Destruxina
 |
Aquest article està inacabat. L'estan elaborant alguns alumnes i forma part d'un treball de classe o viquiprojecte. |
Les destruxines (dtxs) o hexadepsipèptids cíclics són metabòlits secundaris sintetitzats i excretats per fongs entomopatògens del gènere Beauveria, Metarhizium i d’altres relacionats.[1] Aquest tipus de pèptids no ribosomals (PNR) estan constituïts per un àcid α-hidroxi i cinc residus d’aminoàcids.[2]
Realitzen una gran varietat d’activitats biològiques però són coneguts per les seves qualitats insecticides, fitotòxiques[1], antitumorals, antivirals, immunosupressores, citotòxiques i amb efectes antiproliferatius.[3] Són capaces d’inhibir la síntesis d’ADN, d’ARN i de proteïnes en les cèl·lules d’insectes, així com la secreció de fluids pel tub de Malpighi en la Schistocerca gregaria.[1]
Història
[modifica]Les destruxines van ser reportades per primera vegada l’any 1961, quan els investigadors van començar a estudiar els efectes dels fongs entomopatògens sobre els insectes. L’espècie de fong entomopatogen del qual es van aïllar per primer cop aquests metabòlics fou l’Oospora destructor, d’aquí el nom “destruxina”.[4]
Composició química
[modifica]Les destruxines són hexapeptidases formades per la composició d’un α-hidroxiàcid i cinc residus d’àminoàcids.[4]Les diferències en la composició de les destruxines es divideixen en 6 grups, de la A a la F. Dintre d’aquests grups es generen més subdivisions.
Síntesi
[modifica]Les destruxines es sintetitzen quan els fongs entomopatògens invaeixen un insecte hoste, just després de la penetració del fong dins d’aquest. La síntesi d’aquests metabòlits és una de les vies que té el fong per superar els mecanismes de defensa de l’insecte: les destruxines degraden elements del sistema immune humoral de l’insecte, causant-li paràlisis i dificultant la seva capacitat per alimentar-se i moure’s.[5] És per aquest motiu que s’han convertit en una eina important en el control biològic de plagues.[6]
La síntesis d'aquestes toxines es pot donar de forma natural per mitjà dels fongs entomopatògens o amb una síntesis química. La segona és la més utilitzada per a la investigació ja que pot resultar complicat aïllar les destruxines dels seus respectius fongs. Químicament aquestes toxines es produeixen per la ciclació intramolecular de la cadena polipeptídica combinant els aminoàcids intactes amb els seus residus d'àcid carboxílic.[7]
Activitats de les destruxines
[modifica]La destruxina pot:
- Causar paràlisi tetànica o mort d'un insecte quan aquest és infectat per un fong. La destruxina indueix la despolarització de la membrana cel·lular deguda a l'obertura dels canals de calci.
- Provoca canvis de senyalització amb l'activació fosforilativa de certes proteïnes en línies cel·lulars de lepidòpters i humans.
- Causar canvis morfològics i citoesquelètics en els plasmatòcits d'insectes in vitro. Aquests canvis afecten negativament a les respostes immunitaries cel·lulars dels insectes.
- També tenen activitats biològiques contra els que no son insectes, com les cèl·lules de leucemia dels mamífers i els limfòcits de la melsa.[8]
- L'activitat de les destruxines es veu afectada per les cadenes metabòliques secundàries del nitrogen. Aquestes, produeixen metabòlits primaris que indueixen l'activació d'un gen no-ribosomal PES, que està directament associat amb la producció d'aquestes toxines pels seus fongs corresponents.[2]
Tipus
[modifica]Fins al moment s'han aïllat fins a 44 derivats de destruxines provinents de fongs diferents. Tot i així, les més estudiades i conegudes són les destruxines A, B i E.[2]
Destruxina A
[modifica]La destruxina A, juntament amb la destruxina B, és un dels principals metabòlits secundaris produïts per el fong entomopatogen Metarhizium anisopliae. Té activitat antiviral, insecticida i antiproliferativa.
