Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Продигиозин
Prodigiosin.svg
Имена
Название ИЮПАК
4-Метокси-5 - [( Z ) - (5-метил-4-пентил-2 H- пиррол-2-илиден) метил] -1 H , 1 ' H -2,2'-бипиррол
Идентификаторы
  • 82-89-3 проверятьY
3D модель ( JSmol )
ЧЭБИ
ЧЭМБЛ
ChemSpider
MeSHПродигиозин
UNII
  • InChI = 1S / C20H25N3O / c1-4-5-6-8-15-11-16 (22-14 (15) 2) 12-19-20 (24-3) 13-18 (23-19) 17- 9-7-10-21-17 / ч7,9-13,21,23H, 4-6,8H2,1-3H3 / b16-12 + проверятьY
    Ключ: SZXDNGVQRDTJSD-FOWTUZBSSA-N проверятьY
  • InChI = 1 / C20H25N3O / c1-4-5-6-8-15-11-16 (22-14 (15) 2) 12-19-20 (24-3) 13-18 (23-19) 17- 9-7-10-21-17 / ч7,9-13,21,23H, 4-6,8H2,1-3H3 / b16-12 +
    Ключ: SZXDNGVQRDTJSD-FOWTUZBSBS
  • CCCc3cc (= Cc2 [nH] c (c1ccc [nH] 1) cc2OC) nc3C
Характеристики
C 20 H 25 N 3 O
Молярная масса323,440  г · моль -1
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
Ссылки на инфобоксы

Продигиозин - красный краситель, вырабатываемый многими штаммами бактерии Serratia marcescens , [1] [2], а также другими грамотрицательными гамма-протеобактериями, такими как Vibrio Psychoerythrus и Hahella chejuensis . Он отвечает за розовый оттенок, который иногда встречается в грязи, которая накапливается на фарфоровых поверхностях, таких как ванны, раковины и унитазы. Он относится к семейству соединений продигининов, которые продуцируются некоторыми грамотрицательными гамма-протеобактериями, а также некоторыми грамположительными актинобактериями (например, Streptomyces coelicolor ). [3] Имяпродигиозин происходит от удивительного ( т. е. чего-то чудесного).

Вторичный метаболит [ править ]

Продигиозин - вторичный метаболит Serratia marcescens . Поскольку его легко обнаружить, он использовался в качестве модельной системы для изучения вторичного метаболизма. Давно известно, что производство продигиозина усиливается за счет ограничения фосфатов. Было показано, что в условиях низкого содержания фосфата пигментированные штаммы вырастают до более высокой плотности, чем непигментированные штаммы. [4]

Религиозная функция [ править ]

Способность пигментированных сортов Serratia marcescens расти на хлебе привела к возможному объяснению средневековых чудес пресуществления, в которых евхаристический хлеб превращается в Тело Христово . Такие чудеса привели к тому, что Папа Урбан IV учредил праздник Тела Христова в 1264 году. Это произошло после празднования мессы в Больсене в 1263 году под руководством богемского священника, который сомневался в пресуществлении . [3]Во время мессы казалось, что евхаристия истекала кровью, и каждый раз, когда священник вытирал кровь, появлялось больше. Это событие отмечается на фреске Папского дворца в Ватикане , написанной Рафаэлем . [5]

Биологическая активность [ править ]

Продигиозин вновь привлек внимание [3] [6] из- за его широкого спектра биологических активностей, включая противомалярийные, [7] противогрибковые, [8] иммунодепрессивные [9] и антибиотические средства. [10] Он, пожалуй, наиболее известен своей способностью запускать апоптоз злокачественных раковых клеток. Точный механизм этого ингибирования очень сложен и полностью не выяснен, но может включать в себя несколько процессов, включая ингибирование фосфатазы, опосредованное медью расщепление двухцепочечной ДНК или нарушение градиента pH через трансмембранный транспорт ионов H + и Cl-. [11]В результате продигиозин является очень многообещающим препаратом и в настоящее время проходит доклинические исследования для лечения рака поджелудочной железы. [12] Недавно было обнаружено, что продигиозин обладает отличной активностью против Borrelia burgdorferi в стационарной фазе , возбудителя болезни Лайма . [13]

Производство [ править ]

Биосинтез [ править ]

Химические трансформации и кластеры генов для путей биосинтеза продигинина [14]
Рисунок 1: Структура продигиозина 1 с выделением пиррольных колец A, B и C

Биосинтез продигиозина [15] [16] и родственных ему аналогов , продигининов [3] [14] включает конвергентное связывание трех колец пиррольного типа (обозначенных A, B и C на рисунке 1) из L-пролина, L- серин, L-метионин, пируват и 2-октеналь. [17]

Кольцо A синтезируется из L-пролина посредством пути нерибосомальной пептид-синтазы (NRPS) (рисунок 2), где пирролидиновое кольцо окисляется с флавинадениндинуклеотидом (FAD + ) в качестве кофермента с образованием пиррольного кольца A. На первой стадии , пролин присоединяется к белку-носителю пептидила (PCP), называемому pigG, под действием фермента pigI, а затем фермент pigA выполняет окисление.

Затем кольцо A расширяется по пути поликетидсинтазы, чтобы включить L-серин в кольцо B (рис. 3). Кольцо Фрагмент передается от белка - носителя пептидил (PCP) к ацил белка - носителя (ACP) с помощью кето-синтазы (KS) домена, с последующим переходом к малонил-АСР с помощью decarboxylative Клайзена конденсации , катализируемой ферментом pigJ . Затем этот фрагмент способен реагировать с замаскированным карбанионом, образованным в результате декарбоксилирования L-серина, опосредованного пиридоксальфосфатом (PLP), который циклизуется в реакции дегидратации с образованием второго пиррольного кольца. Затем этот интермедиат модифицируют окислением первичного спирта до альдегида, катализируемого PigMи метилирование (которое включает метильную группу из L-метионина на спирт в 6-положении), катализируемое pigF и pigN . Это дает сердцевинную кольцевую структуру AB, готовую к дальнейшим превращениям, в том числе в тамбджамины [18], а также в продигинины.

Кольцо C образуется из опосредованного тиаминпирофосфатом (TPP) декарбоксилирующего присоединения пирувата к 2-октеналю, катализируемого pigD . Затем PigE превращает промежуточное соединение в амин (с использованием аминокислоты и PLP), готового для внутримолекулярной конденсации. PigB окисляет образовавшееся кольцо, используя кислород и FAD + , с образованием пиррола.

Наконец, эти две части объединяются посредством pigC и его кофактора аденозинтрифосфата (АТФ) в реакции дегидратации, которая устанавливает конъюгированную систему во всех трех кольцах и завершает синтез продигиозина.

Лаборатория [ править ]

Подробности первого полного синтеза продигиозина были опубликованы в 1962 году, подтверждая химическую структуру. Как и в случае с биосинтезом, ключевым промежуточным продуктом был альдегид AB, показанный на рисунке 5. [19] Этот альдегид впоследствии был получен другими методами и использован для производства продигиозина и родственных природных продуктов. [16]

Использует [ редактировать ]

Возможное фармацевтическое использование продигиозина или его использование в качестве красителя привело к исследованиям его производства из Serratia marcescens , возможно, после генетической модификации . [20]

См. Также [ править ]

  • Обатоклакс , экспериментальный препарат со сходной химической структурой

Ссылки [ править ]

