Dysibetainy, neobvyklé aminokyseliny z mořské houby Dysidea herbacea

 Jiří Patočka

Dysibetainy jsou neobvyklé aminokyseliny (Sakai et al., 1999) izolované z mořské houby Dysidea herbacea, která patří do třídy Demospongiae a nachází se především v mělčinách korálových útesů, zejména Indo-Pacifické oblasti, kde je dostatek světla pro fotosyntézu. Má měkce větvený nebo polštářovitý tvar, často porostlý sinicemi, které jí poskytují fotosyntetické produkty (Fathallah et al., 2023). Tato symbióza ovlivňuje ekologické chování houby a přispívá k její chemické obraně. Vzorky této houby často vypadají jako rozvětvené, měkké struktury s typickou zelenkavou nebo modrozelenou barvou díky symbiotickým sinicím (Berthold et al., 1982).

Mořská houba Dysidea herbacea

Dvouzubec černoplodý (Bidens frondosa): Botanika, ekologie, invazní potenciál a využití

Jiří Patočka, Zdeňka Navrátilová

     Dvouzubec černoplodý (Bidens frondosa L., syn. Bidens melanocarpa) je jednoletá bylina z čeledi hvězdnicovité  (Asteraceae), původem ze Severní Ameriky, která se v posledních dekádách rozšířila do mnoha oblastí Evropy a Asie (Vasilyeva & Papchenkov, 2011). V Čechách byl poprvé zaznamenán v roce 1931 na Labi v Děčíně, na Moravě v roce 1943 na řece Moravě u Kojetína (Štěpánková, 2004; Pyšek et al., 2017). Tento článek shrnuje dostupné poznatky o morfologii, ekologii, invazním potenciálu a možnostech využití tohoto druhu. Zvláštní pozornost je věnována ekologickým dopadům jeho introdukce a perspektivám jeho managementu v evropském prostředí.

     Dvouzubec černoplodý je jednoletá lysá bylina dorůstající výšky až 180 cm. Jeho lodyha je obvykle bohatě větvená, čtyřhranná, často s purpurovým nádechem. Listy jsou lichozpeřené s kopinatými až vejčitými lístky, na okraji zubatými. Úbory jsou drobné, žluté, obvykle bez jazykovitých květů, se zřetelnými černými nažkami opatřenými dvěma háčkovitými osinami (odtud český název „dvouzubec“) (Štěpánková, 2004; Rodin et al., 2024). Osiny mají navíc na povrchu osténky, a pokud se vracíte z podzimního výletu kolem řeky s oblečením plným semínek, jsou to určitě semena dvouzubců.

Lysmeral: Potenciální endogenní disruptor

Jiří Patočka, Marek Gasior

     Lysmeral (2-(4-ter-butylbenzyl)propionaldehyd), známější pod obchodním názvem Lilial, je syntetická vonná látka široce používaná v kosmetických produktech, produktech osobní péče, parfémech, čisticích prostředcích,  osvěžovačích vzduchu a dalších produktech pro domácnost. Má květinovou vůni připomínající konvalinky (Murawski et al., 2020; Fichter et al., 2022). Podle Mezinárodní nomenklatury kosmetických přísad se na spotřebních výrobcích uvádí jako butylfenylmethylpropional. Další (obchodní) názvy zahrnují lilial, liestralis nebo lilyaldehyd. Lysmeral je považován za potenciální endokrinní disruptor a je diskutován jako látka senzibilizující kůži a látka toxická pro reprodukci (Jablonská et al., 2023). Znamená to, že může poškozovat plodnost nebo vyvíjející se plod.

Petrobaktinsulfonát: Nový siderofor mořské bakterie Marinobacter hydrocarbonoclasticus

Jiří Patočka

     Mořské prostředí je bohatým zdrojem bioaktivních přírodních látek, z nichž mnohé slouží jako siderofory – nízkomolekulární sloučeniny s vysokou afinitou k železu, které mikroorganismy využívají k zajištění železa v prostředích, kde je tento esenciální prvek omezen (Gomes et al., 2024). Mezi nedávno objevené siderofory patří petrobaktinsulfonát, derivát petrobaktinu, izolovaný z mořské bakterie Marinobacter hydrocarbonoclasticus. (Hickford  et al., 2004). Tento mikroorganismus je známý svými schopnostmi degradovat uhlovodíky (např. ropu) a přežívat v extrémních podmínkách s nízkou dostupností železa (Mounier et al., 2014).

