Витаферин А - Withaferin A

Витаферин А
Withaferin A.svg
Имена
Название ИЮПАК
(4β, 5β, 6β, 22р) -4,27-Дигидрокси-5,6: 22,26-диэпоксиэргоста-2,24-диен-1,26-дион
Другие имена
Витаферин А
Идентификаторы
3D модель (JSmol )
ЧЭБИ
ЧЭМБЛ
ChemSpider
UNII
Характеристики
C28ЧАС38О6
Молярная масса470.606 г · моль−1
Если не указано иное, данные для материалов приведены в их стандартное состояние (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
Ссылки на инфобоксы

Витаферин А стероидный лактон, происходит от Acnistus arborescens,[1] Витания сомнифера[2] (Индийская зимняя вишня или Ашваганда в санскрит ) и другие члены семьи Пасленовые. Он традиционно использовался в аюрведический лекарство. Это первый член витанолид класс эргостан тип продукта, который будет обнаружен. Этот натуральный продукт обладает широким спектром фармакологического действия, включая кардиозащитное, противовоспалительное, иммуномодулирующее, противовоспалительное действие.ангиогенез,[2] антиметастазирующие и антиканцерогенные свойства.

Структура

Витанолиды представляют собой группу встречающихся в природе C28-стероидных лактоны. Они содержат четыре циклоалкан кольцевые конструкции, три циклогексан кольца и один циклопентан звенеть.[3] Витаферин A очень реактивен из-за кетон -содержащее ненасыщенное A-кольцо, эпоксид в кольце B, а ненасыщенный лактон звенеть. Двойная связь в кольце A и эпоксид кольцо в основном несут ответственность за цитотоксичность. 22-й и 26-й атомы углерода эргостан скелет в витаферине А и родственных стероидных соединениях окисляется с образованием шестичленной дельта лактон единица. ЯМР спектральный анализ идентифицирует C3 в ненасыщенном A-кольце как основной нуклеофильный целевой сайт для этилмеркаптан, тиофенол и L-цистеин этиловый эфир in vitro.[3] Библиотека 2,3-дигидро-3β-замещенных производных синтезируется регио- / стереоселективным методом. Майкл дополнение в кольцо А. Эти аналоги проходят испытания на предмет активности в нейродегенеративный болезни, аутоиммунный и воспалительные заболевания И в рак.

Регулирование

Было показано, что 3-азидо-витаферин A (3-azidoWA), стабильное производное витаферина A, подавляет рак. подвижность клеток и вторжение в лечение раны путем выборочного подавления ММП-2 активность в человеке шейный и предстательная железа Сотовые линии.[4] Усиливает секрецию Пар-4 что, в свою очередь, подавляет ММП-2 экспрессия и активность, необходимые для опухоли метастаз. 3-азидоВА действует как опухолевый супрессор, индуцируя Пар-4, ТИМП-1 и за счет снижения уровня pАкт и pERK, которые активируются при различных формах рака. Это открытие увеличило терапевтический потенциал проапоптотического белка. Пар-4 при раке. Исследователи показали, что 3-azidoWA аннулировали неоваскуляризация in vivo дозозависимым образом.[4]

Витаферин А ингибирует пролиферацию клеток в HUVEC при значительно более низких дозах за счет ингибирования Циклин D1 выражение.[2] Подавление распространение клеток связано с цитостатический природа витаферина, что приводит к аресту клеток в G0G1 фаза клеточный цикл. Исследователи показали, что витаферин А обладает антиангиогенной активностью. in vivo в дозах, значительно меньших, чем требуется для его противоопухолевой активности.[2]

