Αναμπενοπεπτίνες

Από τη Βικιπαίδεια, την ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια

Χημική Δομή[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Οι αναμπενοπεπτίνες παράγονται ως δευτερογενείς μεταβολίτες από κυανοβακτήρια (ορισμένα στελέχη), είναι μη ριβοσωμικά ολιγοπεπτίδια που μπορούν να έχουν μη τυπικά αμινοξέα και άλλες μετα-μεταφραστικές τροποποιήσεις. Είναι κυκλικά πεπτίδια με χαρακτηριστικό ουρεϊδικό δεσμό που συνδέουν την κύρια αμίνη της R ομάδας της λυσίνης με την καρβοξυλική ομάδα του γειτονικού αμινοξέος προς σχηματισμό αμιδικού δεσμού [1]. Οι αναμπενοπεπτίνες έχουν το εξής χαρακτηριστικό: το κοινό κυκλικό πεπτιδικό ήμισυ είναι συνδεδεμένο με Tyr, Arg, Lys και Phe μέσω ενός ουρεϊδικού δεσμού [2].

Οι αναμπενοπεπτίνες είναι εξαπεπτίδια με γενική δομή X1-CO-[Lys-X3-X4-MeX5-X6] η οποία χαρακτηρίζεται από την παρουσία του αμινοξέος λυσίνη, το οποίο συμβάλλει στον σχηματισμό δακτυλίου μέσω ενός δεσμού του Ν-πεπτιδίου με την καρβοξυλομάδα του αμινοξέος Χ6 και του C-πεπτιδίου με την αμινομάδα του αμινοξέος Χ3. Μια πλευρική αλυσίδα μιας μονάδας αμινοξέος συνδέεται με έναν πενταπεπτιδικό δακτύλιο μέσω ενός ουρεϊδικού δεσμού μεταξύ του a-N της λυσίνης και του a-N της πλευρικής αλυσίδας αμινοξέος (Εικόνα 1) [3]. Εκτός από τη λυσίνη, όλα τα άλλα αμινοξέα είναι μεταβλητά, το αμινοξύ στη θέση Χ5 είναι συνήθως Ν-μεθυλιωμένο και το αμινοξύ στη θέση X4 είναι συνήθως σε μορφή ομοδιμερούς [4]. Οι μέχρι τώρα γνωστές αναμπενοπεπτίνες  από περιβάλλοντα γλυκού νερού αποτελούνται κυρίως από Val (45%) και Ile (29%) στη θέση X3, Hty (64%) και Hph (29%) στη θέση X4, MeAla (50%) και MeHty (38%) στη θέση Χ5 και Phe (45%) και Ile (24%) στη θέση Χ6 [5]. Οι δεκατρείς αναμπενοπεπτίνες που εντοπίστηκαν στα ελληνικά γλυκά νερά αποτελούνται από Val (38%) και Ile (62%) στη θέση X3, Hty (69%) και Hph (31%) στη θέση X4, MeAla (85%) και MeHty (15%) στη θέση Χ5 και Phe (85%) και Ile (15%) στη θέση Χ6 [4].

Μέχρι το 2019 περισσότερα από 600 κυανοπεπτίδια είχαν περιγραφεί με μάζα από 400-1900 Da [1][2].

Εικόνα 1. Γενική δομή των αναμπενοπεπτινών [4]

Ποικιλότητα[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Οι πρώτες χαρακτηρισμένες αναμπενοπεπτίνες, A και B, απομονώθηκαν από τους Harada et al. το 1995, από το κυανοβακτηριακό στέλεχος του γλυκού νερού Anabaena flos-aquae NRC 525-17, από το οποίο πήραν το όνομά τους. Αποτελούν την τρίτη κατηγορία κυανοπεπτιδίων με την υψηλότερη δομική ποικιλομορφία μετά τις μικροκυστίνες και τις κυανοπεπτολίνες [6]. Οι δομικές παραλλαγές των αναμπενοπεπτινών είναι γνωστές και με άλλα ονόματα όπως Nodulapeptins, Oscillamides, Konbamide, Keramamides, Ferintoic acids, Mozamides, Schizopeptin, Brunsvicamides, Psymbamide A, Pompanopeptin B, Paltolides, Lyngbyaureidamides και Nostamides, τα οποία βασίζονται κυρίως στις ομάδες οργανισμών που τα παράγουν ή στη γεωγραφική θέση της ανακάλυψής τους [4].

Η ποικιλομορφία των αναμπενοπεπτινών σε απομονωμένα στελέχη είναι περιορισμένη σε σύγκριση με εκείνη των πληθυσμών άνθισης. Σε μελέτες που διεξήχθησαν σε ευρωπαϊκές χώρες βρέθηκε ότι τα στελέχη Microcystis έχουν λιγότερο διαφοροποιημένο μοτίβο πεπτιδίων σε σύγκριση με αυτό ολόκληρου πληθυσμού και πως τα δείγματα πληθυσμών του Planktothrix agardhii περιείχαν επτά αναμπενοπεπτίνες, ενώ τα δύο στελέχη που απομονώθηκαν περιείχαν μόνο μία. Η ποικιλομορφία των αναμπενοπεπτινών σε δείγματα άνθισης στον αγρό αντανακλά την υψηλή ποικιλομορφία των χημειοτύπων που υπάρχουν σε υδάτινες περιοχές και επομένως δεν μπορεί να συγκριθεί με την ποικιλομορφία των ενώσεων σε μεμονωμένα στελέχη [4].

Οι δεκατρείς αναμπενοπεπτίνες από κυανοβακτήρια των ελληνικών γλυκών νερών έχουν χαμηλή ποικιλία μεταβλητών αμινοξέων. Συγκεκριμένα, όλα τα τμήματα που συνθέτουν τις δομές δακτυλίου αντιπροσωπεύονται μόνο από δύο διαφορετικά αμινοξέα ανά θέση. Μεγαλύτερη ποικιλία αμινοξέων παρατηρείται στην πλευρική αλυσίδα. Η Arg (31%) είναι το πιο συχνό αμινοξύ, ακολουθούμενο από την Tyr (23%), τη MeHty (23%), το OEtGlu (15%) και τη Lys (8%) [4].

Βιοσυνθετικά Μονοπάτια[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Διάφορα στελέχη κυανοβακτηρίων μπορεί να έχουν πληθώρα βιοσυνθετικών μονοπατιών για εν δυνάμει (όχι απαραίτητα όμως) παραγωγή διάφορων κυανοπεπτιδίων. Η βιοσύνθεση ενός κυανοπεπτιδίου περιλαμβάνει σύμπλοκα ενζύμων με συνθετάσες μη ριβοσωμικών πεπτιδίων και συνθετάσες πολυκετιδίων [1]. Γονίδια βιοσύνθεσης για μικροκυστίνες, αναμπενοπεπτίνες, και όχι μόνο, ταυτοποιήθηκαν στα κυανοβακτήρια Planktothrix rubescens και P. agardhii καθώς και σε Microcystis spp. στα ίδια ή και σε διαφορετικά στελέχη [1][7]. Μπορεί να υπάρχουν μεγαλύτερες συγκεντρώσεις αναμπενοπεπτινών από μικροκυστίνες, πράγμα μη συνηθισμένο (σε λίμνες της Ευρώπης) [1]. Σε άλλες χώρες έχει βρεθεί συνύπαρξη μικροκυστινών και αναμπενοπεπτινών στα γένη Anabaena, Planktothrix, ακόμη και Nodularia. Στην Ελλάδα που επικρατεί το γένος Microcystis, οι αναμπενοπεπτίνες βρέθηκαν μαζί με μικροκυστίνες [7].

Επιδράσεις Μικροκυστινών και Αναμπενοπεπτινών[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Ενώ είναι γνωστό ότι οι μικροκυστίνες είναι τοξικές, έχουν γίνει μελέτες που παρατηρήθηκαν τοξικές επιδράσεις που δεν μπορούσαν να εξηγηθούν μόνο με την παρουσία μικροκυστινών, υποδηλώνοντας ότι και άλλοι βιοδραστικοί μεταβολίτες πρέπει να ληφθούν υπόψη στην αξιολόγηση οικολογικού κινδύνου [1].

Γενικά οι αναμπενοπεπτίνες έχουν δράση αναστολής πρωτεασών σερίνης, τρυψίνης και χυμοτρυψίνης [2]. Ειδικά στον άνθρωπο εμπλέκονται στην πήξη του αίματος, αναστολή παγκρεατικών και λευκοκυττάρων ελαστασών. Περαιτέρω δοκιμές με πρωτεάσες έδειξαν αναστολή καρβοξυπεπτιδάσης Α + Β και αμινοπεπτιδάσης λευκίνης που εμπλέκονται στον μεταβολισμό των τροφών [1]. Πρόσφατα, ένα στέλεχος Microcystis flos-aquae που παράγει αναμπενοπεπτίνη βρέθηκε να αναστέλλει έντονα την ανάπτυξη αμοιβάδας γλυκού νερού [2].

Παρουσία στην Ελλάδα[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Στην Ελλάδα οι αναμπενοπεπτίνες υπάρχουν σε εσωτερικά ύδατα στα οποία σχηματίζονται ανθίσεις νερού από είδη των γενών Microcystis και Dolichospermum (πρώην Anabaena). Σε ελληνικά ύδατα έχουν βρεθεί σε μεγάλες σχετικά συγκεντρώσεις οι αναμπενοπεπτίνες Α, Β και μία η οποία μέχρι το 2015 δεν είχε προσδιοριστεί [2].

Τοξικές ανθίσεις νερού εμφανίζονται συχνά στην Ελλάδα [1]. Σε μία πρόσφατη εκτεταμένη έρευνα που έγινε μελετήθηκαν πολλές λίμνες και ταμιευτήρες διαφορετικών χαρακτηριστικών για να μπορούμε να έχουμε στην Ελλάδα (και παγκοσμίως) τα πρώτα ποσοτικά δεδομένα για αναμπενοπεπτίνες. Βρέθηκε ότι παραπάνω από το 15% των δειγμάτων περιείχαν αναμπενοπεπτίνες Α, Β καθώς και μία που δεν είχε προσδιοριστεί. Η τελευταία εμφανίστηκε σε μεγάλο αριθμό δειγμάτων, ειδικά σε μια άνθιση νερού που κυριαρχούσε το Microcystis wesenbergii [2]. Σε μια παλαιότερη έρευνα αναμπενοπεπτίνες μετρήθηκαν στη λίμνη Ζάζαρη, Καστοριά και Παμβώτιδα. Στη Ζάζαρη βρέθηκε μόνο αναμπενοπεπτίνη Β και στη λίμνη Παμβώτιδα αυτή επικρατούσε έναντι της Α. Στη λίμνη Καστοριά υπήρχαν και οι δύο. Σε αυτή την έρευνα το ποσοστό συμμετοχής των αναμπενοπεπτινών σε όλα τα πεπτίδια που βρέθηκαν δεν ξεπερνούσε το 5% (ποσοστό το οποίο θεωρείται υψηλό), εκτός ενός δείγματος (πάνω από 16%) στη Ζάζαρη με μοναδικό κυανοβακτήριο ένα Microcystis spp. Στα δείγματα από την Καστοριά και την Παμβώτιδα κυρίαρχο είδος ήταν το Microcystis aeruginosa. Στην ίδια έρευνα βρέθηκε ότι οι αναμπενοπεπτίνες συνυπάρχουν με μικροκυστίνες στο 27% των δειγμάτων που συλλέχθηκαν από τις λίμνες Καστοριά, Παμβώτιδα και Ζάζαρη [7].