     Petrobaktinsulfonát je modifikovanou formou petrobaktinu, sideroforu poprvé identifikovaného u bakterií rodu Bacillus (Barbeau et al., 2002).  Jeho molekula obsahuje typické motivy 3,4-dihydroxybenzoové kyseliny (DHBA) a polyaminkyseliny, které koordinují železité ionty (Fe³⁺) s vysokou afinitou. Charakteristickým rysem petrobaktinsulfonátu je přítomnost sulfonátové skupiny (-SO₃⁻), která zvyšuje vodorozpustnost a acidorezistenci molekuly, což je výhodné v mořských a slaných prostředích. Strukturně se petrobaktinsulfonát skládá z centrální polyaminové kostry, která je esterifikována dvěma DHBA jednotkami a dále obsahuje sulfonovaný postranní řetězec, jehož přesná biosyntéza zatím není plně objasněna. Petrobaktinsulfonát je prvním mořským sideroforem obsahujícím sulfonovaný 3,4-dihydroxyaromatický kruh. Struktura petrobaktinsulfonátu byla objasněna ze spektrálních dat (Homann et al., 2009).

Zygacin – steroidní alkaloid a jeho toxikologický profil

Jiří Patočka, Martin Doucha, Jeroným Krištof, Vladimír Gajdošík 

     Zygacin je steroidní alkaloid izolovaný především z rostlin rodu Zygadenus (čeleď Melanthiaceae), známých také pod souhrnným názvem jako „death camas“ (Lee et al., 2024). Tento alkaloid je významný zejména pro svou silnou biologickou aktivitou, včetně neurotoxických a kardiotoxických účinků (Cane et al., 2020). Článek shrnuje jeho chemickou strukturu, biogenezi, mechanismus účinku, toxikologický profil a potenciální využití ve farmakologii a ekologii. Steroidní alkaloidy představují rozsáhlou skupinu sekundárních metabolitů s výraznou biologickou aktivitou. Zygacin patří mezi tzv. cevaninové (cevanin-type) steroidní alkaloidy a byl poprvé izolován ze Zygadenus venenosus (Irwin et al., 2014). Rostliny produkující zygacin byly dlouho známé jako vysoce toxické pro hospodářská zvířata i člověka.

Daldinony: Bioaktivní  látky endofytické houby Annulohypoxylon sp. z mangrovových porostů

Jiří Patočka

     Daldinony jsou zajímavou skupinou bioaktivních látek, které byly izolovány z endofytické houby Annulohypoxylon sp., jež byla nalezena v mangrovových porostech. Daldinony jsou sekundární metabolity typu binaftalenonů, odvozené od struktur s dvěma naftalenovými jádry. Obsahují oxidované aromatické kruhy a ketonové skupiny (Cadamueo et al., 2021).

Mořské alkaloidy rigidiny: Agonisté kalmodulinu

 Jiří Patočka

     Rigidiny jsou biologicky aktivní pyrrolo[2,3 d]pyrimidinové alkaloidy izolované z mořských pláštěnců (van der Westhuyzen et al., 2018). První rigidin byl izolován z mořského pláštěnce Eudistoma cf. rigida, nalezeného v blízkosti Okinawy (Kobayashi et al., 1990). Později byly z pláštců rodu Cystodytes izolovány další látky s tímto pyrrolo[2,3- d ]pyrimidinovým skeletem a po zdokonalení jejich izolace, celkové syntézy a biochemického vyhodnocení vzrostl zájem o tuto skupinu látek jako o kandidáty na nová léčiva (van der Westhuyzen et al., 2024). Derivatizace těchto přírodních produktů vedla k objevu nové řady 7-deazahypoxanthinů, které vykazují extrémně silnou protinádorovou aktivitu v lidských rakovinných buněčných liniích (Gangjee  et al., 2000; Frolova et al., 2013; Insuasty et al., 2020). Významným průlomem v syntéze rigidinu a různých analogů rigidinu byla aplikace vícesložkových reakcí (MCR) (Frolova et al., 2013; Scott et al., 2014). Rychlá syntéza, molekulární diverzita a flexibilita, kterou MCR vykazují, z nich činí atraktivní strategii pro přípravu malých molekul inspirovaných rigidinem. V literatuře byla dále popsána řada rigidinům podobných 7-deazaxanthinových sloučenin a zde je zdůrazněna popularita implementace MCR pro konstrukci těchto 7-deazaxanthinů (Dasari & Kornienko, 2014; Babkov et al., 2016). 

Zde jsou uvedeny struktury nejznámějších rigidinů:

Peroforamidin z mořské sumky Pycnoclavella kottae

Jiří Patočka

    Pycnoclavella kottae je mořský pláštěnec z čeledi Pycnoclavellidae. Je známý svým růstem v koloniích, kdy jednotlivé zooidy jsou spojeny stopkami a vytvářejí nápadné shluky. Tyto organismy často přitahují pozornost potápěčů díky svému neobvyklému vzhledu a barvám. 