  1. ^ Bennett JW, Bentley R (2000). «Видение красного: история продигиозина». Adv Appl Microbiol . Успехи прикладной микробиологии. 47 : 1–32. DOI : 10.1016 / S0065-2164 (00) 47000-0 . ISBN 9780120026470. PMID  12876793 .
  2. ^ Ю, Виктор Л. (1979). « Serratia marcescens - историческая перспектива и клинический обзор». Медицинский журнал Новой Англии . 300 (16): 887–893. DOI : 10.1056 / NEJM197904193001604 . PMID 370597 . 
  3. ^ a b c d Williamson NR, Fineran PC, Gristwood T, Leeper FJ, Salmond GP (2006). «Биосинтез и регуляция производных бактерий» . Обзоры природы микробиологии . 4 (12): 887–899. DOI : 10.1038 / nrmicro1531 . PMID 17109029 . S2CID 11649828 .  
  4. ^ М. Тодд-Гуай и PH Демчик. 1995. Роль продигиозина в дефиците фосфатов Serratia marcescens . Резюме ежегодного собрания Американского общества микробиологов.
  5. ^ "Месса в Больсене Рафаэлем" . Музеи Ватикана . Проверено 18 августа 2017 .
  6. ^ Williamson NR, Fineran PC, Gristwood T, Chawrai SR, Leeper FJ, Салмонд GP (2007). «Противораковые и иммунодепрессивные свойства продигининов бактерий». Future Microbiol . 2 (6): 605–618. DOI : 10.2217 / 17460913.2.6.605 . PMID 18041902 . 
  7. Перейти ↑ Castro, AJ (1967). «Противомалярийная активность продигиозина». Природа . 213 (5079): 903–904. Bibcode : 1967Natur.213..903C . DOI : 10.1038 / 213903a0 . PMID 6030049 . S2CID 4221849 .  
  8. ^ Берг, Г. Разнообразие противогрибковых и связанных с растениями штаммов Serratia plymuthica. J. Appl. Microbiol. 88, 952–960 (2000).
  9. ^ Magae, J., Miller, MW, Nagai, K. & Shearer, GM Эффект метациклопродигиозина, ингибитора Т-клеток-киллеров на пересадке кожи и сердца мыши. J. Antibiot. (Токио) 49, 86–90 (1996).
  10. ^ Катаока, Т .; и другие. (1995). «Продигиозин 25-C разъединяет Н + -АТФазу вакуолярного типа, ингибирует подкисление вакуолей и влияет на процессинг гликопротеина». FEBS Lett . 359 (1): 53–59. DOI : 10.1016 / 0014-5793 (94) 01446-8 . PMID 7851530 . S2CID 30504320 .  
  11. ^ Rastogi, S .; и другие. (2013). «Синтетические продигиозены и влияние замены С-кольца на расщепление ДНК, трансмембранный транспорт хлоридов и основность». Орг. Biomol. Chem . 11 (23): 3834–3845. DOI : 10.1039 / c3ob40477c . PMID 23640568 . 
  12. ^ Perez-Tomas, R .; Винас, М. (2010). «Новые взгляды на противоопухолевые свойства продигининов». Curr. Med. Chem . 17 (21): 2222–2231. DOI : 10.2174 / 092986710791331103 . PMID 20459382 . 
  13. ^ Фэн, Цзе; Ши, Ванлян; Чжан, Шо; Чжан, Ин (3 июня 2015 г.). «Идентификация новых соединений с высокой активностью против стационарной фазы Borrelia burgdorferi из коллекции соединений NCI» . Новые микробы и инфекции . 4 (5): e31–. DOI : 10.1038 / emi.2015.31 . PMC 5176177 . PMID 26954881 .  
  14. ^ a b Сакаи-Кавада, Фрэнсис Э .; ИП, Кортни Дж .; Hagiwara, Kehau A .; Авайя, Джонатан Д. (2019). «Биосинтез и биоактивность аналогов продигинина у морских бактерий, псевдоальтеромонад: мини-обзор» . Границы микробиологии . 10 : 1715 DOI : 10,3389 / fmicb.2019.01715 . PMC 6667630 . PMID 31396200 .  
  15. ^ Уолш, Кристофер Т .; Гарно-Цодикова, Сильви ; Ховард-Джонс, Анналейз Р. (2006). «Биологическое образование пирролов: логика природы и ферментативный механизм». Отчеты о натуральных продуктах . 23 (4): 517–31. DOI : 10.1039 / B605245M . PMID 16874387 . 
  16. ^ а б Ху, Деннис X .; Withall, Дэвид М .; Challis, Gregory L .; Томсон, Риган Дж. (2016). «Структура, химический синтез и биосинтез натуральных продуктов продигинина» . Химические обзоры . 116 (14): 7818–7853. DOI : 10.1021 / acs.chemrev.6b00024 . PMC 5555159 . PMID 27314508 .  
  17. ^ Р. Каспи (2014-08-14). «Путь: биосинтез продигиозина» . База данных MetaCyc Metabolic Pathway . Проверено 1 апреля 2021 .
  18. ↑ Brass, Hannah UC; Klein, Andreas S .; Найхольт, Силке; Классен, Томас; Пьетрушка, Йорг (2019). «Конденсирующие ферменты из Pseudoalteromonadaceae для синтеза продигинина» . Расширенный синтез и катализ . DOI : 10.1002 / adsc.201900183 .
  19. ^ Рапопорт, Генри .; Уилсон, Клайд Д. (1962). «Получение и свойства некоторых метоксипирролов». Журнал Американского химического общества . 84 (4): 630–635. DOI : 10.1021 / ja00863a025 .
  20. ↑ Yip, Chee-Hoo; Яркони, Орр; Аджиока, Джеймс; Ван, Киев-Лиан; Натан, Шейла (2019). «Последние достижения в синтезе высокого уровня перспективного клинического препарата продигиозина» . Прикладная микробиология и биотехнология . 103 (4): 1667–1680. DOI : 10.1007 / s00253-018-09611-Z . PMID 30637495 . S2CID 58004883 .