Ինդոլ-3-քացախաթթու

Ինդոլ-3-քացախաթթու (ԻՔԹ, 3-ԻՔԹ), աուքսինների դասի ամենատարածված բնական բուսական հորմոնը։ Այն աուքսիններից ամենահայտնին է և բուսաբանների կողմից ծավալուն հետազոտությունների առարկա է եղել ։ ԻՔԹ-ն ինդոլի ածանցյալն է, որը պարունակում է կարբօքսիմեթիլ խումբ։ Այն անգույն պինդ նյութ է, որը լուծվում է բևեռային օրգանական լուծիչներում։

Կենսասինթեզ 
ԻՔԹ-ն հիմնականում սինթեզվում է ընձյուղի բջիջներում և բույսերի շատ երիտասարդ տերևներում։ Բույսերը կարող են սինթեզել ԻՔԹ մի քանի անկախ կենսասինթետիկ ուղիներով։ Նրանցից չորսը սկսվում են տրիպտոֆանից, բայց կա նաև տրիպտոֆանից անկախ կենսասինթետիկ ուղի ։  Բույսերը հիմնականում ԻՔԹ սինթեզում են տրիպտոֆանից ինդոլ-3-պիրուվաթթվի միջոցով ։ ԻՔԹ-ն սինթեզվում է նաև տրիպտոֆանից ինդոլ-3-ացետալդոքսիմի միջոցով Arabidopsis thaliana խաչածաղկավորի մոտ ։

Առնետների օրգանիզմում ԻՔԹ-ն տրիպտոֆանից և տրիպտոֆոլից և՛ էնդոգեն, և՛ աղիքային մանրէների նյութափոխանակության արդյունքն է։ Դա առաջին անգամ նկատվել է Trypanosoma brucei gambiense  կինետոպլաստիդով վարակված առնետների մոտ ։ 2015 թվականի փորձը ցույց տվեց, որ բարձր տրիպտոֆանային դիետան կարող է նվազեցնել մկների արյան շիճուկի մեջ ԻՔԹ-ի մակարդակը, բայց մարդկանց մոտ սպիտակուցների օգտագործումը կանխատեսելի ազդեցություն չունի պլազմայի ԻՔԹ մակարդակի վրա ։  Հայտնի է, որ մարդու բջիջները in vitro սինթեզում են ԻՔԹ 1950-ականներից  և հայտնաբերվել է կենսասինթեզի կրիտիկական IL4I1 գենը ։

Կենսաբանական ազդեցությունները 
Ինչպես բոլոր աուքսինները, ԻՔԹ-ն ունի բազմաթիվ տարբեր ազդեցություններ, ինչպիսիք են բջիջների աճը, զարգացումը, հասունացումը և կիսումը։ Ավելի մեծ մասշտաբով ԻՔԹ-ն ծառայում է որպես ազդանշանային մոլեկուլ, որն անհրաժեշտ է բույսերի օրգանների զարգացման և աճի համակարգման համար։

Բույսերի գեների կարգավորումը 
ԻՔԹ-ն մուտք է գործում բուսական բջիջների կորիզ և կապվում է սպիտակուցային համալիրի հետ, որը բաղկացած է ուբիքվիտին ակտիվացնող ֆերմենտից (E1), ուբիքվիտին կոնյուգացնող ֆերմենտից (E2) և ուբիքվիտին լիգազից (E3), ինչը հանգեցնում է Aux/IAA սպիտակուցների ուբիքվիտինացումը ավելի մեծ արագությամբ ։ Aux/IAA սպիտակուցները կապվում են աուքսինների պատասխան գործոնի (ԱՊԳ) սպիտակուցների հետ՝ կազմելով հետերոդիմեր՝ ճնշելով  ԱՊԳ գործունեությունը ։

ԻՔԹ-ն արգելակում է ֆոտոշնչառությունից կանխյալ բջիցների մահը ֆոտոշնչառության կատալազի մուտանտ օրգանիզմներում։ Սա ենթադրում է, որ աուքսինները պայմանավորում են սթրեսային հանդուրժողականությունը ։

Բակտերիաների ֆիզիոլոգիա 
ԻՔԹ-ի սեկրեցիան տարածված է շրջակա միջավայրի բակտերիաների շրջանում, որոնք բնակվում են հողում, ջրում, ինչպես նաև նաև բույսերի և կենդանիների օրգանիզմներում։ Enterobacter cloacae-ն կարող է սինթեզել ԻՔԹ արոմատիկ և ճյուղավորված ամինաթթուներից ։

Սկատոլի կենսասինթեզ 
Սկատոլը, որով պայմանավորված է կղանքի հոտը, սինթեզվում է տրիպտոֆանից՝ ինդոլաքացախաթթվի միջոցով։ Դեկարբոքսիլացումից առաջանում է մեթիլինդոլը ։

Սինթեզ 
Քիմիապես կարող է սինթեզվել ինդոլի և գլիկոլաթթվի ռեակցիայի արդյունքում 250 °C ջերմաստիճանի պայմանում ։

