Důsledky havárie ropného vrtu Deepwater Horizon

Jiří Patočka, Kamil Kuča

     Havárie ropné plošiny Deepwater Horizon, ke které došlo 20. dubna 2010 v Mexickém zálivu, představuje jednu z největších ekologických katastrof způsobených těžbou ropy na moři. Výbuch a následné požáry plošiny vedly k jejímu potopení, úmrtí 11 pracovníků a nekontrolovanému úniku ropy z podmořského vrtu Macondo. Ropa unikala přibližně 87 dní, než se podařilo vrt definitivně utěsnit. Do moře se podle oficiálních odhadů dostalo přibližně 4,9 milionu barelů ropy, což odpovídá asi 780 milionům litrů. Katastrofa měla rozsáhlé následky pro mořské ekosystémy, pobřežní mokřady, rybolov, turistiku i zdraví lidí.

Poznámka k rozsahu úniku: V literatuře se setkáme s různými údaji. NOAA uvádí přibližně 134 milionů amerických galonů, tedy 3,19 milionu barelů ropy, které unikly do moře. Často citovaných 4,9 milionu barelů představuje vyšší odhad celkového množství ropy vypuštěného z vrtu před započtením zachycené ropy. 

Gulmireciny – makrolidová antibiotika z dravých bakterií

Jiří Patočka

     Gulmireciny představují zajímavou skupinu přírodních antibiotik mikrobiálního původu, která byla objevena při výzkumu sekundárních metabolitů dravých půdních bakterií. Gulmireciny byly izolovány z bakterie Pyxidicoccus fallax HKI 727. Dravé půdní bakterie patří mezi myxobakterie – skupinu půdních bakterií vyznačujících se predátorským způsobem života. Tyto mikroorganismy vyhledávají a napadají jiné bakterie, které využívají jako zdroj živin. Při tomto způsobu života produkují řadu biologicky aktivních sekundárních metabolitů, mezi něž patří také antibiotika jako jsou gulmireciny. Jde o neobvyklé glykosylované makrolidy, které vykazují výraznou antibakteriální aktivitu zejména proti grampozitivním bakteriím, včetně kmenů Staphylococcus aureus rezistentních k methicilinu (MRSA). Jejich význam spočívá nejen v samotné biologické aktivitě, ale také v odlišném chemickém uspořádání a potenciálně zajímavém mechanismu antibakteriálního působení.

     Gulmireciny byly popsány v roce 2014 v práci Schieferdeckera a spolupracovníků publikované v časopise Chemistry – A European Journal. Autoři izolovali nové makrolidové látky, stanovili jejich strukturu pomocí NMR spektroskopie a chemických derivatizací a následně analyzovali genový klastr odpovědný za jejich biosyntézu. Výsledky umožnily objasnit také stereochemické uspořádání molekul a způsob jejich biologické tvorby (Schieferdecker et al., 2014).

Chemická struktura

     Dosud byly popsány dva hlavní zástupci této skupiny, gulmirecin A a gulmirecin B. Obě látky mají charakter glykosylovaných makrolidů s dvanáctičlenným makrocyklickým laktonovým kruhem. Na tuto strukturu je navázána cukerná složka tvořená α-D-arabinofuranosou. Přítomnost takové cukerné jednotky je u bakteriálních polyketidů poměrně neobvyklá.

Pyridazocidin a jeho vliv na fotosyntézu: přírodní mikrobiální fytotoxin zasahující do elektronového transportu ve fotosystému I

Jiří Patočka, Matěj Malík

     Pyridazocidin je zajímavý přírodní fytotoxin mikrobiálního původu, který představuje poměrně neobvyklý příklad látky schopné narušovat fotosyntézu prostřednictvím zásahu do přenosu elektronů ve fotosyntetickém aparátu rostlin (Patočka, 2012). Byl izolován z půdního mikroorganismu rodu Streptomyces a popsán jako potenciální přírodní herbicid. Na rozdíl od řady známých inhibitorů fotosyntézy, které blokují konkrétní místa elektronového transportního řetězce, pyridazocidin působí jako redoxně aktivní látka, která odklání elektrony z fotosyntetického transportního systému. Jeho mechanismus účinku připomíná působení syntetických bipyridiniových herbicidů, zejména paraquatu a diquatu. Výsledkem je narušení redoxní rovnováhy chloroplastů, vznik oxidačního stresu a následné poškození buněčných membrán. Pyridazocidin je proto zajímavý nejen z hlediska výzkumu přírodních herbicidů, ale také jako nástroj pro studium vztahu mezi fotosyntetickým elektronovým transportem a tvorbou reaktivních forem kyslíku.

