře. Inhibice RNA polymerázy II způsobená vazbou amanitinu vede nejen k apoptóza dělících se buněk, ale také pomalu rostoucích buněk - které jsou často pozorovány u rakoviny prostaty.[28][29]

Viz také

Reference

  1. ^ Hallen HE, Luo H, Scott-Craig JS, Walton JD (listopad 2007). "Rodina genů kódujících hlavní toxiny smrtelných hub Amanita". Sborník Národní akademie věd Spojených států amerických. 104 (48): 19097–101. doi:10.1073 / pnas.0707340104. PMC  2141914. PMID  18025465.
  2. ^ Tým pro kontrolu ADC (2019-03-23). „Co je alfa-amanitin?“. Redakční. Recenze ADC. Citováno 2020-04-17.
  3. ^ Meinecke B, Meinecke-Tillmann S (květen 1993). "Účinky alfa-amanitinu na nukleární zrání prasečích oocytů in vitro". Journal of Reproduction and Fertility. 98 (1): 195–201. doi:10.1530 / jrf.0.0980195. PMID  8345464.
  4. ^ Gao Z, Herrera-Carrillo E, Berkhout B (září 2018). „Aktivita RNA polymerázy II promotorů Pol III typu 3“. Molekulární terapie. Nukleové kyseliny. 12: 135–145. doi:10.1016 / j.omtn.2018.05.001. PMC  6023835. PMID  30195753.
  5. ^ Latchman D (2018-03-29). Kontrola genů. Věnec věnec. ISBN  9781136844201.
  6. ^ Meinecke B, Meinecke-Tillmann S (květen 1993). "Účinky alfa-amanitinu na nukleární zrání prasečích oocytů in vitro". Journal of Reproduction and Fertility. 98 (1): 195–201. doi:10.1530 / jrf.0.0980195. PMID  8345464.
  7. ^ Beuhler M, Lee DC, Gerkin R (srpen 2004). „Meixnerův test při detekci alfa-amanitinu a falešně pozitivních reakcí způsobených psilocinem a 5-substituovanými tryptaminy“. 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 (září 1996). „Analýza amatoxinů alfa-amanitinu a beta-amanitinu v extraktech muchomůrky a tělních tekutinách elektroforézou v kapilární zóně s detekcí fotodiodovým polem“. Journal of Chromatography A. 8. mezinárodní sympozium o vysoce výkonné kapilární elektroforéze, část I. 744 (1–2): 167–76. doi:10.1016/0021-9673(96)00173-2. PMID  8843665.
  9. ^ Walton J (9. května 2018). Cyklické peptidové toxiny muchomůrky a dalších jedovatých hub. Cham, Švýcarsko. ISBN  978-3-319-76822-9. OCLC  1035556400.
  10. ^ Bever CS, Adams CA, Hnasko RM, Cheng LW, Stanker LH (2020-04-17). „Laterální průtoková imunotest (LFIA) pro detekci letálních amatoxinů z hub“. 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 a kol. (Únor 2020). „Rychlá, citlivá a přesná detekce smrtelných amatoxinů v moči v místě péče“. Toxiny. 12 (2): 123. doi:10,3390 / toxiny 12020123. PMC  7076753. PMID  32075251.
  12. ^ A b Matinkhoo K, Pryyma A, Todorovic M, Patrick BO, Perrin DM (květen 2018). "Syntéza hubového toxinu hub-α-amanitinu". Journal of the American Chemical Society. 140 (21): 6513–6517. doi:10.1021 / jacs.7b12698. PMID  29561592.
  13. ^ Mohapatra DK, Das PP, Pattanayak MR, Yadav JS (únor 2010). „Jódem katalyzovaná vysoce diastereoselektivní syntéza trans-2,6-disubstituovaných-3,4-dihydropyranů: aplikace na stručnou konstrukci bicyklického jádra C28-C37 (+) - sorangicinu A“. Chemie. 16 (7): 2072–8. doi:10.1002 / chem.200902999. PMID  20099288.
  14. ^ Michelot D, Labia R (1988). „alfa-Amanitin: možný sebevražedný substrátový toxin zahrnující sulfoxidovou část přemostěného cyklopeptidu“. Metabolismus léků a lékové interakce. 6 (3–4): 265–74. doi:10,1515 / dmdi.1988.6.3-4,265. PMID  3078291. S2CID  23872903.
