Conmaculatin – méně známý toxický piperidinový alkaloid bolehlavu plamatého s antinociceptivní aktivitou

Jiří Patočka, Jeroným Krištof

     Bolehlav plamatý (Conium maculatum L.) je vysoce jedovatá dvouletá rostlina z čeledi miříkovitých (Apiaceae), která patří mezi historicky nejznámější rostlinné jedy. Její toxicita je způsobena především skupinou piperidinových alkaloidů, z nichž nejvýznamnější je koniin. Dalšími významnými toxickými složkami jsou γ-konicein, konhydrin, pseudokonhydrin a N-methylkonin a také konmaculatin (conmaculatin), kterému je věnován tento článek.

Fusicoccin A – houbový sekundární metabolit ovlivňující buněčnou signalizaci a aktivitu protonových pump

Jiří Patočka, Matěj Malík

    Fusicoccin A (FC-A) je sekundárníím metabolitem fytopatogenní houby Fusicoccum amygdali (v současné taxonomii  pojované s druhem Phomopsis amygdali). Tato látka je zajímavá především svým neobvyklým mechanismem účinku: ovlivňuje interakce mezi regulačními proteiny 14-3-3 a jejich cílovými proteiny, a tím zasahuje do regulace buněčných procesů, zejména transportu iontů přes membrány.

FC-A představuje významný příklad přírodního sekundárního metabolitu, jehož biologická aktivita vychází nejen z přímého působení na enzym, ale také ze stabilizace specifického proteinového komplexu. Právě tento mechanismus učinil z fusicoccinu důležitý nástroj pro studium buněčné signalizace.

Chemická struktura a přírodní výskyt

     Fusicoccin A je α-glukosid karbotricyklického diterpenu. Jeho aglykon obsahuje charakteristickou kruhovou strukturu typu 5–8–5, která je typická pro skupinu fusicoccanových diterpenů. Molekulární vzorec fusicoccinu A je C₃₈H₅₆O₁₂. Molekula obsahuje diterpenový skelet a navázanou glukózovou jednotku, jejichž prostorové uspořádání významně ovlivňuje biologickou aktivitu (Marra et al., 2021). Fusicoccin byl objeven v roce 1964 při výzkumu látek produkovaných houbou Fusicoccum amygdali, která způsobuje choroby mandloní a broskvoní. Ballio a spolupracovníci zjistili, že kultivační filtráty této houby vyvolávají vadnutí listů. Izolovaná toxická látka dostala název fusicoccin (Ballio et al., 1964). Její chemická struktura byla následně objasněna kombinací degradačních, spektroskopických a rentgenostrukturních metod. Výzkum ukázal, že jde o neobvyklý diterpenový glykosid s výraznou fytotoxickou aktivitou. Fusicoccin A se stal zakládajícím představitelem skupiny příbuzných fusicoccinových metabolitů (Marra et al., 2021).

Chemická struktura fusicoccinu A

Bzučivka obecná (Calliphora vicina) – biologie, ekologie, forenzní význam a zdravotní rizika

Radoslav Patočka, Milada Mičánková, Jiří Patočka

     Bzučivka obecná (Calliphora vicina Robineau-Desvoidy, 1830) je synantropní druh dvoukřídlého hmyzu z čeledi bzučivkovití (Calliphoridae), který patří k nejznámějším zástupcům nekrofágních much. Její ekologický význam spočívá především v účasti na rozkladu organické hmoty živočišného původu a v recyklaci živin v ekosystémech. Současně je významná v soudním lékařství a kriminalistické entomologii, protože její vývojová stadia mohou poskytovat důležité informace o době, která uplynula od smrti člověka nebo zvířete. Bzučivka obecná je zajímavá také z hygienického a zdravotnického hlediska. Dospělé mouchy se pohybují mezi rozkládající se organickou hmotou, výkaly a lidskými obydlími, a mohou proto mechanicky přenášet mikroorganismy. Její larvy mají navíc specifické biologické vlastnosti, které jsou předmětem výzkumu v oblasti entomologické medicíny [1, 2].

Bzučivka obecná (Calliphora vicina).

Foto: Milada Mičánková

Atractylenolidy – přírodní seskviterpenoidy s protizánětlivými, gastroprotektivními a dalšími biologickými účinky

Jiří Patočka, Kamil Kuča, Zdeňka Navrátilová

     Atractylenolidy (atractylenolides) jsou skupinou přírodních bioaktivních látek ze skupiny seskviterpenoidů, které se vyskytují především v oddencích rostlin rodu Atractylodes z čeledi hvězdnicovitých (Asteraceae). Nejvýznamnějšími zástupci jsou atractylenolid I, atractylenolid II a atractylenolid III. Tyto látky jsou předmětem farmakologického výzkumu zejména pro své protizánětlivé, antioxidační, imunomodulační, gastroprotektivní a potenciálně protinádorové působení. Zvláštní pozornost je věnována druhu Atractylodes macrocephala Koidz., jehož oddenek (Atractylodis macrocephalae rhizoma) patří k tradičním rostlinným drogám čínské medicíny. Je však důležité rozlišovat mezi tradičním používáním rostliny, biologickými účinky izolovaných atractylenolidů v laboratorních modelech a jejich případnou klinickou účinností u člověka.

Chemická struktura a výskyt

     Z chemického hlediska patří atractylenolidy mezi seskviterpenové laktony, tedy terpenoidní sloučeniny s patnácti atomy uhlíku a charakteristickým laktonovým kruhem. Jednotlivé atractylenolidy se liší stupněm oxidace, uspořádáním funkčních skupin a dalšími strukturními znaky, které ovlivňují jejich biologické vlastnosti.

Aspergillusenes – Natural Secondary Metabolites of Microscopic Fungi of the Genus Aspergillus

Jiří Patočka

     Aspergillusenes are a group of natural secondary metabolites isolated from microscopic filamentous fungi of the genus Aspergillus. These compounds are structurally interesting, low-molecular-weight organic molecules whose discovery has expanded our understanding of fungal chemical diversity and the capacity of fungi to produce biologically active secondary metabolites. However, knowledge of this group of compounds remains relatively limited. Of particular interest are aspergillusene B, a benzofuran derivative isolated from the marine-derived fungus Aspergillus sydowii, and aspergillusene C, which was subsequently identified among the metabolites of another marine-derived isolate of this species.

Chemical Characterization of Aspergillusenes

     The term aspergillusenes encompasses several structurally interesting sesquiterpenoids. Their common feature is their origin in the secondary metabolism of fungi of the genus Aspergillus, rather than a uniform chemical structure.

Methyleurotinon – přírodní anthrachinonový metabolit hub s antibakteriální a herbicidní aktivitou

Jiří Patočka, Matěj Malík, Kamil Kuča

     Methyleurotinon (methyleurotinone) je přírodní sekundární metabolit houbového původu, který patří mezi anthrachinonové sloučeniny. Anthrachinony představují rozsáhlou skupinu aromatických polyketidů, jejichž uhlíkový skelet vzniká převážně polyketidovou biosyntetickou cestou z acetátových jednotek. Pro tyto látky je charakteristická struktura tvořená třemi kondenzovanými šestičlennými kruhy s dvěma karbonylovými skupinami v centrálním kruhu. Rozdíly v hydroxylaci a methoxylaci jednotlivých částí molekuly významně ovlivňují jejich biologické vlastnosti (Masi & Evidente, 2020). 

 Methyleurotinon

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).