La destruxina A poseeix la capacitat d'unir-se a múltiples proteïnes, especialment les relacionades amb el sistema immunitari, el creixement i el desenvolupament. D'entre elles, la proteïna d'unió a l'hormona juvenil (JHBP). La unió de la dtx A a les proteïnes produeix canvis conformacionals i en conseqüència, canvis funcionals.[5]
També afecta la contracció muscular, suprimeix els efectes de la immunitat de l'hemolinfa[5] i indueix el caos d'equilibri iònic en els hemòcits dels insectes.[9]
Destruxina B
[modifica]La destruxina B és un antibiòtic ciclopeptídic, que s'aïlla del fong entomapatògen Metarhizium anisopliae, amb activitats insecticides i anticancerígenes.[10]
La destruxina B inhibieix la ATPasa de tipus vacuolar (V-ATPasa) de forma específica i dependent de la dosis entre les ATPases examinades. A més a més, són capaces de bloquejar l’acidificació d’òrganuls intracel·lulars. Aquesta, té una activitat inhibidora molt similar a la Bafilomysina A1 i a la Filomysina, tot i que de forma molt més feble. Un avantatge d’aquests tipus de destruxines és que el seu mecanisme és reversible pel que permet estudiar les funcions de la V-ATPasa en la fisiologia de la cèl·lula.[11]
Aquesta toxina té propietats antitumorals i de formació de colònies. Aquest fet, ha permès el seu estudi per tractar cèl·lules tumorals, ja que permet suprimir la capacitat iniciadora dels tumors i d'inhibir el seu creixement.[12]
Arrel d'aquestes qualitats, també s'ha observat que la destruxina actua contra les cèl·lules tumorals induint la apoptosis de la cèl·lula mitjançant l'augment de l'expressió de la molècula proapoptòtica PUMA i la disminució de l'expressió de la molècula antiapoptòtica Mcl-1.[10]
Podem identificar aquesta toxina per la seva aparença a pols blanca i la seva solubilitat en Diclorometà (DMSO).[13]
Destruxina E
[modifica]La destruxina E és un depsipèptid cíclic que consta de dinou membres, cadascun d´ells format per cinc aminoàcids (prolina, isoleucina, NMe-valina, NMe-alanina i beta-alanina), a més d´un alfa-hidroxiácido.
Dentre totes les destruxines, la destruxina E es caracteritza per la seva potent inhibició de les V-ATPasas, que formen part de les membranes dórganuls com els lisosomes. Les V-ATPasas tenen la funció d'acidificar els compartiments intracel·lulars, així com el control de l'entorn tumoral mitjançant l'extrusió de protons.
La destruxina E (igual que la destruxina B) té una funció inhibitòria i reversible en la formació de forats als osteoclasts, sense arribar a alterar-ne els processos de supervivència i diferenciació. A més, aquestes mateixes molècules poden induir canvis morfològics en cèl·lules multinucleades similars als osteoclasts.[14]
Metabolisme de les destruxines
[modifica]Com hem dit amb anterioritat, les destruxines són toxines capaces d'infectar. Tot i així, hi ha plantes que en són resistents.
Un dels exemples més estudiats en aquest àmbit és la destruxina B. Aquesta, pot ser neutralitzada per alguns tipus de plantes que contenen un gen específic que sintetitza la DB hidroxilasa. El recorregut metabòlic que es creu comença amb la hidroxilació de la DB (hidroxi DB), a continuació aquesta glucosilada (beta-D-glucosil hidroxi DB) i finalment manolil-derivada ((6′-O-malonyl) β-d-glucopiranosil hydroxy DB). Gràcies a aquestes configuracions, la toxicitat d'aquestes destruxines disminueix exponencialment i en alguns casos desapareix.[7]
Referències
[modifica]- ↑ 1,0 1,1 1,2
- ↑ 2,0 2,1 2,2 «Shibboleth Authentication Request». [Consulta: 30 octubre 2024].
