Brefeldin A

Strukturformel
	Struktur von Brefeldin A
Allgemeines
Name	Brefeldin A
Andere Namen	γ,4-Dihydroxy-2-(6-hydroxy-1-heptenyl)-4-cyclopentancrotonsäure-λ-lacton
Summenformel	C16H24O4
Kurzbeschreibung	weißes bis gelbweißes kristallines Pulver<ref name="Sigma" />
Externe Identifikatoren/Datenbanken
EG-Nummer (Listennummer)	606-528-3
ECHA-InfoCard	100.127.053
PubChem	5287620
ChemSpider	4449949
DrugBank	DB07348
Wikidata	[[:d:Lua-Fehler in Modul:Wikidata, Zeile 1464: attempt to index field 'wikibase' (a nil value)\|Lua-Fehler in Modul:Wikidata, Zeile 1464: attempt to index field 'wikibase' (a nil value)]]
Eigenschaften
Molare Masse	280,36 g·mol−1
Aggregatzustand	fest
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung<ref name="Sigma">Datenblatt Vorlage:Linktext-Check bei Sigma-AldrichVorlage:Abrufdatum (PDF).</ref> Gefahr	Gefahrensymbol
	Gefahrensymbol
H- und P-Sätze	H: 301
	P: 301+310<ref name="Sigma" />
Toxikologische Daten	275 mg·kg−1 (LD50, Ratte, oral)<ref name="Sigma" />
	Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen (0 °C, 1000 hPa).

Brefeldin A (Abkürzung: BFA) ist ein Lacton-Antibiotikum, das von Pilzen wie Eupenicillium brefeldianum synthetisiert wird und ursprünglich als ein antivirales Therapeutikum isoliert wurde.<ref></ref> Seit dem Ende des 20. Jahrhunderts wird es hauptsächlich in der medizinischen und biologischen Forschung zur Untersuchung des Proteintransportes eingesetzt.<ref></ref> Außerdem findet es seit seiner Erstbeschreibung als Substanz zur Verbesserung der CRISPR-Technik im Feld des Genom-Editierens Anwendung.<ref></ref>

BFA induziert retrograden Transport vom Golgi-Apparat zum Endoplasmatischen Retikulum, wodurch es zu einer Akkumulation von Proteinen (zum Beispiel von Interferon γ) im Endoplasmatischen Retikulum kommt. Brefeldin A scheint dabei an einem bestimmten GTP-Austauschfaktor anzugreifen, der für die Aktivierung der GTPase Arf1p verantwortlich ist.<ref name="pmid20102617"></ref>

Geschichte

Die Substanz hat ihren Namen von dem Pilz Eupenicillium brefeldianum.<ref></ref> Sie wurde zuerst 1958 von V.L. Singleton aus Penicillium decumbens isoliert. Als Metabolit wurde sie von H.P. Siggs identifiziert.<ref name=":0"></ref> Seit 1971 wurden mehrere erfolgreiche Synthesemethoden beschrieben.

Zunächst bestand das Interesse der Forschung an der antiviralen Aktivität der Substanz. Seit den Entdeckungen von Takatsuki und Tamara 1985 und der Beobachtung von zytotoxischen Effekten auf einige Krebszelllinien wird sie häufiger in der Forschung eingesetzt.<ref name=":0" /> Heutzutage kommt sie in der Forschung meistens zur Untersuchung von Membrantransport und Vesikeltransport zwischen dem endoplasmatischen Retikulum und dem Golgi-Apparat zum Einsatz.

