Oxidativ oligomerisering af DBL catechol, en potentiel cytotoksisk forbindelse til melanocytter, afslører forekomsten af nye ioniske diels-alder-tilsætninger del 2
May 18, 2023
Der blev også dannet forbindelser fra dimeren med tab af to protoner. Disse forbindelser eluerede efter 17 minutter, 18 minutter, 20 minutter og 21 minutter med en molekylvægt på 353,1021, hvilket er inden for 1,5 ppm af den teoretiske masse for C20H16O6 (353,1013 amu). CID-spektret af disse forbindelser var signifikant anderledes, hvilket indikerer, at der dannes flere isomerer i reaktionsblandingen (figur 8-11).
Ifølge relevante undersøgelser er cistanche en almindelig urt, der er kendt som "mirakelurten, der forlænger livet". Dens hovedkomponent er cistanosid, som har forskellige virkninger såsom antioxidant, anti-inflammatorisk og immunfunktionsfremme. Mekanismen mellem cistanche og hudblegning ligger i cistanche-glykosidernes antioxidante virkning. Melanin i menneskelig hud produceres ved oxidation af tyrosin katalyseret af tyrosinase, og oxidationsreaktionen kræver deltagelse af ilt, så de iltfrie radikaler i kroppen bliver en vigtig faktor, der påvirker melaninproduktionen. Cistanche indeholder cistanosid, som er en antioxidant og kan reducere dannelsen af frie radikaler i kroppen og dermed hæmme melaninproduktionen.

Klik på Cistanche Tubulosa for blegning
For mere info:
david.deng@wecistanche.com/WhatApp:86 13632399501
Toppen, der eluerede efter 20 minutter, viste kun et vandtab som hovedproduktionen (m/z 335-ion i figur 10). Toppen, der eluerede efter 21 minutter, viste den største top med tabet af COCH2-gruppen (m/z 311 ioner). Denne forbindelse skal være den oxiderede form af DBL-quinon-dimeren. På den anden side viste toppen, der eluerede efter 18 minutter, store nedbrydningsioner ved 335 (vandtab), 311 (COCH2-tab) og en mindre ion ved m/z 293 (vand- og COCH2-tab). Bemærk, at den sidste nedbrydningsion ikke er mulig for DBL-quinondimeren og kun er mulig for den oxiderede form af benzodioxandimeren. Fra disse resultater blev det udledt, at to forskellige slags dimerer dannes i reaktionen - en benzodioxandimer og en DBL quinondimer.


Ud over de dimere produkter kunne trimere forbindelser også observeres i massespektret af reaktionsblandingen. Igen er to-moder-ioner ved m/z 529,1486 til stede, den ene eluerer efter 20 minutter og den anden efter 22 minutter (figur 5 panel C). Deres masse er inden for 3 ppm af massen af den teoretiske protonerede trimere forbindelse (C30H26O9). Deres CID-spektre er vist i figur 12 og 13. CID af en isomer gav en hovedion ved 351, svarende til dimerens fuldt oxiderede form. Den anden isomer gav en betydelig mindre mængde af denne produktion. Det var ikke muligt at skelne strukturen af trimererne ud fra fragmenteringsmønsteret. Ikke desto mindre var det klart, at der også dannes forskellige trimere produkter i reaktionsblandingen. Resultaterne præsenteret i dette papir bekræfter således, at DBL catechol er ekstremt modtagelig for oxidativ polymerisering som foreslået i et tidligere arbejde fra en af vores grupper [11].

Dannelsen af dimerer og trimerer kan forklares ved reaktiviteten af quinonoidprodukterne dannet i reaktionen (figur 14). Oxidation af DBL catechol producerer dens tilsvarende quinon, som er meget hydrofob og let kan udvise en cycloadditionsreaktion med moderkatecholen. Den ioniske Diels-Alder-tilsætning af DBL-quinonen til moderkatecholen vil producere to typer addukter som vist i figur 14. Reaktionen af quinonoide carbonylgrupper med den umættede sidekæde vil producere benzodioxandimeren. I modsætning hertil producerer dienon-sidekæde-tilsætningen med den umættede sidekæde adduktet af pyran-typen, der simpelthen betegnes som DBL-quinon-dimer. Begge disse forbindelser kan undergå let oxidation og yderligere reaktion for at danne trimere forbindelser ved lignende Diels-Alder-reaktioner. Selvom den biologiske forekomst af Diels-Alder-reaktionen er meget sjælden, er den blevet rapporteret at fortsætte under nogle få omstændigheder [20-23]. For eksempel har en af vores grupper for nylig vist, at quinonen af N-acetyldopamethylester er under hurtig cycloaddition, sandsynligvis via ionisk Diels-Alder-reaktion, hvilket genererer en lignende benzodioxandimer [20]. De nuværende undersøgelser understøtter også forekomsten af sådanne ioniske Diels-Alder-tilsætninger i quinonoidkemien af sidekædedesaturerede katekoler. Disse ringslutningsreaktioner er alle ikke-enzymatiske og vil derfor være ikke-stereoselektive, hvilket fører til produktion af flere isomere produkter. Produktionen af sådanne multiple produkter under den ikke-enzymatiske cyklisering af enzymatisk genererede quinonoide arter er blevet veldokumenteret i dette laboratorium for adskillige dehydrodopa- og dehydrodopaminderivater [16-20].