Այլապես, միացությունը սինթեզվում է ինդոլի սինթեզի Ֆիշերի ռեակցիայի միջոցով`օգտագործելով գլուտամինաթթու և ֆենիլհիդրազին ։

Ինդոլ-3-ացետոնիտրիլից սինթեզի համար շատ մեթոդներ են մշակվել ։

Պատմություն և սինթետիկ անալոգներ 
Ուիլյամ Գլադստոն Տեմպելմանը ուսումնասիրել է նյութեր բույսերի աճի խթանման համար։ 7 տարվա ուսումնասիրությունից հետո նա փոխեց իր ուսումնասիրության ուղղությունը`փորձելով նույն նյութերը բարձր կոնցենտրացիաներում` բույսերի աճը դանդաղեցնելու համար։ 1940 թվականին նա հրապարակեց իր եզրակացությունը, որ ԻՔԹ-ն սպանում է հացահատիկային լայնատերև բույսերը։

Ավելի երկար կիսատրոհման տևողություն ունեցող թթվի վերաբերյալ հետազոտությունը, որը նաև նյութափոխանակորեն և էկոլոգիապես կայուն միացություն պետք է լիներ,  հանգեցրեց 2,4-երկքլորֆենօքսիքացախաթթվի (2,4-D) և 2,4,5-եռքլորֆենօքսիքացախաթթվի հայտնաբերմանը, որոնցից երկուսն էլ ֆենօքսի թունաքիմիակատներ և ԻՔԹ-ի անալոգներ են։ Կոնեկտիկուտ նահանգի Վեստպորտ քաղաքի C.B. Dolge գործարանի արդյունաբերական քիմիկ Ռոբերտ Պոկորնին հրապարակեց իրենց սինթեզը 1941 թվականին։

Բուսաբուծության մեջ օգտագործվող այլ շուկայում ավելի էժան սինթետիկ աուքսին անալոգներն են ինդոլ-3-բութաբաթթուն (ԻԲԹ) և 1-նավթալենքացախաթթուն (ՆՔԹ)։ Լայնատերև երկհարկ բույսերի վրա ցողելիս դրանք արագ և անվերահսկելի աճ են առաջացնում՝ ի վերջո սպանելով նրանց։ Այս թունաքիմիկատները, որոնք առաջին անգամ ներկայացվել են 1946 թվականին, 1950-ականների կեսերին գյուղատնտեսության մեջ լայնորեն օգտագործվում էին։

Կաթնասունների առողջության վրա ազդեցությունը 
Փոքր հետազոտություն է անցկացվել մարդու վրա ԻՔԹ-ի ազդեցության վերաբերյալ, և թունավորության վերաբերյալ տվյալները սահմանափակ են։ Ոչ մի տվյալ չի ստացվել մարդու քաղցկեղածին, տերատոգեն կամ զարգացման վրա հետևանքների վերաբերյալ։

ԻՔԹ-ն իր նյութի անվտանգության տվյալների թերթիկում «ՆԱՏԹ» նշված է որպես կաթնասունների սոմատիկ բջիջների մուտագեն և, հնարավոր է, քաղցկեղածին։ Այն կարող է առաջացնել անբարենպաստ վերարտադրողական ազդեցություններ (ֆետոտոքսիկություն) և բնածին արատներ։ 2008 թվականի դրությամբ մարդու վրա ազդեցության վերաբերյալ տվյալներ չկան ։  Այն նշված է որպես մաշկի, աչքերի և շնչառության պոտենցիալ գրգռիչ, և օգտագործողներին նախազգուշացվում է՝ չընդունել այն։ ԻՔԹ-ն արիլային ածխաջրածնային ընկալիչների անմիջական լիգանդն է, և մկների ԻՔԹ բուժումը ցույց է տալիս լյարդի պաշտպանիչ ազդեցությունները ոչ ալկոհոլային ճարպոտ լյարդի հիվանդության մոդելում ։  Մարդիկ սովորաբար ունեն շիճուկում ԻՔԹ-ի համեմատաբար բարձր մակարդակ (~1 μM), բայց հիվանդության որոշակի պայմաններում դա կարող է հետագայում աճել և կարող է լինել սրտանոթային առողջության վատ կանխատեսող նշիչ ։  Արդյոք այս ԻՔԹ-ն առաջացել է IL4I1-ի կամ աղիների միկրոբիոտայի միջոցով էնդոգեն կենսասինթեզից, անհայտ է։

Զարգացման վրա ազդեցությունը 
ԻՔԹ-ն առնետների մոտ գլխուղեղի կեղևի զարգացման վաղ փուլում միկրոցեֆալիա է առաջացնում։ ԻՔԹ-ն նվազեցրում  առնետների սաղմերի/պտուղների շարժողական գործունեությունը. ԻՔԹ-ով և անալոգային 1 (մեթիլ), ԻՔԹ-ով բուժումը հանգեցրեց նեյրոէպիթելային բջիջների ապոպտոզին և զգալիորեն նվազեցրեց ուղեղի չափերը`համեմատած սաղմային առնետների։

Ծանոթագրություններ 

Ինդոլի ածանցյալներ
Բույսերի ֆիզիոլոգիա