- ↑ Liu, Bing-Lan; Tzeng, Yew-Min «Development and applications of destruxins: A review». Biotechnology Advances, 30, 6, 01-11-2012, pàg. 1242–1254. DOI: 10.1016/j.biotechadv.2011.10.006. ISSN: 0734-9750.
- ↑ 4,0 4,1 Soledade, M «Phytochemistry». The destruxins: synthesis, biosynthesis, biotransformation, and biological activity, 14-10-2001.
- ↑ 5,0 5,1 5,2 Hu, Hongwang; Yin, Xuyu; Pang, Suyun; Jiang, Yali; Weng, Qunfang «Mechanism of destruxin a inhibits juvenile hormone binding protein transporting juvenile hormone to affect insect growth». Pesticide Biochemistry and Physiology, 197, 01-12-2023, pàg. 105654. DOI: 10.1016/j.pestbp.2023.105654. ISSN: 0048-3575.
- ↑ Hernández Saiz, Alejandra Irene. Análisis de la dinámica de los microtúbulos en el hongo entomopatógeno Metarhizium brunneum (tesi) (en español). México: Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, 2022, p. 22.
- ↑ 7,0 7,1 «Shibboleth Authentication Request». [Consulta: 3 novembre 2024].
- ↑ Pal, Subhamoy; St. Leger, Raymond J.; Wu, Louisa P. «Fungal Peptide Destruxin A Plays a Specific Role in Suppressing the Innate Immune Response in Drosophila melanogaster*». Journal of Biological Chemistry, 282, 12, 23-03-2007, pàg. 8969–8977. DOI: 10.1074/jbc.M605927200. ISSN: 0021-9258.
- ↑ Wang, Jingjing Destruxin A Interacts with Aminoacyl tRNA Synthases in Bombyx mori, 7-2021.
- ↑ 10,0 10,1 Wu, Chun-Chi; Chen, Tzu-Hsiu; Liu, Bing-Lan; Wu, Li-Chen; Chen, Yung-Ching «Destruxin B Isolated from Entomopathogenic Fungus Metarhizium anisopliae Induces Apoptosis via a Bcl-2 Family-Dependent Mitochondrial Pathway in Human Nonsmall Cell Lung Cancer Cells». Evidence-Based Complementary and Alternative Medicine: eCAM, 2013, 2013, pàg. 548929. DOI: 10.1155/2013/548929. ISSN: 1741-427X. PMC: 3800607. PMID: 24204395.
- ↑ Muroi, M.; Shiragami, N.; Takatsuki, A. «Destruxin B, a specific and readily reversible inhibitor of vacuolar-type H(+)-translocating ATPase». Biochemical and Biophysical Research Communications, 205, 2, 15-12-1994, pàg. 1358–1365. DOI: 10.1006/bbrc.1994.2815. ISSN: 0006-291X. PMID: 7802670.
- ↑ Wu, Szu-Yuan; Huang, Yan-Jiun; Tzeng, Yew-Min; Huang, Chi-Ying F.; Hsiao, Michael «Destruxin B Suppresses Drug-Resistant Colon Tumorigenesis and Stemness Is Associated with the Upregulation of miR-214 and Downregulation of mTOR/β-Catenin Pathway». Cancers, 10, 10, 25-09-2018, pàg. 353. DOI: 10.3390/cancers10100353. ISSN: 2072-6694. PMC: 6209980. PMID: 30257507.
- ↑ «CAS 2503-26-6 Destruxin B - BOC Sciences» (en anglès). [Consulta: 1r novembre 2024].
- ↑ Nakagawa, H; Takami, M; Udagawa, N; Sawae, Y; Suda, K «Destruxins, cyclodepsipeptides, block the formation of actin rings and prominent clear zones and ruffled borders in osteoclasts». Bone, 33, 3, 01-09-2003, pàg. 443–455. DOI: 10.1016/S8756-3282(03)00201-1. ISSN: 8756-3282.