Asperfuran – přírodní antifungální dihydrobenzofuranový metabolit hub

Jiří Patočka

     Asperfuran je přírodní sekundární metabolit houbového původu, který patří mezi deriváty dihydrobenzofuranu. Poprvé byl izolován v roce 1990 z kultury vláknitéhouby Aspergillus oryzae a popsán jako nový metabolit s účinkem proti některým mikroskopickým houbám (Pfefferle et al., 1990). Chemicky je asperfuran charakterizován kondenzovaným dihydrobenzofuranovým skeletem, který představuje zajímavý strukturní motiv mezi přírodními polyketidovými metabolity. Příbuzná látka byla izolována také z houby Arthrographis pinicola, kde dostala označení arthrographol. Asperfuran byl následně zaznamenán rovněž u některých druhů rodu Penicillium. Jeho produkce byla potvrzena i u dalších druhů rodu Aspergillus, včetně A. sojae (Frisvad et al., 2018).

Antimikrobiální účinky bisvertinolonu

Jiří Patočka, Kamil Kuča, Matěj Malík

     Bisvertinolon (bisvertinolone) je přírodní sekundární metabolit vláknitých mikroskopických hub (plísní) patřící mezi sorbicilinoidy, skupinu polyketidových látek, které jsou předmětem výzkumu pro svou rozmanitou biologickou aktivitu. Dosavadní výsledky ukazují, že bisvertinolon vykazuje antibakteriální i antifungální účinky, přičemž jejich intenzita závisí na testovaném mikroorganismu a experimentálních podmínkách. Nejvýznamnější je zatím laboratorně doložená aktivita proti některým bakteriím a fytopatogenním houbám. Tyto poznatky však nepředstavují důkaz klinické účinnosti ani bezpečnosti pro člověka (Corral et al., 2018).

Bisvertinolon

Perangustoly –  azaphilonové metabolity mořské mikroskopické houby

Jiří Patočka, Kamil Kuča

     Perangustoly A a B (anglicky perangustols A and B) jsou přírodní sekundární metabolity patřící do skupiny azaphilonů. Byly popsány v roce 2016 čínským výzkumným týmem, který je izoloval z kultury mořské mikroskopické houby Cladosporium perangustum FS62 pocházející ze sedimentu Jihočínského moře. Představují zajímavý příklad chemické diverzity sekundárních metabolitů mořských hub a rozšiřují skupinu přírodních látek s charakteristickou azaphilonovou strukturou (Fan et al., 2016).

Chemická charakteristika a struktura

     Obě sloučeniny mají molekulový vzorec C₁₁H₁₄O₄ a relativní molekulovou hmotnost přibližně 210,23. Perangustoly A a B jsou strukturními epimery, což znamená, že mají stejné atomové složení i základní konektivitu, ale liší se prostorovým uspořádáním na jednom stereogenním centru. Jejich struktury byly určeny na základě rozsáhlé spektroskopické analýzy, zejména metod nukleární magnetické rezonance (NMR) a hmotnostní spektrometrie (Fan et al., 2016).

Perangustol A (S)

Perangustol B (R)

Maltoryzin – málo známý toxický polyketidový metabolit hub rodu Aspergillus

Jiří Patočka, Matěj Malík

     Maltoryzin (anglicky maltoryzine, CAS 6826-42-2) je přírodní sekundární metabolit houbového původu, který patří mezi aromatické polyketidové sloučeniny. Pozornost si zaslouží především pro svou historicky popsanou akutní toxicitu a souvislost s otravami hospodářských zvířat po zkrmování kontaminovaného sladovnického ječmene. Přestože byl objeven již v roce 1962, jeho biologické vlastnosti, mechanismus toxického působení a význam pro bezpečnost potravin a krmiv zůstávají nedostatečně prozkoumány (Iizuka a Iida, 1962; Steyn, 1992).

Objev a chemická charakteristika

     Maltoryzin poprvé izolovali japonští výzkumníci Hiroshi Iizuka a Mitsugi Iida z toxigenního kmene houby původně označeného jako Aspergillus oryzae var. microsporus. Izolát pocházel ze sladovnického ječmene, který byl spojován s onemocněním dojnic v Japonsku v roce 1954. Objev nové toxické látky byl následně publikován v časopise Nature (Iizuka a Iida, 1962).

