La brefeldina A es una lactona antiviral producida por el hongo Penicillium brefeldianum . [1] La brefeldina A inhibe el transporte de proteínas desde el retículo endoplásmico al complejo de Golgi indirectamente al prevenir la asociación de la capa COP-I [2] a la membrana de Golgi . La brefeldina A se aisló inicialmente con la esperanza de convertirse en un fármaco antiviral [3], pero ahora se utiliza principalmente en la investigación para estudiar el transporte de proteínas.
El compuesto recibe su nombre de una especie de hongo anamorfo del género Penicillium conocido como Eupenicillium brefeldianum , aunque se encuentra en una variedad de especies que abarcan varios géneros. [4] Fue aislado por primera vez de Penicillium decumbens en 1958 por VL Singleton, quien inicialmente lo llamó Decumbin. [5] Más tarde fue identificado como un metabolito por HP Siggs, quien luego identificó la estructura química del compuesto en 1971. [5] Desde entonces, se han descrito varios métodos exitosos de síntesis total . [5] Inicialmente, faltaba interés en investigar la brefeldina A debido a la mala actividad antiviral. [5] Sin embargo, tras el descubrimiento de su mecanismo que implica la interrupción del transporte de proteínas por Takatsuki y Tamura en 1985 y los efectos citotóxicos observados en ciertas líneas de células cancerosas , se revitalizaron los esfuerzos de investigación. [5] Actualmente se utiliza únicamente en investigación, principalmente como herramienta de ensayo para estudiar el tráfico de membranas y la dinámica del transporte de vesículas entre el retículo endoplásmico y el aparato de Golgi. [ cita requerida ]
La brefeldina A se encuentra de forma natural como un sólido cristalino de color blanco a blanquecino . Forma una solución transparente e incolora cuando se disuelve. Es soluble en metanol (10 mg/ml), etanol (5 mg/ml), DMSO (20 mg/ml), acetona y acetato de etilo (1 mg/ml) sin la ayuda de calor. [6] Es poco soluble en agua (ligeramente miscible ). [6] Se vende comercialmente con una pureza del 98% o mayor. [6] Se recomienda almacenarlo desecado a -20 °C lejos de la luz solar directa. Su vida útil sugerida para su uso es de 6 meses como sólido y 1 mes como solución con almacenamiento hermético a -20 °C. Dado que el compuesto es combustible, se debe evitar la contaminación con agentes oxidantes para prevenir el riesgo de incendio. También se debe evitar el contacto directo. [ cita requerida ]
En células de mamíferos y levaduras , el objetivo principal de la brefeldina A parece ser un factor de intercambio de nucleótidos de guanina (GEF) llamado GBF1 . [7] GBF1 es un miembro de la familia Arf de GEF que se reclutan en las membranas del Golgi. [8] Es responsable de la regulación de la GTPasa Arf1p . [8] Lo hace mediante la conversión de la forma inactiva unida a GDP de Arf1p a la forma activa unida a GTP. [8] El intercambio de nucleótidos ocurre en el dominio catalítico Sec7 de GBF1. Luego, Arf1p activado recluta la proteína de cubierta β-COP, una subunidad del complejo COP-I, a los receptores unidos a la carga en la membrana. [8] El reclutamiento de la proteína de cubierta es necesario para la formación y el transporte adecuados de vesículas. La brefeldina A inhibe reversiblemente la función de GBF1 de forma no competitiva al unirse al complejo que forma con Arf1p unido a GDP y evitar la conversión a la forma unida a GTP. [8] La falta de Arf1p activo impide el reclutamiento de la proteína de la cubierta, que luego finalmente induce la fusión de las membranas vecinas del RE y el Golgi debido a la falta de formación de vesículas. Esto se debe a que la falta de formación de vesículas da como resultado una acumulación de proteínas SNARE en el Golgi que de lo contrario estarían unidas a las vesículas recubiertas de proteína de cubierta y se eliminarían con las vesículas una vez que se desprenden. [9] Las proteínas SNARE median la fusión de la membrana y se postula que la acumulación de SNARE descrita en el Golgi aumenta las posibilidades de fusión aberrante de la membrana del Golgi con la del RE. [9] El colapso del Golgi en el RE desencadena la activación de la respuesta de proteína desplegada (UPR) (o estrés del RE ) [10] [11] que puede resultar en apoptosis .
Los efectos toxicológicos de la brefeldina A no se han estudiado en profundidad todavía. [12] Se han notificado algunos valores de LD50 en animales, incluidos 250 mg/kg en ratones (interperitoneal) y 275 mg/kg en ratas (oral). [12] En general, se ha demostrado que los antibióticos macrólidos que comparten un anillo de lactona macrocíclica similar al de la brefeldina A producen molestias gastrointestinales como efecto secundario más común. [13] Se ha demostrado que algunos macrólidos producen reacciones alérgicas y, aunque poco común, esta posibilidad en el caso de la brefeldina A no se puede descartar todavía. [13] El compuesto puede unirse a la hemoglobina e inhibir la absorción de oxígeno, lo que da lugar a metahemoglobinemia , una forma de falta de oxígeno, aunque esto no está confirmado. [13] No se considera que la brefeldina A sea dañina por exposición directa a la piel o los ojos, salvo por una irritación transitoria. [13] Puede causar irritación del sistema respiratorio si se inhala. [13]
