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Maitotoxin

La maitotoxina ( MTX ) es una biotoxina extremadamente potente producida por Gambierdiscus toxicus , una especie de dinoflagelado . Se ha demostrado que la maitotoxina es más de...

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La maitotoxina ( MTX ) es una biotoxina extremadamente potente producida por Gambierdiscus toxicus , una especie de dinoflagelado . Se ha demostrado que la maitotoxina es más de cien mil veces más potente que el agente nervioso VX . [1] La maitotoxina es tan potente que se ha demostrado que una inyección intraperitoneal de 130 ng /kg fue letal en ratones. [2] La maitotoxina recibió su nombre del pez ciguatérico Ctenochaetus striatus —llamado "maito" en Tahití— del que se aisló la maitotoxina por primera vez. Más tarde se demostró que la maitotoxina es producida en realidad por el dinoflagelado Gambierdiscus toxicus .

Mecanismo de toxicidad

La maitotoxina activa los canales de calcio extracelulares , lo que lleva a un aumento en los niveles de iones Ca 2+ citosólicos. [3] Se desconoce el objetivo molecular exacto de la maitotoxina, pero se ha sugerido que la maitotoxina se une a la ATPasa Ca 2+ de la membrana plasmática (PMCA) y la convierte en un canal iónico , de forma similar a cómo la palitoxina convierte la ATPasa Na + /K + en un canal iónico. [4] En última instancia, se activa una cascada de necroptosis , lo que da como resultado la formación de ampollas en la membrana y, finalmente, la lisis celular . [5] La maitotoxina puede activar indirectamente las proteasas de unión al calcio calpaína-1 y calpaína-2 , lo que contribuye a la necrosis. [ 6] La toxicidad de la maitotoxina en ratones es la más alta para las toxinas no proteicas: la LD 50 es de 50 ng/kg. [7]

Estructura molecular

La molécula en sí es un sistema de 32 anillos fusionados. Se asemeja a grandes cadenas de ácidos grasos y es notable porque es una de las moléculas no proteicas ni polisacáridas más grandes y complejas producidas por cualquier organismo . La maitotoxina incluye 32 anillos de éter , 22 grupos metilo , 28 grupos hidroxilo y 2 ésteres de ácido sulfúrico y tiene una estructura anfipática . [8] [9] [10] Su estructura se estableció mediante análisis utilizando resonancia magnética nuclear en la Universidad de Tohoku , la Universidad de Harvard y la Universidad de Tokio en combinación con espectrometría de masas y métodos químicos sintéticos. Sin embargo, Andrew Gallimore y Jonathan Spencer han cuestionado la estructura de la maitotoxina en una única unión de anillo (la unión J-K), basándose puramente en consideraciones biosintéticas y su modelo general para la biogénesis de poliéteres marinos. [11] KC Nicolaou y Michael Frederick argumentan que a pesar de este argumento biosintético, la estructura propuesta originalmente todavía podría ser correcta. [12] La controversia aún [ necesita actualización ] ser resuelta.

Biosíntesis

La molécula se produce en la naturaleza a través de una vía de policétido sintasa . [11]

Síntesis total

Desde 1996, el grupo de investigación de Nicolaou está involucrado en un esfuerzo por sintetizar la molécula a través de síntesis total [13] [14] [15] [16] aunque a partir de 2015 el proyecto está suspendido debido a la falta de financiación. [17]

