Azaphilony, biologicky aktivní metabolity hub

Jiří Patočka

     Houby (Fungi), zejména ty mikroskopické (Mikromyceta), jsou producenty obrovského množství chemických substancí. Naprostá většina z nich vykazuje významné biologické aktivity, z nichž některé jsou již dlouho využívány v lidové medicíně afrických a asijských zemí. Ani moderní medicína se už bez některých látek přírodního původu neobejde a člověk vynakládá mnoho prostředku na to, aby z přírodních zdrojů izoloval a identifikoval nové typy molekul a v laboratorních testech pak prověřil jejich biologickou aktivitu.

     Z hub byly izolovány již tisíce sloučenin a další čekají na svůj objev. Po stránce chemické to jsou zejména různé organické kyseliny a jiné oxo-deriváty, aromatické látky, polyeny a polyyny, polyketidy, chinony, xanthony a flavonoidy, terpeny, polysacharidy a lipopolysacharidy, steroidy, makrolidy, heterosloučeniny dusíku, kyslíku a síry, a další a další látky. Patří mezi ně i skupina látek zvaných azaphilony, které někteří autoři řadí mezi polyketidy. Tyto sekundární metabolity hub jsou většinou isochromenové pigmenty s pyron-chinonovou strukturou a větším množstvím atomů kyslíku. Název azaphilony získaly proto, že mají vysokou afinitu k látkám, které mají v molekule dusík ve formě amino-skupiny. S takovými látkami tyto pigmenty reagují za vzniku červeně nebo purpurově zbarvených derivátů gama-pyridonu. Azaphilony reagují nejen s amoniakem a různými alkylaminy, ale i s aminokyselinami, peptidy, proteiny a nukleovými kyselinami.
     Azaphilony vykazují řadu biologických účinků, z nichž nejvýznamnější jsou antimikrobiální, antifungální, antivirové, antioxidační, cytotoxické, nematocidní a protizánětlivé (Gao et al., 2013). Jako příklad různých typů azaphilonů lze uvést strukturně jednoduchý ascochitin, poněkud složitější mitorubrin nebo chaetoviridin a strukturně složitý chlorofusin.

Ascochitin
     Ascochitin, 3-sec-butyl-6-hydroxy-4-methyl-8-oxo-8H-isochromen-7-karboxylová kyselina, je toxický sekundárním metabolitem hub čeledi Ascochyta (Galbraith et al., 1971; Foremska et al., 1990), které jsou rostlinnými patogeny např. pro hrách setý (Pisum sativum) nebo bob obecný (Vicia faba) (Marcinkowska et al., 1991). Ascochitin je fytotoxická látka (Nakanishi a Oku, 1969), a je patogenním faktorem houby Ascochyta pisi, která je původcem strupovitosti hrachu (Lahola, 1990). Ascochitin inhibuje proteinfosfatázy (Seibert et al., 2006) a je jedovatý i pro živočichy (Carr et al., 2014).

Mitorubrin,

(7R)-7-Methyl-6,8-dioxo-3-[(1E)-1-propen-1-yl]-7,8-dihydro-6H-isochromen-7-yl 2,4-dihydroxy-6-methylbenzoat, byl poprvé izolován z plísně Penicillium rubrum (Buechi et al., 1965; Chong et al., 1971) a později i z ascomycet (Suzuki et al., 1999). Mitorubrin je antibiotikum z protiplísňovým účinkem a antifungální aktivitu vykazují i jeho četné deriváty a analoga (Stadler et al., 2006; Li et al., 2010; Yamazaki et al., 2010).

Chaeteoviridiny 

byly izolovány z houby Chaetomium globosum. Jsou známy dva chaetoviridiny, A a B, a oba mají vysokou antifungální aktivitu. Chaetoviridin A je účinnější než chaetoviridin B (Park et al., 2005).

Chlorofusin
Chlorofusin je cyklický peptid izolováný Williamsem a spol. v roce 2001 z plísně rodu Fusarium - Microdochium caespitosum (Duncan et al., 2001). Blokluje interakci proteinu p53 s onkogenem MDM2 (Duncan et al., 2003) a zvýšená exprese tohoto onkogenu vede k ubikvitinylaci nádorového supresoru p53 a k jeho degradaci prostřednictvím proteasomu 26S (Bhattacharjee et al., 2014). Tímto způsobem je p53 často inaktivován v lidských nádorech. Aby mohl být p53 účinně likvidován proteinem MDM2, vyžaduje to přítomnost tří funkčních domén proteinu MDM2: 1 - N-koncové domény, která je zodpovědná za vazbu k p53, 2 - C-koncové RING domény, která umožňuje vazbu enzymů ubikvitinylační kaskády; 3 - centrální kyselé domény, která je vazebným místem mnoha interagujících partnerů proteinu MDM2 a je proto jeho důležitou regulační oblastí (Clark et al., 2009). Chlorofusin se váže na N-koncovou doménu a blokuje tak interakci MDM2-p53 (Duncan et al., 2003). Další informace na http://www.toxicology.cz/modules.php?name=News&file=article&sid=528