Регуляция фактора транскрипции NF-κB

NF-κB это фактор транскрипции который регулирует многие гены, участвующие в выживании клеток, росте, иммунном ответе и ангиогенез. Витаферин А подавляет NF-κB в очень низкой концентрации, направляя убиквитин-опосредованный протеасомный путь (UPP) в эндотелиальные клетки.[2] Ученые считают, что сайт, в котором витаферин действует на UPP, должен отличаться от сайта действия 20-х годов. ингибитор протеасомы. В пробирке эксперименты показали, что витаферин А мешает TNF -индуцированный NF-κB активация на уровне или выше IKKβ.[5] Он также подавляет другие факторы транскрипции, включая Ap1[6] и Sp1[7] которые являются важными медиаторами многих сигнальных путей, которые подавляются различными химиотерапевтические агенты. Это может вызвать окислительный стресс, изменить экспрессию генов, деполяризовать митохондрии. Витаферин А также снижает VEGF экспрессия гена[7] и может повлиять кальциевая сигнализация.[8] Mohan et al.[2] показали, что витаферин А может ингибировать пролиферацию эндотелиальных клеток при низких концентрациях и, таким образом, не токсичен для клеток.

Регулирование белков теплового шока

Исследователи продемонстрировали регуляцию Hsp90 сопроводитель CDC37 посредством прямого необратимого связывания витаферина А с С-концом Hsp90.[9] Витаферин вызывает агрегацию Hsp90, диссоциация Hsp90 - CDC37 сложное и понижающее регулирование Hsp90 белки-мишени, опосредованные через протеасом вся деградация. Индукция реакции теплового шока с помощью витаферина обеспечивает цитопротективные свойства, тогда как ингибирование активности белков теплового шока приводит к апоптоз. Это двойное свойство витаферина на белок теплового шока может быть связано с концентрацией витаферина и клеточного содержимого.

Характеристики

Противовоспалительное средство

Экстракт витании подавляет производство различных провоспалительных молекул во многих моделях in vitro. Противовоспалительное свойство витаферина А было связано с его способностью подавлять альфа-2 макроглобулин, NF-κB и AP1.[6] Несколько витанолиды селективное ингибирование фермента циклооксигеназа-2 (ЦОГ-2), который увеличивается при воспалении.[6]

Противоопухолевый

Противоопухолевая активность витаферина А была протестирована на клеточной линии рака простаты человека, ПК-3 и подтверждено на ксенотрансплантатах ПК-3 в голые мыши. Он показывает рецептор андрогенов (AR) зависимый цитотоксичность. Тормозит рост опухоли за счет АТФ - независимое ингибирование белка теплового шока 90 (HSP90 ) в in vivo панкреатическая модель.[9] В экспериментах на культуре раковых клеток он проявляет свойства ингибирования роста, что указывает на его цитотоксические и апоптотические свойства. Это увеличивается Mcl-1 уровни экспрессии, вызывающие апоптоз яn vitro модели рака груди. Он привязан к промежуточная нить белок виментин путем ковалентной модификации его высококонсервативного цистеин остаток в альфа-спиральном колидированном 2B домене.[10] Витаферин А вызывает агрегацию виментин совместно с F-актин приводящий к апоптозу.

Иммунодепрессивный

Shohat et al. Продемонстрировали специфические иммуносупрессивные эффекты на мышах. тимоциты а также человек B и Т-лимфоциты Виттаферином А и родственным стероидом лактон витанолид E.[11] В очень низких концентрациях эти молекулы ингибируют E розетка и образование розетки EAC нормальными B и Т-лимфоциты. Витаферин A оказывает специфическое действие на распознавание антигена и пролиферативную способность как B, так и Т-лимфоциты.[2]

Подвижность клеток и инвазия

Витаферин А подавляет подвижность клеток и способность раковых клеток к инвазии через ММП-2 индукцией Пар-4.[4] После критического события в области рака метастаз способность этих клеток проникать во внеклеточный матрикс (ECM ), ингибирование инвазивных свойств с помощью витаферина может содержать раковые клетки в первичном очаге. Колониеобразующая способность раковых клеток ослаблялась производным гаферина дозозависимым образом.[4]Актин требуется для различных клеточных процессов, включая ориентированный рост, адгезия и миграция. Витаферин А может изменять цитоскелет архитектура ковалентно связывание с многофункциональным адаптерным белком аннексин II и стимулируя базальную F-актин перекрестные ссылки.[12]

Антиангиогенез

Это мощный ингибитор ангиогенез.[10] Антиангиогенная и противоопухолевая активность витаферина А обусловлена ​​ингибированием химотрипсин тогда как индукция апоптоз происходит из-за подавления протеинкиназа C.[13] Каспаза-3 Также сообщалось об активации витхаферином А.