Den potentmelanotoksicitet af RK og dets reducerede produkt, rhododendron, er nu veletableret [1-8,24]. Mens nogle af reaktionerne såsom udtømning af thioler og tilføjelse til cellulære nukleofiler også er fælles for andre cytotoksiske quinoner, kan den unikke genotoksicitet af RK og rhododendron tilskrives deres evne til at udvise multiple redoxreaktioner, der ikke kun producerer deres tilsvarende quinonoidderivater men også adskillige sidekæde-umættede quinonoide arter. Derudover produceres et væld af dimere og trimere forbindelser, alle med evnen til at forårsage produktion af reaktive oxygenarter, udtømning af cellulære thioler og reaktion med cellulære makromolekyler inklusive proteiner og DNA [11,24]. Forbindelser, der udviser sådanne multiple redoxreaktioner, vil derfor være mere toksiske end simple quinonoide forbindelser. Det er ret vanskeligt at udpege et eller andre produkter af RK eller rhododendron som et forårsagende middel til at inducere leukodermi og andre myelotoksiske virkninger. Med disse resultater i tankerne advarer vi mod brugen af disse forbindelser og andre relaterede katekoler, som har evnen til at udvise multiple redoxreaktioner til behandling af enhver melanin-relaterede lidelser.
3. Materialer og metoder