11,12-Didehydro-13-oxo-plakortid Q – perspektivní antiparazitární metabolit mořské houby

Jiří Patočka

     11,12-Didehydro-13-oxo-plakortid Q je přírodní sekundární metabolit patřící mezi cyklické polyketidové peroxidy. Byl izolován v roce 2010 z extraktu australské mořské houby rodu Plakortis (Plakinidae). Pozornost si získal především mimořádně výraznou účinností proti prvokovi Trypanosoma brucei, původci africké trypanosomózy (spavé nemoci).

Látka byla objevena při bioesejově řízené frakcionaci extraktu mořské houby. Společně s ní byl izolován také příbuzný metabolit 10-carboxy-11,12,13,14-tetranor-plakortid Q. Obě látky představují zajímavé příklady biologicky aktivních peroxidických polyketidů pocházejících z mořských organismů (Feng et al., 2010).

Chemická struktura a zařazení

     Plakortidy jsou skupinou přírodních polyketidových metabolitů charakteristických přítomností peroxidické funkční skupiny. Pro 11,12-didehydro-13-oxo-plakortide Q je typická struktura obsahující šestičlenný cyklický peroxidický kruh, tedy motiv 1,2-dioxanu. Právě tato strukturní jednotka je významná také u dalších přírodních látek s antiparazitární a antimalarickou aktivitou.

11,12-Didehydro-13-oxo-plakortid Q

Bunaeopsis arabella (Aurivillius, 1893): An African Emperor Moth and the Biological Significance of Its Caterpillar

Jiří Patočka, Misganaw Tegegne Ayana, Radoslav Patočka

     Bunaeopsis arabella (Aurivillius, 1893) is a moth species belonging to the family Saturniidae (emperor moths), native to the African fauna (Staude, 2023). It is of particular interest from the perspectives of the evolution of defensive strategies in large moths, its life cycle, and the relationship between caterpillars and their host plants. The species was originally described as Antheraea arabella and was subsequently transferred to the genus Bunaeopsis. In the current AfroMoths taxonomic database, it is recognised as a valid species under the name Bunaeopsis arabella (Aurivillius, 1893). Its original description was published by Christopher Aurivillius in 1893 in his paper Diagnosen neuer Lepidopteren aus Afrika.

Adult morphology

     The adults B. arabella have conspicuously patterned wings, with the hindwings characterised by distinctive red to orange-red coloration. The extensive red area on the hindwings is associated with the English common name ‘Injured Emperor’ (Project Noah). Wing colour patterns may play a role in defensive interactions with predators. Various visual defence strategies have been described in Saturniidae, including cryptic coloration, mimicry, and the sudden exposure of contrasting colour patches or eyespots on the hindwings (Grant  &  Miller, 1995; Stevens, 2005). Experimental studies in other moth species have also demonstrated that contrasting coloration on concealed wing surfaces can increase the likelihood of escaping predator attacks. However, it is not yet known whether, or how, the red hindwing coloration of B. arabella contributes to defence against predators.

Sydowioly – chemická struktura, biologická aktivita a farmakologický potenciál

Jiří Patočka

     Sydowioly A, B a C jsou přírodní sekundární metabolity mořské houby Aspergillus sydowii, které byly poprvé popsány v roce 2013. Byly izolovány z kmene A. sydowii MF357, získaného ze sedimentu Východočínského moře. Výzkum byl zaměřen na hledání přírodních látek schopných inhibovat enzymy, které se podílejí na patogenitě bakterie Mycobacterium tuberculosis. Kromě sydowiolů byly v houbovém extraktu nalezeny také dva již známé fenolické metabolity, violaceol I a violaceol II. Zvláštní pozornost vzbudil sydowiol C, který prokázal schopnost inhibovat proteinovou tyrosinfosfatázu A (PtpA) tuberkulózní mykobakterie. Kromě toho vykazoval také antibakteriální účinky proti některým dalším bakteriím (Liu et al., 2013).

     Z chemického hlediska patří sydowioly mezi tris-pyrogallolové ethery. Molekula obsahuje tři methylované fenolické aromatické jednotky propojené dvěma etherovými vazbami. Sydowiol C je konstituční izomer sydowiolů A a B: všechny tři látky mají stejné elementární složení, ale liší se polohou etherových vazeb mezi aromatickými kruhy. Jejich struktury byly určeny na základě podrobné analýzy hmotnostních spekter a jednorozměrných i dvourozměrných nukleárních magnetických rezonančních spekter (NMR). Rozdílné uspořádání etherových vazeb ovlivňuje prostorovou orientaci fenolických skupin, a tím může měnit interakce molekul s biologickými cíli (Ibrahim et al., 2023).

                   Sydowiol  A                                 Sydowiol B                           Sydowiol C