Клиническая значимость

Рак

Рак шейки матки это вызвано вирус папилломы человека (HPV), экспрессирующие E6 и E7 онкопротеины, которые инактивируют белок-супрессор опухолей p53 и pRb соответственно. Витаферин А подавляет экспрессию онкобелков E6 и E7, индуцирует накопление p53, вызывает G2 / M клеточный цикл арест, изменяет уровни экспрессии маркеров апоптоза Bcl2, Bax и каспаза3. В атимический Модель на мышах, с помощью гаферина уменьшала объем опухоли на 70%.[14] Следовательно, витаферин A может быть потенциальным терапевтическим средством для лечения рака шейки матки без серьезных побочных эффектов. Витаферин А усиливает радиация -индуцированный апоптоз в определенных клеточных линиях. Однако механизм его действия на гибель клеток изучен недостаточно.[4] Было высказано предположение, что сенсибилизация раковых клеток к радиации происходит из-за ингибирования NF-κB. Обладает противоопухолевым, а также противовоспалительным действием. Он может действовать как иммунодепрессант, подавляя NF-κB активация. На животных моделях он предотвращал рак кожи, вызванный ультрафиолетовая радиация. В антиоксидант свойство withaferin помощь в предотвращении ДНК ущерб от мутагены; В сочетании с детоксицирующим, противовоспалительным и иммуномодулирующим действием он может способствовать химиопрофилактике.[6]

Витаферин А связывается и ингибирует виментин[10] предотвращение рак молочной железы рост клеток как in vitro и in vivo. Это увеличивает фосфорилирование из JNK, ERK и MAPK in vitro модели рака груди. Увеличивает экспрессию супрессора опухолей p53, Вырез 2 и Паз 4, подавляет экспрессию ERα, что приводит к подавлению рака миграция клеток и рост. Notch сигнализация играет значительную роль в развитии рак толстой кишки, поэтому нацеливание на путь Notch с помощью гаферина А может быть потенциальным терапевтическим вариантом при лечении рака толстой кишки. Koduru et al. Продемонстрировали, что ингибирование Notch-опосредованного выживания с помощью витаферина A способствует апоптозу, опосредованному c-Jun-NH2-киназой, в клеточных линиях рака толстой кишки.[15] Витаферин А подавляет виментин экспрессия, приводящая к структурным нарушениям промежуточных нитей. Раковые клетки экспрессируют усиленно виментин выражение и коррелирует с индукцией эпителиально-мезенхимальный переход (ЕМТ), метастаз, плохой прогноз и снижение выживаемости. Дальше, каспаза -зависимая деградация виментин Виттаферином А. Сочетание различных свойств, таких как противовоспалительное, проапоптотическое, антиангиогенное и антипролиферативное, делает витаферин А потенциальным лекарством-кандидатом для лечения рака. Исследования на животных моделях показали многообещающие результаты для рак молочной железы,[16] панкреатический рак,[9] рак шейки матки,[17] рак легких,[18] медуллярный рак щитовидной железы[19] среди прочего.

Прочие болезни

Сен и др. Продемонстрировали, что в Leishmania donovani, с гаферином А подавляет PKC в результате чего деполяризация дельта пси (м) и генерация активные формы кислорода в камере.[13] Деполяризация приводит к выпуску цитохром с и активация каспаза -подобнопротеаза и фрагментация ДНК, что в конечном итоге приводит к апоптоз. Исследования на животных и in vitro показали антибактериальный эффект против Золотистый стафилококк, Listeria monocytogenes, бацилла сибирской язвы, Bacillus subtilis, Сальмонелла энтеридис и Сальмонелла тифимуриум.[6] Корни витании продемонстрировали хондропротекторное действие in vitro. артрит модель. Трава также используется при лечении дефицита железа. анемия из-за его воздействия на кроветворение и естественное содержание железа.[6] Витаферин А также используется при лечении метаболического синдрома [20].

