Biologisch actieve verbindingen van de zeeschimmel Penicillium dimorphosporum beschermen cellen tegen paraquat, het zeer giftige herbicide zonder remedie, en kunnen de werking van sommige medicijnen versterken. De schimmel werd geïsoleerd uit zacht koraal dat tijdens een expeditie op het onderzoeksschip Akademik Oparin in de Zuid-Chinese Zee was verzameld. Wetenschappers van de Far Eastern Federal University (FEFU) en GB Elyakov Pacific Institute of Bioorganic Chemistry rapporteerden de resultaten in Mariene drugs.

Paraquat een herbicideverbinding die zeer giftig is voor dieren en mensen. Ongeveer honderd landen, waaronder de Verenigde Staten, passen het toe voor de teelt van gewassen en onkruidbestrijding. Tientallen landen, waaronder Rusland, hebben de giftige stof verboden. Het probleem van paraquat-schade aan mensen is algemeen bekend in India. Boeren die op het land werken, lopen het risico om te overlijden als ze een gevaarlijke dosis van de stof krijgen.

FEFU-specialisten hebben, samen met Russische en buitenlandse collega's, ontdekt dat verbindingen van de uit de zee afkomstige schimmel Penicillium dimorphosporum de cellen mogelijk beschermen tegen de effecten van paraquat. Het experiment werd uitgevoerd op een neuroblastoomcellijn. Dit zijn van oorsprong tumorcellen die worden gebruikt voor het bestuderen van de neuroprotectieve activiteit van toekomstige medicijnen.

“Bij een zeer lage concentratie, ongeveer één micromol per liter, versterkten de verbindingen de levensvatbaarheid van cellen die met paraquat waren behandeld met bijna 40 procent vergeleken met cellen die met alleen paraquat waren behandeld. Als volgende stap willen we het werkingsmechanisme van deze beschermende natuurlijke moleculen verduidelijken. Misschien werken ze als antioxidanten en waarschijnlijk kunnen ze cellen ook beschermen tegen andere giftige stoffen ”, zegt Olesya Zhuravleva, hoofd van het Laboratorium voor biologisch actieve verbindingen aan de FEFU School of Natural Sciences.

Volgens de wetenschapper hebben veel actieve natuurlijke verbindingen het nadeel van een lage productie in het gastheerorganisme, dus hun hoeveelheid is niet voldoende voor de diepgaande studie.

Het geval van Penicillium dimorphosporum is geen uitzondering. De schimmel synthetiseert niet veel actieve verbindingen. Wetenschappers hebben echter een interessant kenmerk van het metabolisme van de schimmel opgemerkt, dat zou kunnen helpen om deze beperking te overwinnen. Het punt is dat de zeeschimmel een breed scala aan isomere verbindingen produceert, evenals hun biogenetische precursor. Dat betekent dat ze dezelfde elementen in de compositie hebben, maar anders gestructureerd. Het ziet eruit als een soort natuurlijke kromme spiegel, waarin de set atomen vele malen en op verschillende manieren wordt gereflecteerd. Dat geeft de verbindingen verschillende functies en de wetenschappers krijgen de kans om ze aan te passen. Gewoonlijk is de synthese van een groot aantal isomeren niet typisch voor levende organismen.

“In dit opzicht zijn we van plan om niet de actieve natuurlijke verbinding zelf te onderzoeken, maar de precursor die overvloedig wordt gesynthetiseerd door schimmel, die we kunnen aanpassen tot de actieve toestand. Dat zou een succesvolle stap zijn, omdat de bijstof veel moeilijker uit een natuurlijke bron te krijgen is dan om de belangrijkste inactieve voorloper aan te passen. De schimmel produceert bijvoorbeeld 200 milligram van een inactieve stof die we kunnen aanpassen en slechts zes milligram van een actieve natuurlijke stof. Veel medicinale verbindingen worden op een vergelijkbare semi-synthetische manier verkregen, waardoor complexe en dure volledige synthese kan worden vermeden ”, aldus Olesya Zhuravleva.

Vervolgens zijn de wetenschappers van plan om het neuroprotectieve mechanisme van de geselecteerde actieve verbindingen in detail te bestuderen, evenals de mogelijkheid om ze te gebruiken in combinatie met andere bestaande verbindingen. Volgens de hypothese zouden actieve moleculen van de zeeschimmel het effect van sommige bekende medicijnen kunnen versterken.

###

De studie werd ondersteund door de subsidie ​​van de Russian Science Foundation (project 19-74-10014). Aan het onderzoek namen medewerkers deel van de Far Eastern Federal University, GB Elyakov Pacific Institute of Bioorganic Chemistry (PIBOC FEB RAS), Institute of Chemistry FEB RAS, University Medical Center Hamburg-Eppendorf (Duitsland), en de Vietnam Academy of Sciences and Technologies ( Nhatrang Institute of Technology Research and Application).

Bron: https://bioengineer.org/scientists-found-in-marine-mold-substance-that-antidotes-paraquat/