  15. ^ Mas A (únor 2005). "Houby, amatoxiny a játra". Journal of Hepatology. 42 (2): 166–9. doi:10.1016 / j.jhep.2004.12.003. PMID  15664239.
  16. ^ Benjamin DR. „Amatoxinový syndrom“: 198–214. Citovat deník vyžaduje | deník = (Pomoc) v: Houby: jedy a všeléky - příručka pro přírodovědce, mykology a lékaře. New York: WH Freeman and Company. 1995.
  17. ^ Číslo klinického hodnocení NCT00915681 pro „Intravenózní ostropestřec mariánský (silibinin-legalon) pro selhání jater vyvolané otravou houbami amatoxinem / amanitou“ v ClinicalTrials.gov
  18. ^ A b Bushnell DA, Cramer P, Kornberg RD (únor 2002). „Strukturní základ transkripce: kokrystal alfa-amanitin-RNA polymerázy II v rozlišení 2,8 A“. Sborník Národní akademie věd Spojených států amerických. 99 (3): 1218–22. doi:10.1073 / pnas.251664698. PMC  122170. PMID  11805306.
  19. ^ Chafin DR, Guo H, cena DH (srpen 1995). „Působení alfa-amanitinu během pyrofosforolýzy a prodloužení pomocí RNA polymerázy II“. The Journal of Biological Chemistry. 270 (32): 19114–9. doi:10.1074 / jbc.270.32.19114. PMID  7642577.
  20. ^ Rudd MD, Luse DS (srpen 1996). „Amanitin výrazně snižuje rychlost transkripce ternárními komplexy RNA polymerázy II, ale neinhibuje některé způsoby štěpení transkriptů“. The Journal of Biological Chemistry. 271 (35): 21549–58. doi:10.1074 / jbc.271.35.21549. PMID  8702941.
  21. ^ Cochet-Meilhac M, Chambon P (červen 1974). "Zvířecí DNA závislé RNA polymerázy. 11. Mechanismus inhibice RNA polymeráz B amatoxiny". Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - nukleové kyseliny a syntéza bílkovin. 353 (2): 160–84. doi:10.1016/0005-2787(74)90182-8. PMID  4601749.
  22. ^ Vaisius AC, Wieland T (červen 1982). „Tvorba jediné fosfodiesterové vazby RNA polymerázou B z telecího brzlíku není inhibována alfa-amanitinem.“ Biochemie. 21 (13): 3097–101. doi:10.1021 / bi00256a010. PMID  7104312.
  23. ^ Gu W, Powell W, Mote J, Reines D (prosinec 1993). „Štěpení rodící se RNA zastavenou RNA polymerázou II nevyžaduje předřazenou translokaci elongačního komplexu na DNA“. The Journal of Biological Chemistry. 268 (34): 25604–16. PMC  3373964. PMID  7503982.
  24. ^ A b "Alfa Amanitin". Recenze ADC / Časopis konjugátů protilátek a drog. ISSN  2327-0152. Citováno 26. května 2017.
  25. ^ Redakční tým ADC Review. „Co jsou konjugáty protilátka-lék?“. Recenze ADC / Časopis konjugátů protilátek a drog. ISSN  2327-0152. Citováno 26. května 2017.
  26. ^ Moldenhauer G, Salnikov AV, Lüttgau S, Herr I, Anderl J, Faulstich H (duben 2012). „Terapeutický potenciál monoklonální protilátky proti epitelové buněčné adhezi konjugované s monoklonální protilátkou proti karcinomu pankreatu“. Journal of the National Cancer Institute. 104 (8): 622–34. doi:10.1093 / jnci / djs140. PMID  22457476.
  27. ^ Hechler T, Kulke M, Müller C, Pahl A, Anderl J (2014). Konjugáty protilátka-léčivo založené na amanitinu cílené na prostatický membránový antigen PSMA. Plakát # 664. Výroční zasedání AACR. doi:10.1158 / 1538-7445.AM2014-664.
  28. ^ Hechler T, Kulke M, Müller C, Pahl A, Anderl J (2015). ADC založené na amanitinu se zlepšeným terapeutickým indexem. Plakát # 633. Výroční zasedání AACR.
  29. ^ Anderl J, Faulstich H, Hechler T, Kulke M (2013). Konjugovaná protilátka-lék užitečné zatížení. Metody v molekulární biologii. 1045. Clifton, NJ, s. 51–70. doi:10.1007/978-1-62703-541-5_4. ISBN  978-1-62703-540-8. PMID  23913141.

externí odkazy