Εκουισετίνη

Η Εκουισετίνη (EQST) είναι μια μυκοτοξίνη που παράγεται από θαλάσσια μικροοργανισμούς όπως το Fusarium heterosporum και το Fusarium equiseti. Είναι ένα τετραμικό οξύ και κατατάσσεται στα 3-δεκαλινυλοτετραμικά οξέα. Βιοσυντίθεται από ένα υβριδικό ένζυμο PKS-NRPS. Έχει αντιβακτηριακή και αντικαταχρηστική δράση..

 Φαρμακοκινητική 

 Αντιενδοκυτταρική βακτηριακή δράση 
Η εκουισετίνη(EQST) είναι αποτελεσματική κατά των ενδοκυτταρικών βακτηρίων, όπως το Staphylococcus aureus, επειδή ενισχύει την αυτοφαγία του ξενιστή και προκαλεί την παραγωγή ROS (αντιδραστικών ειδών οξυγόνου) μέσω της μιτοχονδριακής οδού για να εξουδετερώσει το εισβολέα S. aureus. Η εκουισετίνηεπηρεάζει τη μιτοχονδριακή μεμβράνη του κυττάρου του ξενιστή. Γενικά, η αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων των μιτοχονδρίων αποτελεί μια σημαντική ενδογενή πηγή αντιδραστικών ειδών οξυγόνου (ROS) μέσω του οξειδωτικού μεταβολισμού και της λειτουργίας σύνθεσης ATP. Τα ROS είναι ισχυροί βακτηριοκτόνοι βοηθητικοί παράγοντες που μπορούν να βλάψουν το βακτηριακό DNA, RNA, πεπτίδια και λιπίδια, οδηγώντας σε θάνατο του βακτηριακού κυττάρου. Η εκουισετίνηπροκάλεσε αλλαγή στη μορφολογία της μιτοχονδριακής μεμβράνης και αποπολωτισμό του μιτοχονδριακού δυναμικού των κυττάρων του ξενιστή, μαζί με την αύξηση της συγκέντρωσης των ROS.

 Αντι-εξωκυτταρική βακτηριακή δράση 
Η εκουισετίνη(EQST) αναστέλλει την ακετυλο-CoA καρβοξυλάση (ACC) των βακτηρίων, το πρώτο βήμα στη σύνθεση λιπαρών οξέων. Η EQST παρουσιάζει περίπου 1 λογαριθμική διαφορά στη βακτηριακή εκλεκτικότητα σε σχέση με τα ανθρώπινα κύτταρα σε καλλιέργεια, γεγονός που υποδηλώνει ότι μπορεί να επιτευχθεί ένα ασφαλές θεραπευτικό παράθυρο με αυτήν την κατηγορία αντιβιοτικών. Επί του παρόντος, δεν είναι σαφές ποιος είναι ο μοριακός μηχανισμός δράσης της EQST σε ευκαρυωτικά κύτταρα. Είναι πιθανό ότι η αναστολή της σύνθεσης λιπαρών οξέων οδηγεί σε μιτοχονδριακή δυσλειτουργία, όπως έχει παρατηρηθεί σε ορισμένους γνωστούς αναστολείς. Εάν ο στόχος στα ευκαρυωτικά κύτταρα είναι παρόμοιος ή διαφορετικός, η επιλεκτική αναστολή της ACC υποδηλώνει ότι αυτοί οι συνδυασμοί ενδέχεται να τροποποιηθούν για την παραγωγή χρήσιμων αντιβιοτικών παραγόντων. Επιπλέον, τα πρόσφατα δεδομένα δείχνουν ότι η EQST μπορεί να διατυπωθεί για να λειτουργεί ως ειδικός αντιβιοτικός παράγοντας σε ζώα, και η χορήγηση του EQST ως τοπική εφαρμογή είχε ως αποτέλεσμα τη μείωση των λοιμώξεων και την αυξημένη επούλωση των πληγών. Σημαντικά, η EQST εμφανίζει συνεπή δραστηριότητα κατά βακτηριακών στελεχών που είναι ανθεκτικά στα φάρμακα, περιλαμβανομένων αυτών που είναι ανθεκτικά στη μεθικιλλίνη, κλινδαμυκίνη, δοξυκυκλίνη και βανκομυκίνη. Ο νέος μηχανισμός δράσης μπορεί να οδηγήσει έτσι σε χρησιμότητα στη συνεχιζόμενη μάχη κατά των λοιμώξεων που είναι ανθεκτικές στα φάρμακα.