Physikalische Eigenschaften

Löslichkeit:

Klare, farblose Lösung in 10 mg/ml Dichlormethan.
Klare, farblose Lösung in 10 mg/ml Methanol.<ref>Physikalische Eigenschaften: <templatestyles src="Webarchiv/styles.css" />Brefeldin A (Memento vom 26. Juni 2006 im Internet Archive), Produktinformation der Firma Fermentek</ref>

Die Wirkung von Brefeldin A

Brefeldin A wirkt in kürzester Zeit als Zellgift: Der Golgi-Apparat zerfällt und wandelt sich zum Endoplasmatischen Retikulum (ER).<ref name="Sciaky1997">N. Sciaky, J. Presley, C. Smith, K. J. Zaal, N. Cole, J. E. Moreira, M. Terasaki, E. Siggia, J. Lippincott-Schwartz: Golgi tubule traffic and the effects of brefeldin A visualized in living cells. In: Journal of Cell Biology. Band 139, Nummer 5, Dezember 1997, S. 1137–1155, PMID 9382862, PMC 2140213 (freier Volltext).</ref> Wegen dieser Charakteristik ist Brefeldin ein wirksamer Hemmstoff der Sekretion einer Zelle: Proteine, die sezerniert werden sollen, werden im ER translatiert, reifen im Golgi und in Post-Golgi-Kompartimenten und werden schließlich durch Vesikelfusion mit der Zellmembran freigesetzt.

Brefeldin A hemmt Proteine, die ADP-Ribosylierungsfaktoren aktivieren, die sogenannte Arfs. Im ER werden durch kleine, GTP-beladene G-Proteine der Arf-Familie Protein-Komplexe organisiert, sogenannte Coats. Die Coats helfen, notwendige Transportmoleküle auszuwählen und wirken als Gerüst, an dem Vesikel abgeschnürt werden.<ref name="schekman">Randy Schekman, L. Orci: Coat proteins and vesicle budding. In: Science. Band 271, Nummer 5255, März 1996, S. 1526–1533, PMID 8599108 (Review).</ref> Auf dem Weg vom ER zum Golgi hin werden solche Vesikel erst vom ER abgeschnürt und dann in den Golgi eingelagert (Zisternenreifung oder anterograder Transport); umgekehrt werden in gleicher Weise auch Proteine in Vesikeln zur Wiederverwendung vom Golgi zurück zum ER geschleust (retrograder Transport).<ref name="glick">B. S. Glick, V. Malhotra: The curious status of the Golgi apparatus. In: Cell. Band 95, Nummer 7, Dezember 1998, S. 883–889, PMID 9875843.</ref> Die Bildung solcher Vesikel hängt von der COP-I-Zusammenlagerung durch Arf1-GTP ab. Brefeldin-A-Hemmung von Arf1 löst die COP-I-Vesikel auf, lässt den Golgi kollabieren und lagert die betroffenen Proteine wieder in das ER ein.<ref name="Sciaky1997" />

Durch GTP-spaltende GTPase wird das aktive Arf1-GTP zum inaktiven Arf1-GDP umgewandelt. Arf1-GPD wiederum tauscht, vermittelt durch Sec7-GDP-GTP-Austauschfaktoren, GDP wieder gegen GTP aus. Brefeldin A blockiert den GDP-GTP-Austausch, indem es den Arf1-GDP:Sec7-Komplex stabilisiert und damit inaktiviert.<ref name="peyroche">A. Peyroche, B. Antonny, S. Robineau, J. Acker, J. Cherfils, C. L. Jackson: Brefeldin A acts to stabilize an abortive ARF-GDP-Sec7 domain protein complex: involvement of specific residues of the Sec7 domain. In: Molecular cell. Band 3, Nummer 3, März 1999, S. 275–285, PMID 10198630.</ref> Dies war das erste Beispiel dafür, dass ein Toxin ein Protein in einer Falle fängt und so seine Funktion eliminiert.<ref name="chardin">P. Chardin, F. McCormick: Brefeldin A: the advantage of being uncompetitive. In: Cell. Band 97, Nummer 2, April 1999, S. 153–155, PMID 10219235 (Review).</ref>

Literatur

S. M. Paek: Recent Synthesis and Discovery of Brefeldin A Analogs. In: Marine drugs. Band 16, Nummer 4, April 2018, doi:10.3390/md16040133, PMID 29670019, PMC 5923420 (freier Volltext) (Review). (Strukturformel)

Weblinks

Commons: Brefeldin A – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise