Jednym z bardziej obiecujących kierunków jest rozwój biotechnologicznych metod syntezy kumaryn. Kumaryny to rodzina związków naturalnych i syntetycznych o szerokich właściwościach farmakologicznych, w tym przeciwnowotworowych, przeciwzapalnych oraz przeciwdrobnoustrojowych. Na podstawie licznych badań szczególnie dokładnie opisano jednego z jej członków – 7-prenyloksykumarynę – jako czynnik walki z nowotworami, w tym także rakiem żołądka. W celu opracowania jeszcze bardziej obiecujących związków wykonuje się biotransformację struktury kumaryn dzięki reakcjom utleniania, redukcji i hydroksylacji. Jako katalizator stosowany może być cały martwy mikroorganizm, jego pojedyncze komórki lub wyizolowane z niego enzymy. W porównaniu z tradycyjną modyfikacją chemiczną, transformacja przez drobnoustroje ma liczne zalety, takie jak wyższa stereoselektywność i wydajność, a mniejsze zanieczyszczenie i koszty.

Rola grzyba w katalizie

Grzyby są jednym z najczęściej badanych systemów komórkowych pod kątem zastosowania ich w reakcjach biotransformacji. Pleśniakowce to największa rodzina sprzężniaków szeroko stosowana w biotechnologii do produkcji kwasów organicznych i enzymów. Mikroorganizmy te posiadają układy enzymatyczne o wysokiej aktywności proteolitycznej i lipolitycznej. Są to głównie szybko rosnące grzyby. Pleśniakowce są szeroko rozpowszechnione i można je znaleźć na ziarnach, owocach, warzywach i orzechach. Mucor polymorphosporus, jeden z jej członków, został ostatnio wykorzystany jako źródło enzymów katalizujących reakcję modyfikacji strukturalnej terpenoidów (a dokładniej 2’-Z-auraterpenu, członka 7-prenyloksykmaryn) w celu znalezienia nowych kandydatów na leki, które mogłyby być stosowane w walce z nowotworem wywodzącym się z komórek żołądka. Otrzymano cztery nowe kumaryny (nazwane od A do D), a następnie zbadano ich działanie antyproliferacyjne na linię komórkową raka żołądka MGC-803.

Przeciwnowotworowy potencjał kumaryn

Komórki nowotworu oraz kontrolną, prawidłową linię komórkową nabłonka żołądka GES-1 inkubowano przez 24 godziny z powstałymi na drodze syntezy biotechnologicznej kumarynami. W otrzymanych wynikach jeden z nowych związków, 2’-Z-auraterpen A, okazał się skuteczniejszy i bardziej specyficzny w działaniu antyproliferacyjnym na komórki raka żołądka niż pierwotna 7-prenyloksykumaryna. Markery apoptozy w linii komórek otrzymującej ten związek znacząco wzrosły w sposób zależny od dawki w porównaniu z grupą otrzymującą związek przed modyfikacją. Wykazano także obniżenie poziomu białka BCL-2 (B-cell lymphoma 2), należącego do rodziny białek regulujących śmierć komórki nowotworowej. Jego ekspresja zapobiega apoptozie, a jej spadek ją nasila. Wzrosło natomiast stężenie białka BAX (BCL-2-associated X protein) przyśpieszającego śmierć komórki poprzez tworzenie porów w błonie mitochondriów. Wskazuje to, że powstały 2’-Z-auraterpen może hamować proliferację komórek raka żołądka MCG-803 poprzez indukowanie w nich zależnej od dawki apoptozy.

Wydaje się on zatem być obiecującym kandydatem o znaczącym potencjale przeciwnowotworowym. Ponadto przeprowadzone badania wykazują, że biotransformacja cis-auraptenów przy użyciu Mucor polymorphosporus jest bardziej specyficzna po reakcji hydroksylacji i wydajna niż tradycyjne metody. Do jej użycia potrzeba również znacznie mniejszych nakładów finansowych. Jest ona także przyjazna dla środowiska. Stwarza to możliwość zastosowania pleśniaka w specyficznych reakcjach hydroksylacji wiązania metylowego cis-izomerów związków chemicznych.

Aleksandra Pogoda