Pro jedno kvítí, slunce nesvítí

Jiří Patočka, Radoslav Patočka, Milada Mičánková

     „Pro jedno kvítí, slunce nesvítí.“ Staré české přísloví se obvykle používá v přeneseném významu: kvůli jediné ztrátě nemá smysl propadat beznaději, protože svět je mnohem větší a nabízí další možnosti. Při pohledu očima botanika však toto rčení získává ještě jeden, poněkud překvapivý význam. Jedno kvítí sice skutečně není celý svět, ale každý jednotlivý květ představuje pozoruhodný biologický systém, v němž se propojuje fyziologie rostlin, chemie, ekologie, evoluce a chování živočichů. Květ není jen barevná ozdoba rostliny. Je to rozmnožovací orgán, jehož tvar, barva, vůně, produkce nektaru a další vlastnosti jsou výsledkem dlouhodobého evolučního vývoje. U mnoha rostlin je květ současně důmyslným komunikačním systémem, který ovlivňuje chování opylovačů [1,2].

Křivatec žlutý (Gagea lutea). Foto: Milada Mičánková 

Tagatóza – rodná sestra sacharózy

Anna Strunecká

     Tagatóza se popisuje jako přirozeně se vyskytující nízkokalorický cukr, který nezvyšuje obsah glukózy v krvi ani obsah cholesterolu a není spojován s rizikem obezity či aterosklerózy u experimentálních živočichů, ani u lidí. Snadno může nahradit sacharózu ve stravě, protože má stejnou chuť a podobné vlastnosti při vaření a pečení. S nízkým glykemickým indexem a navíc s účinky proti vysokému krevnímu tlaku se zdá být ideálním náhradním sladidlem (Oh, 2007). Levný a jednoduchý způsob přípravy tagatózy vymyslel a patentoval již v roce 1988 americký inženýr Gilbert Levin, avšak jako potravinový doplněk ke kontrole diabetu a obezity ji schválil FDA až v roce 2003, když jí předtím v roce 2002 udělil tzv. status GRAS (Lu et al., 2008). To znamená, že látka je obecně uznávaná jako bezpečná. Zajímavá je historie vzniku tagatózy. Levin byl totiž vedoucím týmu, který plánoval experimenty na palubách kosmických lodí Wiking 1 a Wiking 2 při jejich letu na Mars. Ty měly testovat přítomnost života na rudé planetě (http://www.huffingtonpost.com/gilbert-v-levin/). Levin vypracoval technologický postup pro výrobu cukru, který měl sloužit jako substrát pro případné bakterie z půdy na Marsu. Založil firmu Spherix, která v roce 1996 získala patent na produkci tagatózys obchodním názvem Naturlose.

Gracillin a jeho perspektivy

Jiří Patočka

     Gracillin je steroidní saponin typu spirostanolu, který patří mezi významné sekundární metabolity několika druhů rodu Dioscorea. Vyskytuje se například v oddencích Dioscorea nipponica, D. futschauensis a dalších druhů yamů. Jeho význam v současném výzkumu vzrostl zejména po zjištění, že může zasahovat do mitochondriálního metabolismu nádorových buněk. Gracillin je steroidní saponin, jehož aglykonová část je odvozena od diosgeninu a na steroidní skelet je navázán oligosacharidový řetězec. Právě kombinace hydrofobní steroidní části a hydrofilní sacharidové části je typická pro steroidní saponiny a významně ovlivňuje jejich biologické vlastnosti.

Pohledecká skála: geobotanická charakteristika významné lokality Žďárských vrchů

Radoslav Patočka, Michal Patočka

Souhrn

     Pohledecká skála představuje významný geomorfologický a biologický fenomén Žďárských vrchů v centrální části Českomoravské vrchoviny. Nachází se přibližně 2 km severovýchodně od obce Pohledec u Nového Města na Moravě a její vrchol dosahuje nadmořské výšky 812 m. Skalní útvary jsou tvořeny migmatity až ortorulami svrateckého krystalinika. Jejich současná morfologie vznikla především v důsledku mrazového zvětrávání během pleistocénu.

Oman britský (lužní): Sekundární metabolity a jejich biologické aktivity

 Jiří Patočka, Jana Matějíčková

     Oman britský, známý také jako oman lužní (Inula britannica), je rostlina z čeledi hvězdnicovité (Asteraceae). Je to druh vytrvalé byliny, která je původní v Evropě, Asii a severní Africe. Tato rostlina je obvykle nalézána na vlhkých loukách, pastvinách a okrajích lesů (Karanović et al., 2022).  Je známá pro své léčivé vlastnosti. Její kořeny jsou používány v tradiční čínské medicíně a byly studovány pro svůj potenciál v léčbě různých zdravotních problémů, včetně trávicích potíží a zánětů (Yang et al., 2021). Oman britský je také pěknou okrasnou rostlinou s jasnými žlutými květy, které přitahují hmyz a poskytují potravu pro různé druhy motýlů a včel. Listy této rostliny jsou střídavé, vejčité a mají zubaté okraje.

Kvetoucí oman britský (Inula britannica). Foto: Ing. Jana Jakubcová

Cruentaren A – benzolactonový makrolid s výraznou cytotoxickou a antifungální aktivitou

Jiří Patočka, Matěj Malík

     Cruentaren A je sekundární metabolit myxobakterie Byssovorax cruenta, který patří mezi biologicky velmi zajímavé benzolactonové makrolidy. Benzolactonové makrolidy jsou třídou makrocyklických sloučenin obsahujících v kruhu laktonovou vazbu spojenou s benzenovým jádrem, které se obvykle neřadí mezi klasická antibiotika, ale často představují mykotoxiny nebo biologicky aktivní polyketidy (např. zearalenon a jeho deriváty). Cruentaren A byl objeven při studiu metabolitů myxobakterií zaměřeném na hledání nových antifungálních a cytotoxických přírodních produktů. Spolu s cruentarenem A byl izolován také příbuzný cruentaren B, který se však od svého analogu výrazně liší biologickou aktivitou. Cruentaren A zaujal především vysokou cytotoxicitou a později byl identifikován jako selektivní inhibitor mitochondriální F₀F₁-ATP-syntázy (Kunze et al., 2006; Kunze et al., 2007).  Objev cruentarenu A je významný také z hlediska farmakologie přírodních produktů. Zatímco řada strukturálně příbuzných benzolactonů, například apicularen A nebo salicylihalamidy, působí především jako inhibitory vakuolární H⁺-ATPázy (V-ATPázy), cruentaren A vykazuje odlišnou molekulární selektivitu a zasahuje mitochondriální ATP-syntázu. Tato vlastnost z něj učinila zajímavý nástroj pro studium energetického metabolismu nádorových buněk i funkce proteinu Hsp90 (Kunze et al., 2007; Hall et al., 2014). 

     Cruentaren A byl izolován z kultivačního média myxobakterie Byssovorax cruenta. Při fermentaci bylo možné získat až přibližně 3,2 mg cruentarenu A na litr kultury, což je u sekundárních metabolitů mikroorganismů relativně významný výtěžek. Biologické testování ukázalo výrazný inhibiční účinek proti kvasinkám a vláknitým houbám a současně vysokou cytotoxicitu vůči myším fibroblastům L929 (Kunze et al., 2006). Jak již bylo řečeno, současně byl identifikován minoritní metabolit označený jako cruentaren B. Ten představuje izomerní formu cruentarenu A obsahující šestičlenný lakton místo dvanáctičlenného makrocyklického systému. Zatímco cruentaren A vykazoval výraznou cytotoxicitu a antifungální aktivitu, cruentaren B byl za stejných podmínek podstatně méně aktivní nebo prakticky neaktivní. Tento rozdíl poskytl první náznak toho, že přesná prostorová a konformační organizace makrocyklické části molekuly je pro biologickou aktivitu cruentarenu A zásadní (Kunze et al., 2006). 

     Molekula cruentarenu A obsahuje charakteristický makrocyklický laktonový systém a N-acylovanou allylaminovou část. Její struktura je příbuzná některým dalším biologicky aktivním benzolactonům, avšak současně obsahuje specifické strukturní prvky odpovědné za její jedinečný mechanismus účinku (Jundt et al., 2006). 

Neofavelanone, a Novel Cyclobutene Derivative from the Brazilian Plant Cnidoscolus quercifolius

Jiří Patočka, Sandra Maria Barbalho

Neofavelanone (neofavelanon) is a rare natural diterpenoid representing a novel tetracyclic derivative containing a cyclobutene ring, isolated from the bark of the Brazilian plant Cnidoscolus quercifolius (Euphorbiaceae). Its discovery attracted considerable interest because natural products containing a cyclobutene ring are among the rarest known natural compounds. Cnidoscolus quercifolius (syn. C. phyllacanthus; common Portuguese names: favela, faveleira, faveleiro, and mandioca-brava) is a species of flowering woody plant native to Brazil. Its distribution range includes three neighboring states in northeastern Brazil: Bahia, Pernambuco, and Piauí.

 

Fructose: A Sugar Best Avoided

Anna Strunecká

     Have you noticed that fructose syrup is present in a large proportion of soft drinks? Most consumers regard it as a healthy ingredient because it is, after all, a natural fruit sugar. Fructose has therefore become firmly established in our food supply as a new and, until recently, insufficiently recognized hidden threat to human health (Herman & Birnbaum, 2021).

Současný stav poznání rostlinné bioakustiky

Radoslav Patočka, Jiří Patočka

     Rostliny jsou tradičně považovány za organismy, které postrádají nervovou soustavu, smyslové orgány i schopnost aktivního vnímání okolního prostředí způsobem známým u živočichů. Moderní výzkum posledních dvou desetiletí však ukazuje, že tento pohled je značně zjednodušený. Rostliny disponují mimořádně citlivými mechanismy umožňujícími registraci světla, gravitace, dotyku, vlhkosti, chemických látek, elektrických polí i mechanických vibrací. Právě schopnost reagovat na zvukové vibrace představuje jednu z nejrychleji se rozvíjejících oblastí současné rostlinné fyziologie, označovanou jako rostlinná bioakustika (plant bioacoustics) (Gagliano  et al., 2012; Hassanien  et al., 2014; Nakade & Dhadse, 2024).  Přestože nelze říci, že rostliny „slyší“ ve stejném smyslu jako živočichové, stále více experimentálních důkazů potvrzuje, že mechanické vibrace přenášené vzduchem nebo substrátem dokážou detekovat a následně na ně měnit svou fyziologii, metabolismus i genovou expresi (Jeong  et al., 2008). Genová exprese je proces, kterým se informace z genu v DNA mění v buňce v bílkovinu nebo funkční RNA. Hlavními kroky jsou přepis neboli transkripce DNA do RNA a překlad neboli translace RNA na bílkovinu.

Apicularen A – struktura, původ, biologické účinky a mechanismus cytotoxicity

Jiří Patočka

Apicularen A je významný sekundární metabolit myxobakterií, který přitahuje pozornost především mimořádně silnou cytotoxickou aktivitou, schopností inhibovat vakuolární H⁺-ATPázu (V-ATPázu) a ovlivňovat mikrotubulární aparát nádorových buněk. Jde o strukturálně neobvyklý makrolidový přírodní produkt, který současně představuje zajímavý objekt pro studium biosyntézy přírodních látek, organické syntézy i protinádorové farmakologie.

Původ a izolace

Apicularen A byl poprvé izolován v rámci systematického screeningu myxobakterií rodu Chondromyces. Jansen et al. (2000) popsali apicularen A a jeho příbuzný metabolit apicularen B jako nové vysoce cytotoxické látky produkované několika druhy tohoto rodu. Apicularen A byl nalezen například u Chondromyces apiculatus, C. pediculatus, C. lanuginosus a C. robustus. Současně byl často doprovázen polárnějším apicularenem B, který představuje 11-O-glykosylovaný derivát apicularenu A (Jansen et al., 2000). Zajímavé je, že již první biologické testování ukázalo značný rozdíl mezi oběma látkami. Apicularen A vykazoval velmi výrazný cytostatický účinek vůči lidským nádorovým buněčným liniím, zatímco apicularen B byl podstatně méně cytotoxický. Tato skutečnost později přispěla k pochopení významu jednotlivých strukturních částí molekuly pro její biologickou aktivitu (Jansen et al., 2000). 

Chemická struktura

Apicularen A patří mezi benzolaktonové enamidy a strukturálně je charakterizován salicylátovou částí zabudovanou do makrolaktonového systému a nenasyceným enamidovým postranním řetězcem. Původní strukturální studie jej popsala jako 10členný lakton obsahující salicylovou kyselinu a acylenaminový postranní řetězec (Jansen et al., 2000).