Véase también

Referencias

  1. ^ "MSDS: VX". www.ilpi.com . Consultado el 29 de septiembre de 2022 .
  2. ^ Yokoyama, A; et al. (1988). "Algunas propiedades químicas de la maitotoxina, un supuesto agonista del canal de calcio aislado de un dinoflagelado marino". J. Biochem . 104 (2): 184–187. doi :10.1093/oxfordjournals.jbchem.a122438. PMID  3182760.
  3. ^ Ohizumi, Y; Yasumoto, T (1983). "Contracción y aumento del contenido de calcio tisular inducido por maitotoxina, la toxina marina más potente conocida, en el músculo liso intestinal". British Journal of Pharmacology . 79 (1): 3–5. doi :10.1111/j.1476-5381.1983.tb10485.x. PMC 2044839 . PMID  6871549. 
  4. ^ Sinkins, W. G; Estacion, M; Prasad, V; Goel, M; Shull, G. E; Kunze, D. L; Schilling, W. P (2009). "La maitotoxina convierte la bomba de Ca2+ del plasmalema en un canal catiónico no selectivo permeable al Ca2+". American Journal of Physiology. Fisiología celular . 297 (6): C1533–43. doi :10.1152/ajpcell.00252.2009. PMC 2793065 . PMID  19794142. 
  5. ^ Estacion, M y Schilling, WP (2001). "Acumulación de membranas y muerte celular inducidas por maitotoxina en células endoteliales aórticas bovinas". BMC Physiology . 1 : 2. doi : 10.1186/1472-6793-1-2 . PMC 32181 . PMID  11231888. 
  6. ^ Wang, K.; et al. (1996). "La maitotoxina induce la activación de calpaína en células de neuroblastoma SH-SY5Y y cultivos cerebrocorticales". Arch. Biochem. Biophys . 331 (2): 208–214. doi :10.1006/abbi.1996.0300. PMID  8660700.
  7. ^ Igarashi, Tomoji; Aritake, Shiro; Yasumoto, Takeshi (1999). "Mecanismos subyacentes a las actividades hemolíticas e ictiotóxicas de la maitotoxina". Toxinas naturales . 7 (2). Wiley: 71–79. doi :10.1002/(sici)1522-7189(199903/04)7:2<71::aid-nt40>3.0.co;2-0. ​​ISSN  1056-9014. PMID  10495469.
  8. ^ Murata, M; et al. (1994). "Estructura y asignaciones estereoquímicas parciales de la maitotoxina, el no-biopolímero natural más grande y más tóxico". J. Am. Chem. Soc . 116 (16): 7098–7107. doi :10.1021/ja00095a013.
  9. ^ Sasaki, M; et al. (1996). "La estructura completa de la maitotoxina, I; Configuración de la cadena lateral C1-C14". Angew. Chem. Int. Ed. Engl . 35 (15): 1672–1675. doi :10.1002/anie.199616721.
  10. ^ Kishi, Y (1998). "Estructura completa de la maitotoxina". Pure Appl. Chem . 70 (2): 339–344. doi : 10.1351/pac199870020339 .
  11. ^ ab Gallimore AR, Spencer JB (2006). "Uniformidad estereoquímica en escalas de poliéter marino: implicaciones para la biosíntesis y la estructura de la maitotoxina". Angew. Chem. Int. Ed. Engl . 45 (27): 4406–4413. doi : 10.1002/anie.200504284 . PMID  16767782.
  12. ^ Nicolaou KC, Frederick MO (2007). "Sobre la estructura de la maitotoxina". Angew. Chem. Int. Ed. Engl . 46 (28): 5278–82. doi :10.1002/anie.200604656. PMID  17469088.
  13. ^ Nicolaou KC, Cole Kevin P., Frederick Michael O., Aversa Robert J., Denton Ross M. (2007). "Síntesis química del sistema de anillo GHIJK y mayor apoyo experimental para la estructura originalmente asignada de la maitotoxina". Angew. Chem. Int. Ed . 46 (46): 8875–8879. doi :10.1002/anie.200703742. PMID  17943950.{{cite journal}}: CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )
  14. ^ Nicolaou KC (2008). "Síntesis química del sistema de anillo GHIJKLMNO de la maitotoxina". Revista de la Sociedad Química Estadounidense . 130 (23): 7466–7476. doi :10.1021/ja801139f. PMID  18481856.
  15. ^ Nicolaou KC (2010). "Síntesis del sistema de anillo ABCDEFG de la maitotoxina". Revista de la Sociedad Química Estadounidense . 132 (19): 6855–6861. doi :10.1021/ja102260q. PMC 2880607. PMID  20415445. 
  16. ^ Nicolaou KC (2014). "Síntesis y evaluación biológica de los dominios QRSTUVWXYZA′ de la maitotoxina". Revista de la Sociedad Química Estadounidense . 136 (46): 16444–16451. doi : 10.1021/ja509829e . PMC: 4244842. PMID:  25374117 . 
  17. ^ El desafío de síntesis total más difícil de la química se suspende por falta de fondos Katrina Kramer 15 de enero de 2015 Chemistry World http://www.rsc.org/chemistryworld/2015/01/chemistry-grandest-total-synthesis-challenge-maitotoxin-put-hold-lack-funds

Lectura adicional

  • JP JOSHI, Maitland (2004). Química orgánica, tercera edición . WW Norton & Company. ISBN 978-0-393-92408-4.
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