 Αδυνατιστική δράση 
Η εκουισετίνη(EQST) μειώνει τη συσσώρευση λιπιδίων στα λιποκύτταρα 3T3-L1. Η EQST αναστέλλει σημαντικά την έκφραση γονιδίων που σχετίζονται με την αδιπογένεση/λιπογένεση, όπως τα C/ebp-α, Ppar-γ, Srebp1c, Fas, και μειώνει τα επίπεδα πρωτεϊνών. Επίσης, αυξάνει την έκφραση βασικών γονιδίων και τα επίπεδα πρωτεϊνών που εμπλέκονται στην λιπόλυση (Perilipin, Atgl, Hsl), στην διαφοροποίηση των καφέ λιποκυττάρων (Prdm16, Ucp1), στη βιογένεση των μιτοχονδρίων (Pgc1α, Tfam) και στην β-οξείδωση (Acsl1, Cpt1). Επιπλέον, το περιεχόμενο των μιτοχονδρίων, το δυναμικό της μεμβράνης τους (ΔΨΜ) και τα γονίδια της αναπνευστικής αλυσίδας Mt-Co1, Cox7a1, Cox8b, και Cox4 (και οι πρωτεΐνες τους) παρουσίασαν σημαντική αύξηση στην έκφραση κατά τη διάρκεια της θεραπείας με EQST, μαζί με την αύξηση των επιπέδων πρωτεϊνών. Σημαντικά, η EQST προκάλεσε την έκφραση και ενεργοποίηση της AMPK, η οποία καταστέλλεται από τον αναστολέα AMPK, την ντορσομορφίνη, η οποία οδηγεί σε αποκατάσταση της αναστολής της έκφρασης του Fas από την EQST και μείωση της αύξησης της έκφρασης των Pgc1α, Ucp1 και Cox4 που προκαλείται από την EQST. Συνολικά, η EQST ενισχύει αποτελεσματικά την απομάκρυνση του λίπους μέσω της οδού AMPK, υποστηρίζοντας την EQST ως ισχυρό υποψήφιο για την ανάπτυξή της σε θεραπευτικό παράγοντα κατά της παχυσαρκίας. Επιπλέον, ο μηχανισμός περιλαμβάνει την άμεση σύνδεση της EQST με την πρωτεΐνη 11β-HSD1 και παρουσιάζει αξιοσημείωτα καλύτερη ένταση αναστολής της 11β-HSD1 και καλύτερη αποτελεσματικότητα κατά της παχυσαρκίας από γνωστούς αναστολείς της 11β-HSD1.

 Βιοσύνθεση 

Η Εκουισετίνη (Equisetin) βιοσυντίθεται από ένα υβριδικό ένζυμο Poly-Ketide Synthase (PKS) και Non Ribosomic Peptide Synthase (NRPS), που ονομάζεται Eqis. Η σειρά των τομέων στο PKS της Eqis μιμείται ακριβώς εκείνη του LNKS και συγγενικών ενζύμων, ενώ το NRPS παρουσιάζει παρόμοια σειρά τομέων με αρκετές συνθετάσες από αλληλουχίες γονιδωμάτων μυκήτων. Όλοι οι τομείς που απαιτούνται για τη σύνθεση της αλυσίδας πολυκετίδης υπάρχουν στο τμήμα PKS, περιλαμβάνοντας β-κετοακυλοσυνθάση (KS), ακυλοτρανσφεράση (AT), δεϋδρογονάση (DH), μεθυλοτρανσφεράση (MT), κετορεδουκτάση (KR) και πρωτεΐνη-φορέας ακυλίου (ACP), όπως παρατηρείται στο LNKS. Το C-τερματικό τμήμα της Eqis περιλαμβάνει ένα πλήρες NRPS μοντέλο, το οποίο περιέχει τους τομείς συμπύκνωσης (C), αδενυλίωσης (A), θειόλυσης (T) και αναγωγής (R). Ένα τμήμα αυτού του NRPS μοιάζει με το LNKS, το οποίο τερματίζει με έναν τομέα C και τα πρώτα εκατοντάδες αμινοξέα ενός τομέα A. Στο LNKS, οι τομείς NRPS είναι ανενεργοί, καθώς η καταλυτική περιοχή του τομέα A έχει διαγραφεί, αν και ο τομέας C ενδέχεται να παίζει ρόλο στη σχηματισμό λακτόνης. Η ομοιότητα του LNKS με το τμήμα N-τερματικού της Eqis υποδηλώνει ότι το LNKS είναι ένα υποβαθμισμένο γονίδιο βιοσύνθεσης τετραμικού οξέος που έχει υποστεί μια γεγονός διαγραφής στο C-τερματικό τμήμα κατά την εξέλιξη της οδού σύνθεσης. Έτσι, η Eqis περιέχει όλους τους τομείς που είναι απαραίτητοι για την παραγωγή της πλήρως ολοκληρωμένης πολυκετίδης δομής, η οποία είναι συνδεδεμένη μέσω ενός αμιδικού δεσμού με ένα αμινοξύ. Τα υπόλοιπα βήματα, η απελευθέρωση του ενδιάμεσου της εκισετίνης και η κυκλιοποίηση σε πυρολιδινόνη, πιθανώς καταλυούνται από το C-τερματικό R τομέα. Αυτοί οι τομείς τερματίζουν πολλά γονίδια NRPS, και προτείνεται ότι διασπούν τους αλκαλικούς δεσμούς πρωτεΐνης–μικρού μορίου θειοεστέρου για να απελευθερώσουν αλδεϋδες, οι οποίοι στη συνέχεια υφίστανται διάφορες μεταβολικές καταστάσεις. Ο R τομέας απελευθερώνει ένα ενδιάμεσο εκισετίνης ως αλδεΰδη στο C-τερματικό, η οποία στη συνέχεια θα κυκλοποιηθεί αυθόρμητα στο κυτταρόπλασμα. Η οξείδωση θα παράγει το τετραμικό οξύ. Αυτό αντιπροσωπεύει μια μεγάλη επέκταση των προϊόντων των R τομέων. Το σύμπλεγμα eqi περιέχει επίσης έναν αριθμό γονιδίων που σχετίζονται με την αντίσταση, τη ρύθμιση και την οξείδωση (προφανώς του μειωμένου τετραμικού οξέος μοτίβου). Η αλληλουχία των γονιδίων eqi αποκαλύπτει την βιοσυνθετική οδό για την εκουισετίνηκαι συγγενείς μοριακές ενώσεις..

 Παραπομπές