Forkortelser
Referencer
1. Beekwilder, J.; van der Meer, I.; Sibbesen, O.; Broekgaarden, M.; Qvist, I.; Mikkelsen, JD; Hall, RD Mikrobiel produktion af naturlig hindbærketon. Biotechnol. J. 2007, 2, 1270-1279. [CrossRef] [PubMed]
2. Fukuda, Y.; Nagano, M.; Futatsuka, M. Erhvervsmæssig leukodermi hos arbejdere, der beskæftiger sig med 4-(p-hydroxyphenyl)-2-butanonfremstilling. J. Occup. Sundhed 1998, 40, 118-122. [CrossRef]
3. Nishigori, C.; Aoyama, Y.; Ito, A.; Suzuki, K.; Suzuki, T.; Tanemura, A.; Ito, M.; Katayama, I.; Oiso, N.; Kagohashi, Y.; et al. Vejledning til læger (dvs. hudlæger) til behandling af Rhododenol-induceret leukodermi. J. Dermatol. 2015, 42, 113-128. [CrossRef] [PubMed]
4. Sasaki, M.; Konda, M.; Sato, K.; Umeda, M.; Kawabata, K.; Takahashi, Y.; Suzuki, T.; Matsunaga, K.; Inoue, S. Rhododendron, en depigmenteringsinducerende phenolforbindelse, udøver melanocytcytotoksicitet via en tyrosinaseafhængig mekanisme. Pigment Cell Melanoma Res. 2014, 27, 754-763. [CrossRef] [PubMed]
5. Kasamatsu, S.; Hachiya, A.; Nakamura, S.; Nakamura, S.; Yasuda, Y.; Fujimori, T.; Takano, K.; Moriwaki, S.; Hase, T.; Suzuki, T.; et al. Depigmentering forårsaget af påføringen af det aktive lysnende materiale, rhododendron, er relateret til tyrosinaseaktivitet ved en vis tærskel. J. Dermatol. Sci. 2014, 76, 16-24. [CrossRef] [PubMed]
6. Ito, S.; Yamashita, T.; Ojika, M.; Wakamatsu, K. Tyrosinase-katalyseret oxidation af rhododendron producerer 2-methyl-chroman-6,7-dion, den formodede ultimative toksiske metabolit: Implikationer for melanocyttoksicitet. Pigment Cell Melanoma Res. 2014, 27, 744-753. [CrossRef] [PubMed]
7. Ito, S.; Gerwat, W.; Kolbe, L.; Yamashita, T.; Ojika, M.; Wakamatsu, K. Human tyrosinase kan oxidere begge enantiomerer af rhododendron. Pigment Cell Melanoma Res. 2014, 27, 1149-1153. [CrossRef]
8. Ito, S.; Okura, M.; Wakamatsu, K.; Yamashita, T. Rhododendrol-eumelanins potente pro-oxidantaktivitet inducerer cysteindepletering i B16 melanomceller. Pigment Cell Melanoma Res. 2017, 30, 63-67. [CrossRef]
9. Ito, S.; Okura, M.; Nakanishi, Y.; Ojika, M.; Wakamatsu, K.; Yamashita, T. Tyrosinase-katalyseret metabolisme af rhododendron (RD) i B16 melanomceller: Produktion af RD-pheomelanin og kovalent binding med thiolproteiner. Pigment Cell Melanoma Res. 2015, 28, 295-306. [CrossRef]
10. Ito, S.; Wakamatsu, K. Biokemisk mekanisme af rhododendron-induceret leukodermi. Int. J. Mol. Sci. 2018, 19, 552. [CrossRef]
11. Ito, S.; Hinoshita, M.; Suzuki, E.; Ojika, M.; Wakamatsu, K. Tyrosinase-katalyseret oxidation af det leukoderma-inducerende middel hindbærketon producerer (E)-4-(3-oxo-1-butenyl)-1,2- benzoquinon: Implikation for melanocyttoksicitet. Chem. Res. Toxicol. 2017, 30, 859–868. [CrossRef]
12. Sugumaran, M.; Dali, H.; Kundzicz, H.; Semensi, V. Usædvanlig intramolekylær ringslutning og sidekædedesaturation af carboxyethyl-o-benzoquinonderivater. Bioorg. Chem. 1989, 17, 443-453. [CrossRef]
13. Sugumaran, M.; Ricketts, D. Modelsklerotiseringsundersøgelser. 3. Cutikulær enzymkatalyseret oxidation af peptidylmodel-tyrosin og dopa-derivater. Arch. Insekt Biochem. Physiol. 1995, 28, 17-32. [CrossRef]
14. Sugumaran, M. Reaktiviteter af quinonmethider versus o-quinoner i katekolaminmetabolisme og eumelaninbiosyntese. Int. J. Mol. Sci. 2016, 17, 1576. [CrossRef]
15. Ito, S.; Sugumaran, M.; Wakamatsu, K. Kemiske reaktiviteter af ortho-quinoner produceret i levende organismer: Skæbne for quinonoidprodukter dannet af tyrosinase- og phenoloxidasevirkning på phenoler og katekoler. Int. J. Mol. Sci. 2020, 21, 6080. [CrossRef]
16. Abele, A.; Zheng, D.; Evans, J.; Sugumaran, M. Genundersøgelse af mekanismerne for oxidativ transformation af insektets kutikulære sklerotiserende precursor, 1,2-dehydro-N-acetyldopamin. Insekt Biochem. Mol. Biol. 2010, 40, 650-659.
17. Abebe, A.; Kuang, QF; Evans, J.; Robinson, WE; Sugumaran, M. Oxidativ transformation af en trichrome modelforbindelse giver ny indsigt i tværbinding og forsvarsreaktion af tunichromer. Bioorg. Chem. 2017, 71, 219-229. [CrossRef]
18. Kuang, QF; Abebe, A.; Evans, J.; Sugumaran, M. Oxidativ transformation af tunichromer - modelundersøgelser med 1,2-dehydro-N-acetyldopamin og N-acetylcystein. Bioorg. Chem. 2017, 73, 53-62. [CrossRef]
19. Abebe, A.; Kuang, QF; Evans, J.; Sugumaran, M. Massespektrometriske undersøgelser kaster lys over usædvanlige oxidative transformationer af 1,2-dehydro-N-acetyldopa. Hurtig komm. Massespektrum. 2013, 27, 1785-1793. [CrossRef]
20. Abebe, A.; Zheng, D.; Evans, J.; Sugumaran, M. Ny post-translationel oligomerisering af peptidyldehydrodopa-modelforbindelse, 1,2-dehydro-N-acetyldopa-methylester. Bioorg. Chem. 2016, 66, 33-40. [CrossRef]
21. Takao, KI; Munakata, R.; Tadano, KI Nylige fremskridt inden for naturlig produktsyntese ved at bruge intramolekylære Diels-Alder-reaktioner. Chem. Rev. 2005, 105, 4779-4807. [CrossRef] [PubMed]
22. Ose, T.; Watanabe, K.; Mie, T.; Honma, M.; Watanabe, H.; Yao, M.; Oikawa, H.; Tanaka, I. Indsigt i en naturlig Diels-Alder reaktion fra strukturen af makrofagsyntase. Nature 2003, 422, 185-189. [CrossRef] [PubMed]
23. Strømpe, EM; Williams, RM Kemi og biologi af biosyntetiske Diels-Alder-reaktioner. Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 2003, 42, 3078-3115. [CrossRef] [PubMed]
24. Ito, S.; Agata, M.; Okochi, K.; Wakamatsu, K. Rhododendrol-eumelanins potente prooxidantaktivitet forstærkes af ultraviolet A-stråling. Pigment Cell Melanoma Res. 2018, 31, 523-528. [CrossRef]
For flere oplysninger: david.deng@wecistanche.com / WhatApp:86 13632399501