Биосинтез

Биосинтез витаферина А

в шИтания сомнифера В листьях растений присутствует витанолид, витаферин А. Витанолиды - это терпеноиды, которые синтезируются в растениях с использованием изопреноидов в качестве предшественников. Изопреноиды могут быть синтезированы через мевалонат (MVA) или 1-дезокси-D-ксилулоза 5-фосфат (DOXP) пути. Изопреногенез в значительной степени влияет на синтез спирта.[20]

Изопреноиды образуют сквален, который затем проходит множество промежуточных стадий с образованием 24-метиленхолестерина - стерол предшественник витанолидов.[21]

В биосинтезе витаферина А используются различные ферменты, такие как скваленэпоксидаза (SQE), циклоартенолсинтаза (CAS), стеролметилтрансфераза (SMT), обтузифолиол-14-деметилаза (ODM). Повышение экспрессии этих ключевых ферментов может потенциально повысить содержание витаферина А в листьях.[22]

Формирование лактонового кольца в биосинтезе витаферина А.

Чтобы произвести витаферин А из 24-метиленхолестерина, молекула претерпевает несколько функциональных изменений, включая образование кетон, эпоксид, 2 гидроксил группы и лактонное кольцо.[23]

Взаимодействие

Пар-4[4]

Hsp90[9]

Виментин[10]

NF-κB[2][5]

Аннексин II[12]

Каспаза-3[13]