Literatura
Bhattacharjee P, Mazumdar M, Guha D, Sa G. Ubiquitin–Proteasome System in the Hallmarks of Cancer. In Role of Proteases in Cellular Dysfunction (pp. 159-186). Springer New York, 2014.
Buechi G, White JD, Wogan GN. Tthe structures of mitorubrin and mitorubrinol. J Am Chem Soc. 1965; 87: 3484-3489.
Carr G, Berrue F, Klaiklay S, Pelletier I, Landry M, Kerr RG. (2014). Natural products with protein tyrosine phosphatase inhibitory activity. Methods 2014; 65(2): 229-238.
Clark RC,  Lee SY, Searcey M, Boger DL.  The isolation, total synthesis and structure elucidation of chlorofusin, a natural product inhibitor of the p53–MDM2 protein–protein interaction Nat Prod Rep. 2009; 26: 465-477.
Duncan SJ, Cooper MA, Williams DH. Binding of an inhibitor of the p53/MDM2 interaction to MDM2. Chem Commun (Camb). 2003; (3): 316-317.
Duncan SJ, Grüschow S, Williams DH, McNicholas C, Purewal R, Hajek M, Gerlitz M,  Martin S, Wrigley SK, Moore M. Isolation and structure elucidation of Chlorofusin, a novel p53-MDM2 antagonist from a Fusarium sp. J Am Chem Soc. 2001; 123(4): 554-560.
Foremska E, Marcinkowska J, Chelkowski J. Formation of ascochitine by plant pathogens of the genus Ascochyta. Mycotoxin Res. 1990; 6(2): 93-97.
Galbraith MN, Whalley WB. The chemistry of fungi. LIX. The synthesis of ()-ascochitine. J Chem Soc Perkin 1. 1971; 21: 3557-3559.
Gao JM, Yang SX, Qin JC. (2013). Azaphilones: chemistry and biology. Chem Rev. 2013; 113(7): 4755-4811.
Chong R, Gray RW, King RR, Whalley WB. The chemistry of fungi. LXII. The synthesis of ( )-mitorubrin, a metabolite of Penicillium rubrum. J Chem Soc Perkin 1. 1971; 21: 3571-3575.
Lahola J.: Luskoviny – pěstování a využití. SZN, Praha, 1990, 1 – 224.
Li LQ, Yang YG, Zeng Y, Zou C, Zhao PJ. A new azaphilone, kasanosin C, from anendophytic Talaromyces sp. T1BF. Molecules. 2010; 15(6): 3993-3997.
Marcinkowska J, Klos B, Shcherbakova A. Ascochitine production by fungi responsible for Ascochyta diseases of pea. J Phytopathol. 1991; 131(3), 253-258.
Nakanishi T, Oku H. Mechanism of selective toxicity: absorption and detoxication of an antibiotic, ascochitine, by sensitive and insensitive fungi. Phytopathology. 1969; 59(11): 1563-1565.
Park JH, Choi GJ, Jang KS, Lim HK, Kim HT, Cho KY, Kim JC. Antifungal activity against plant pathogenic fungi of chaetoviridins isolated from Chaetomium globosum. FEMS Microbiol Lett. 2005; 252(2): 309-313.
Seibert SF, Eguereva E, Krick A, Kehraus S, Voloshina E, Raabe G, Fleischhauer J, Leistner E, Wiese M, Prinz H, Alexandrov K, Janning P, Waldmann H, König GM. Polyketides from the marine-derived fungus Ascochyta salicorniae and their potential to inhibit protein phosphatases. Org Biomol Chem. 2006; 4(11): 2233-2240.
Stadler M, Quang DN, Tomita A, Hashimoto T, Asakawa Y. Changes in secondary metabolism during stromatal ontogeny of Hypoxylon fragiforme. Mycol Res. 2006; 110(Pt 7): 811-820.
Suzuki S, Hosoe T, Nozawa K, Yaguchi T, Udagawa Si, Kawai Ki. Mitorubrin derivatives on ascomata of some talaromyces species of ascomycetous fungi. J Nat  Prod. 1999; 62(9): 1328-1329.
Yamazaki H, Omura S, Tomoda H. 6'-Hydroxy-3'-methoxy-mitorubrin, a new potentiator of antifungal miconazole activity, produced by Penicillium radicum FKI-3765-2. Chem Pharm Bull (Tokyo). 2010; 58(6): 829-832.