Brefeldin A es un antiviral lactona producido por el hongo Penicillium brefeldianum . [1] La brefeldina A inhibe indirectamente el transporte de proteínas desde el retículo endoplásmico al complejo de Golgi al impedir 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 investigaciones 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] Posteriormente 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 la investigación de la brefeldina A debido a la escasa 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 celulares 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 necesaria ]
La brefeldina A se encuentra naturalmente 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 ayuda de calentamiento. [6] Es poco soluble en agua (ligeramente miscible ). [6] Se vende comercialmente con una pureza del 98% o superior. [6] Se recomienda almacenarlo desecado a -20 °C lejos de la luz solar directa. Su vida útil sugerida es de 6 meses como sólido y 1 mes como solución con almacenamiento herméticamente cerrado a -20 °C. Dado que el compuesto es combustible, se debe evitar la contaminación con agentes oxidantes para evitar el riesgo de incendio. También se debe evitar el contacto directo. [ cita necesaria ]
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 Arf1p GTPasa . [8] Lo hace mediante la conversión de la forma inactiva vinculada al PIB de Arf1p a la forma activa vinculada al GTP. [8] El intercambio de nucleótidos se produce en el dominio catalítico Sec7 de GBF1. Luego, Arf1p activado recluta la proteína de cubierta β-COP, una subunidad del complejo COP-I, hacia receptores unidos a carga en la membrana. [8] El reclutamiento de proteínas de cubierta es necesario para la formación y el transporte adecuados de las vesículas. Brefeldin A inhibe reversiblemente la función de GBF1 de forma no competitiva al unirse al complejo que forma con Arf1p unido a GDP y evitando la conversión a la forma unida a GTP. [8] La falta de Arf1p activo previene el reclutamiento de proteínas de cubierta, lo que finalmente induce la fusión de las membranas vecinas del RE y de 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 otro modo, se limitarían a recubrir las vesículas recubiertas de proteínas y se eliminarían con las vesículas una vez que brotan. [9] Las proteínas SNARE median en la fusión de la membrana y se postula que la acumulación SNARE descrita en el Golgi aumenta las posibilidades de fusión aberrante de la membrana de 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 aún no se han estudiado exhaustivamente. [12] Se han informado algunos valores de LD 50 en animales, incluidos 250 mg/kg en ratones (interperitoneal) y 275 mg/kg en ratas (oral). [12] Generalmente, se ha demostrado que los antibióticos macrólidos que comparten un anillo de lactona macrocíclico similar al de la brefeldina A producen malestar gastrointestinal como efecto secundario más común. [13] Se ha demostrado que algunos macrólidos producen reacciones alérgicas y, aunque es poco común, esta posibilidad en el caso de la brefeldina A no puede descartarse por el momento. [13] El compuesto puede unirse a la hemoglobina e inhibir la absorción de oxígeno, lo que resulta en 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, excepto por irritación transitoria. [13] Puede causar irritación del sistema respiratorio si se inhala. [13]