Οι αναμπενοπεπτίνες B, F, A και Osc Y είναι οι πιο γνωστές αναμπενοπεπτίνες όχι μόνο στην Ελλάδα αλλά και στην Ευρώπη και παράγονται κυρίως από στελέχη του Microcystis aeruginosa [4]. Σε πιο πρόσφατη έρευνα στην Ελλάδα, σε δείγματα κυανοβακτηρίων γλυκού νερού ανιχνεύθηκαν δεκατρείς αναμπενοπεπτίνες, οι οποίες ήταν παρούσες στην πλειονότητα των δειγμάτων των ανθίσεων (91%) που συλλέχθηκαν από εννέα ελληνικές λίμνες σε διαφορετικές χρονικές περιόδους. Οι πιο συχνά ανιχνευόμενες αναμπενοπεπτίνες ήταν οι F (87% των δειγμάτων) και Osc Y (87%), η B (65%) και η 886 (57%). Τόσο η A όσο και η B ανιχνεύθηκαν στις λίμνες Καστοριά, Παμβώτιδα, Ζάζαρη, Κερκίνη, Μικρή Πρέσπα και Βιστωνίδα, μαζί με πολλές άλλες συγγενικές αναμπενοπεπτίνες. Οι αναμπενοπεπτίνες 820 και KB906 εντοπίστηκαν σε ένα δείγμα από τη λίμνη Καστοριά και τη λίμνη Ζάζαρη, αντίστοιχα. Η αναμπενοπεπτίνη 894 ανιχνεύθηκε σε δύο δείγματα που συλλέχθηκαν από τις λίμνες Κερκίνη και Ζάζαρη ενώ οι αναμπενοπεπτίνες, 837 και 851, εντοπίστηκαν σε ένα δείγμα που συλλέχθηκε από τη λίμνη Μικρή Πρέσπα. Σε μελέτη που διεξάχθηκε στη λίμνη Βεγορίτιδα, οι αναμπενοπεπτίνες B και F βρέθηκαν να είναι οι πιο συχνοί ανιχνευόμενοι κυανοβακτηριακοί μεταβολίτες καθώς ήταν παρούσες σε όλα σχεδόν τα δείγματα, ακολουθούμενες από την Osc Y. Αναμπενοπεπτίνες δεν ανιχνεύθηκαν σε δύο δείγματα που συλλέχθηκαν από τις λίμνες Μαραθώνα και Κάρλα, αν και κυανοβακτηριακά είδη που πιθανώς παράγουν αναμπενοπεπτίνες ήταν παρόντα και στις δύο λίμνες (Microcystis flos-aquae στη λίμνη Μαραθώνα και Planktothrix cf. agardhii στη λίμνη Κάρλα) [4].


Παραπομπές[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

  1. 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 Janssen, Elisabeth M.-L. (2019-03). «Cyanobacterial peptides beyond microcystins – A review on co-occurrence, toxicity, and challenges for risk assessment». Water Research 151: 488–499. doi:10.1016/j.watres.2018.12.048. ISSN 0043-1354. http://dx.doi.org/10.1016/j.watres.2018.12.048. 
  2. 2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 2,5 Gkelis, Spyros; Lanaras, Thomas; Sivonen, Kaarina (2015-10-12). «Cyanobacterial Toxic and Bioactive Peptides in Freshwater Bodies of Greece: Concentrations, Occurrence Patterns, and Implications for Human Health». Marine Drugs 13 (10): 6319–6335. doi:10.3390/md13106319. ISSN 1660-3397. http://dx.doi.org/10.3390/md13106319. 
  3. Welker M., Von Döhren H. (2006). «Cyanobacterial peptides—Nature's own combinatorial biosynthesis». FEMS Microbiol. Rev. 30, 530-563. doi:10.1111/j.1574-6976.2006.00022.x. Ανακτήθηκε στις 30 Μαΐου 2022. 
  4. 4,0 4,1 4,2 4,3 4,4 4,5 4,6 4,7 Zervou, Sevasti-Kiriaki; Kaloudis, Triantafyllos; Gkelis, Spyros; Hiskia, Anastasia; Mazur-Marzec, Hanna (2022-01). «Anabaenopeptins from Cyanobacteria in Freshwater Bodies of Greece» (στα αγγλικά). Toxins 14 (1): 4. doi:10.3390/toxins14010004. ISSN 2072-6651. PMID 35050981. PMC PMC8781842. https://www.mdpi.com/2072-6651/14/1/4. 
  5. Monteiro P.R., do Amaral S.C., Siqueira A.S., Xavier L.P., Santos A.V. (2021). «Anabaenopeptins: What We Know So Far». Toxins. 13, 522. CS1 maint: Πολλαπλές ονομασίες: authors list (link)
  6. Jones, Martin R.; Pinto, Ernani; Torres, Mariana A.; Dörr, Fabiane; Mazur-Marzec, Hanna; Szubert, Karolina; Tartaglione, Luciana; Dell'Aversano, Carmela και άλλοι. (2021-05-15). «CyanoMetDB, a comprehensive public database of secondary metabolites from cyanobacteria» (στα αγγλικά). Water Research 196: 117017. doi:10.1016/j.watres.2021.117017. ISSN 0043-1354. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0043135421002153. 
  7. 7,0 7,1 7,2 Gkelis, Spyros; Harjunpää, Vesa; Lanaras, Tom; Sivonen, Kaarina (2005). «Diversity of hepatotoxic microcystins and bioactive anabaenopeptins in cyanobacterial blooms from Greek freshwaters». Environmental Toxicology 20 (3): 249–256. doi:10.1002/tox.20105. ISSN 1520-4081. http://dx.doi.org/10.1002/tox.20105.