Майтотоксин — токсин небелковой природы, продуцируемый динофлагеллятами вида . Является одним из самых токсичных веществ, обнаруженных в живой природе, и, одновременно, одним из самых сложных по структуре веществ природного происхождения.

Майтотоксин чрезвычайно токсичен (доза в 130 нг/кг массы тела, при внутрибрюшинном введении, летальна для мышей ) и обладает, вероятно, самым сложным строением из всех известных небелковых веществ природного происхождения (правильность установления структуры и пространственного строения молекулы майтотоксина и в настоящее время вызывает сомнения, а попытки осуществить его полный синтез, начатые ещё в середине 90-х годов XX века, до сих пор не увенчались успехом).

История открытия и изучения

Изначально майтотоксин был выделен из рыб вида ( полосатый хирург ), обитающих в экосистемах коралловых рифов и питающихся планктоном ( биоаккумуляция токсина в организме некоторых видов хищных рыб ( барракуды , морской окунь , мурены , сибас и др.), питающихся полосатым хирургом, приводит к отравлению людей, употребляющих рыбу этих видов в пищу). На Таити этот вид рыб известен как «maito», что и дало название этому токсину .

Структура и пространственное строение молекулы майтотоксина были установлены к середине 90-х годов XX века с использованием новейших методов аналитической химии ( масс-спектрометрия и двумерная спектроскопия ЯМР с предварительной частичной окислительной деградацией молекулы данного токсина). Но сомнения относительно правильности установления пространственного строения майтотоксина остаются до сих пор .

Необычность и сложность структуры (в т.ч. наличие в молекулах множества хиральных центров ) таких соединений как майтотоксин, палитоксин и др. делают установление их строения само по себе очень сложной задачей и требуют привлечения усилий как наиболее компетентных учёных, так и использования самых передовых методов химического и физико-химического анализа (в т.ч. таких, которые ранее просто не существовали) . Особую сложность представляет установление стереохимии (пространственного строения) подобных соединений. Даже само по себе получение достаточных количеств таких веществ является непростой задачей. Единственный доступный источник получения - выделение из живых организмов, которые осуществляют биосинтез либо биоаккумулируют их в себе (причём, как правило, содержание их очень невелико). К примеру, для получения в чистом виде майтотоксина пришлось на протяжении года культивировать динофлагеллят вида Gambierdiscus toxicus для получения около 4000 литров культуры (с концентрацией клеток 2*10 ⁶ /л), а затем применить многостадийный процесс выделения, концентрирования и очистки этого соединения. В итоге удалось получить порядка 5 мг(!) химически чистого майтотоксина .

Работы над осуществлением полного синтеза майтотоксина были начаты ещё в 1996 г. и продолжаются (с перерывами) по настоящее время под руководством Кирьякоса Николау . Возглавляемые им группы учёных пока что смогли осуществить синтез некоторых отдельных частей, из которых состоит молекула майтотоксина .

Молекула майтотоксина состоит из 32 конденсированных колец, содержит 28 гидроксильных и 22 метильные группы, а также 2 эфира серной кислоты . Кроме того, в ней есть 98 хиральных центров. Всё это делает задачу по выполнению полного химического синтеза майтотоксина исключительно сложной.

Токсичность

LD ₅₀ - 50 нг/кг массы тела (для мышей), что делает майтотоксин наиболее токсичным из всех известных веществ небелковой природы.

Физиологическое действие майтотоксина состоит в нарушении гомеостаза внутриклеточного содержания Ca ²⁺ . Резкое повышение содержания ионов Са ²⁺ внутри клеток, в конечном счёте, приводит к их гибели. Точный молекулярный механизм действия майтотоксина неизвестен, но предполагается, что он связывается с , превращая её в ионный канал, через который ионы Ca ²⁺ начинают неконтролируемо поступать во внутриклеточное пространство

Примечания