p53[14]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Купчан, С. М .; Андерсон, В. К .; Bollinger, P .; Doskotch, R.W .; Smith, R.M .; Renauld, J. A .; Schnoes, H.K .; Burlingame, A. L .; Смит, Д. Х. (1969-12-01). «Ингибиторы опухолей. XXXIX. Активные принципы Acnistus arborescens. Выделение и структурные и спектральные исследования витаферина А и витакнистина». Журнал органической химии. 34 (12): 3858–3866. Дои:10.1021 / jo01264a027. PMID  5357526.
  2. ^ а б c d е ж грамм час Mohan, R; Хаммерс, HJ; Bargagna-Mohan, P; Жан, XH; Herbstritt, CJ; Руис, А; Чжан, Л; Hanson, AD; и другие. (2004). «Витаферин А - мощный ингибитор ангиогенеза». Ангиогенез. 7 (2): 115–122. Дои:10.1007 / s10456-004-1026-3. PMID  15516832.
  3. ^ а б Ванден Берге, Вим; Саббе, Линде; Кайле, Мэри; Хегеман, Гай; Хейнинк, Карен (2012-11-15). «Молекулярное понимание многофункциональной активности Витаферина А». Биохимическая фармакология. 84 (10): 1282–1291. Дои:10.1016 / j.bcp.2012.08.027. PMID  22981382.
  4. ^ а б c d е ж Ра, Билал; Амин, Хина; Юсуф, Халид; Хан, Шима; Джамвал, Гаятри; Мукерджи, Дебарадж; Госвами, Аниндья (2012). «Новый ингибитор MMP-2 3-азидовитаферин A (3-azidoWA) предотвращает инвазию раковых клеток и ангиогенез путем модуляции внеклеточного Par-4». PLoS ONE. 7 (9): e44039. Дои:10.1371 / journal.pone.0044039. ЧВК  3433490. PMID  22962598.
  5. ^ а б Кайле, Мэри; Ванден Берге, Вим; Хейерик, Арне; Хорион, Джули; Пьет, Жак; Либерт, Клод; Де Кёкелейре, Дени; Эссави, Укротитель; Хэгеман, Гай (16 февраля 2007 г.). «Витаферин А сильно вызывает гиперфосфорилирование бета-киназы IkappaB в сочетании с сильным ингибированием его киназной активности». Журнал биологической химии. 282 (7): 4253–4264. Дои:10.1074 / jbc.M606728200. PMID  17150968.
  6. ^ а б c d е ж Браун, Лесли; Коэн, Марк (30 марта 2015 г.). Травы и натуральные добавки, Том 2: Руководство, основанное на фактах. Elsevier Health Sciences. ISBN  9780729581738.
  7. ^ а б Прасанна Кумар, S; Шилпа, П; Салиматх Бхарати, П. (2009). «Витаферин А подавляет экспрессию фактора роста эндотелия сосудов в асцитных опухолевых клетках Эрлиха через фактор транскрипции Sp1». Современные тенденции в биотехнологии и фармации. 3 (2): 138–148. ISSN  0973-8916.
  8. ^ Jilani, K .; Lupescu, A .; Збидах, М .; Shaik, N .; Ланг, Ф. (2013). "Витаферин А-стимулированный Са2+ проникновение, образование церамидов и суицидальная гибель эритроцитов ». Токсикология in vitro. 27 (1): 52–58. Дои:10.1016 / j.tiv.2012.09.004. PMID  22989414.
  9. ^ а б c d Ю, Янке; Хамза, Адель; Чжан, Дао; Гу, Манканг; Цзоу, Пэн; Ньюман, Брайан; Ли, Яньян; Гунатилака, А. А. Лесли; Чжань, Чан-Го (15.02.2010). «Витаферин А нацелен на белок теплового шока 90 в раковых клетках поджелудочной железы». Биохимическая фармакология. 79 (4): 542–551. Дои:10.1016 / j.bcp.2009.09.017. ЧВК  2794909. PMID  19769945.
  10. ^ а б c d Bargagna-Mohan, P .; Хамза, А .; Kim, Y.E .; Ho, Y.K .; Мор-Вакнин, Н .; Wendschlag, N .; Liu, J .; Evans, R.M .; и другие. (2007). «Ингибитор опухолей и антиангиогенный агент Витаферин А нацелены на белок промежуточных филаментов Виментин». Химия и биология. 14 (6): 623–634. Дои:10.1016 / j.chembiol.2007.04.010. ЧВК  3228641. PMID  17584610.
  11. ^ Shohat, B .; Кирсон, I .; Лави, Д. (1978-02-01). «Иммуносупрессивная активность двух растительных стероидных лактонов с гаферином А и витанолидом Е». Биомедицина. 28 (1): 18–24. PMID  27256.
  12. ^ а б Falsey, Ryan R .; Маррон, Мэрилин Т .; Гунахерат, Г. М. Камаль Б .; Ширахатти, Нихил; Махадеван, Дарука; Гунатилака, А. А. Лесли; Уайтселл, Люк (01.01.2006). «Агрегация актиновых микрофиламентов, индуцированная витаферином А, опосредована аннексином II». Природа Химическая Биология. 2 (1): 33–38. Дои:10.1038 / nchembio755. PMID  16408090.