Hmyz dokáže využívat jedovaté rostlinné alkaloidy ve svůj prospěch.

 Jiří Patočka, Jana Matějíčková, Martin Doucha

     Hmyz dokáže jedovaté rostlinné alkaloidy využívat velmi chytře a efektivně – jde o fascinující příklad evoluční adaptace a chemické obrany. Některé druhy hmyzu si během evoluce vyvinuly enzymatické systémy, které jim umožňují rozkládat nebo tolerovat toxické alkaloidy, které by jiným živočichům uškodily. Díky tomu mohou konzumovat rostliny, které jsou pro jiné živočichy jedovaté. Dokážou alkaloidy z potravy hromadit ve svých tělech a následně je využívat jako obranný prostředek proti predátorům. Tito predátoři se po kontaktu nebo pozření takového hmyzu naučí, že je nechutný, odporný nebo jedovatý – a vyhýbají se mu (Hartmann, 1994; Leite Dia set al., 2025). Když už hmyz obsahuje jedovaté alkaloidy, často k tomu přidá výrazné barvy – červenou, oranžovou, žlutou nebo různé kontrastní vzory. Tím vizuálně varuje predátory: „Nežer mě, nebo toho budeš litovat“.

Modiolidy, přírodní 10-členné makrolidy

Jiří Patočka

    Makrolidy jsou skupinou organických sloučenin, které obsahují velký - makrocyklický - laktonový kruh. Tento kruh obvykle obsahuje 10 až 22 atomů a je substituován různými funkčními skupinami (Katz & Donadio, 1995). Makrolidy se vyskytují především jako přírodní substance produkované bakteriemi rodu Streptomyces a mají významné biologické účinky, včetně antibakteriální a imunomodulační aktivity (Bryskier & Bergogne‐Bérézin, 2005). Makrolidy působí primárně jako antibiotika tím, že inhibují syntézu proteinů bakterií. Váží se na 50S podjednotku ribozomu a brání translokaci tRNA, což zastavuje syntézu bakteriálních proteinů. Makrolidy jsou účinné zejména proti grampozitivním bakteriím a intracelulárním patogenům, jako jsou Mycoplasma pneumoniae nebo různá Chlamydia (Vázquez-Laslop & Mankin, 2018).

     Příkladem známých makrolidů je např. erythromycin (první makrolid, izolovaný v roce 1952), clarithromycin, který je derivátem erythromycinu s lepší stabilitou a účinností, polosyntetický makrolid azithromycin s delším poločasem a lepší distribucí v tkáních či roxithromycin, spiramycin nebo josamycin a další makrolidy s různými spektry účinku (Montenez et al., 1999). Makrolidy se uplatňují nejen jako antibiotika, ale také jako imunomodulační a protizánětlivé látky (Čulić  et al., 2001; Reijnders et al., 2020), a dokonce se zkoumají jejich potenciální protinádorové (Wang et al., 2000; Qi & Ma, 2011) a antivirové účinky (Poddighe & Aljofan, 2020).

     Makrolidy s 10-členným kruhem, kterým je věnován tento článek, nejsou v přírodě příliš běžné. Často také mají odlišné biologické vlastnosti, než vícečlenné struktury a mohou vykazovat slabší antibakteriální účinky nebo mít jiné farmakologické vlastnosti. Výzkum těchto sloučenin se zaměřuje především na jejich syntézu a potenciální využití v medicíně nebo průmyslu.

     Jako příklad přírodního 10-členého makrolidu uvádíme modiolidy (modiolid  A a B) produkováné parasitickou houbou Paraphaeosphaeria sp. kmen N-119, která byla získána z mořské slávky ušaté (Modiolus auriculatus) z oblasti Hedo Cape, Japonsko (Tsuda et al., 2003).  Modiolidy A a B vykazují antibakteriální aktivitu proti Micrococcus luteus (MIC = 16,7 mg/ml) a antifungální aktivitu proti Neurospora crassa (MIC = 33,3 mg/ml) (Kobayashi & Tsuda, 2004). Modiolid A byl také nalezen v některých patogenních houbách rodu Curvularia sp., spolu s dalšími komplikovanějšími 10-členými makrolidy (Trisuwan et al., 2011). Dva  9-propyl-substituované 10-členné  makrolidy, phomolid A a B, byly izolovány z mořské houby Phomopsis sp. hzla01-1 (Du et al., 2008). Obě látky měly významné aktivity proti bakteriím Escherichia coli CMCC44103 a houbám Candida albicans AS2.538 a Saccharomyces cerevisiae ATCC9763 s hodnotami MIC 5–10 mg/ml (Karpiński, 2019).