  13. ^ а б c Sen, N .; Banerjee, B .; Das, B. B .; Ganguly, A .; Послал.; Праманик, С .; Mukhopadhyay, S .; Маджумдер, Х. К. (14 июля 2006 г.). «Апоптоз индуцируется в лейшманиальных клетках новым ингибитором протеинкиназы гаферином А и ему способствует апоптотический комплекс топоизомераза I – ДНК». Гибель клеток и дифференциация. 14 (2): 358–367. Дои:10.1038 / sj.cdd.4402002. PMID  16841091.
  14. ^ а б Мунагала, Радха; Каусар, Хина; Мунджал, Чару; Гупта, Рамеш К. (01.11.2011). «Витаферин А индуцирует р53-зависимый апоптоз путем подавления онкогенов ВПЧ и активации белков-супрессоров опухолей в клетках рака шейки матки человека». Канцерогенез. 32 (11): 1697–1705. Дои:10.1093 / carcin / bgr192. PMID  21859835.
  15. ^ Кодуру, Шринивас; Кумар, Радж; Шринивасан, Соумьялакшми; Эверс, Марк Б .; Дамодаран, Чендил (01.01.2010). "Ингибирование Notch-1 витхаферином-A: терапевтическая мишень против канцерогенеза толстой кишки". Молекулярная терапия рака. 9 (1): 202–210. Дои:10.1158 / 1535-7163.MCT-09-0771. ЧВК  3041017. PMID  20053782.
  16. ^ Thaiparambil, Jose T .; Бендер, Лаура; Ганеш, Тхота; Клайн, Эрик; Патель, Притти; Лю, Юань; Тигиуарт, Мурад; Вертино, Паула М .; Харви, Р. Дональд (01.12.2011). «Витаферин А ингибирует инвазию и метастазирование рака груди в субцитотоксических дозах, вызывая разборку виментина и фосфорилирование серина 56». Международный журнал рака. 129 (11): 2744–2755. Дои:10.1002 / ijc.25938. PMID  21538350.
  17. ^ Мунагала, Радха; Каусар, Хина; Мунджал, Чару; Гупта, Рамеш К. (01.11.2011). «Витаферин А индуцирует р53-зависимый апоптоз путем подавления онкогенов ВПЧ и активации белков-супрессоров опухолей в клетках рака шейки матки человека». Канцерогенез. 32 (11): 1697–1705. Дои:10.1093 / carcin / bgr192. PMID  21859835.
  18. ^ Гупта, Рамеш Ч .; Bansal, Shyam S .; Акил, Фаррух; Джеябалан, Джеяпракаш; Цао, Пэнсяо; Каусар, Хина; Russell, Gilandra K .; Мунагала, Радха; Равури, Шривани (01.08.2012). «Системная доставка с контролируемым высвобождением - новая концепция химиопрофилактики рака». Канцерогенез. 33 (8): 1608–1615. Дои:10.1093 / carcin / bgs209. ЧВК  3499062. PMID  22696595.
  19. ^ Самади, Аббас К .; Мукерджи, Ридви; Шах, Анудж; Timmermann, Barbara N .; Коэн, Марк С. (01.12.2010). «Новый ингибитор RET с высокой эффективностью против медуллярного рака щитовидной железы in vivo». Хирургия. 148 (6): 1228–1236, обсуждение 1236. Дои:10.1016 / j.surg.2010.09.026. ЧВК  3088305. PMID  21134556.
  20. ^ Чаурасия, Н.Д., Сангван, Н.С., Сабир, Ф. и др. «Биосинтез витанолида задействует как мевалонатный, так и DOXP-путь изопреногенеза в Ашваганде. Витания сомнифера Л. » Отчеты о растительных клетках (2012) 31: 1889. https://doi.org/10.1007/s00299-012-1302-4.
  21. ^ Локли, W.J.S., Рис, H.H., Goodwin, T.W. «Биосинтез стероидных витанолидов в Витания Сомнифера” Фитохимия (1976) 15: 937-939. https://doi.org/10.1016/S0031-9422(00)84374-5
  22. ^ Панди С.С., Сингх С., Панди Х. и др. «Эндофиты Витания сомниферамодулировать in planta содержание и сайт биосинтеза витанолида » Научные отчеты (2018) 8: 5450. https://doi.org/10.1038/s41598-018-23716-5
  23. ^ Бхариткар Ю.П., Канхар С., Сунил Н. и др. «Химия витаферина-A: хемо-, регио- и стереоселективный синтез новых спиропирролизидинооксиндольных аддуктов витаферина-A посредством однокомпонентного трехкомпонентного [3 + 2] азометин-илида циклоприсоединения и оценка их цитотоксичности» Молекулярное разнообразие (2015) 19: 251. https://doi.org/10.1007/s11030-015-9574-6

дальнейшее чтение

внешняя ссылка