La kalkitoxina , una toxina derivada de la cianobacteria Lyngbya majuscula , induce necrosis neuronal mediada por el receptor NMDA , bloquea los canales de sodio dependientes de voltaje e induce hipoxia celular al inhibir el complejo 1 de la cadena de transporte de electrones (ETC).
Kalkitoxin es una ictiotoxina , derivada de la cianobacteria Lyngbya majuscula [1] que cubre secciones del arrecife de coral. [2] Típicamente forma mini-floraciones [2] y produce varios metabolitos, como kalkitoxin, curacin-A y antillatoxin . [1] Kalkitoxin se ha encontrado y purificado cerca de las costas de Curazao [1] y Puerto Rico. [3]
Kalkitoxin es una toxina lipopéptida [4] con un peso molecular de 366.604Da. [5] Su fórmula química es C 21 H 38 N 2 OS. [6] La estructura contiene dos enlaces dobles, un sistema de anillo de tiazolina disustituido en 2,4 y un grupo carbonilo adicional. [6] Cada uno de estos cuatro grupos proporciona un grado de insaturación, lo que hace que la kalkitoxina tenga cuatro grados de insaturación . [6] La estructura contiene 5 centros quirales , uno de los cuales se debe a un sustituyente del anillo de tiazolina, y los otros cuatro se deben a grupos metino a lo largo delcadena de carbono alifático , [7] que son átomos de carbono terciarios que llevan tres enlaces de carbono sencillos y un hidrógeno. Los cuatro grupos metilo (cada uno en un centro quiral de metino), la estereoquímica general de la estructura y el grupo N-metilo contribuyen a la toxicidad de la kalkitoxina. [7]
La estructura de la kalkitoxina se determinó primero caracterizando seis estructuras parciales que se conectaron posteriormente para producir la estructura total. [4] Esta investigación se llevó a cabo en gran parte a través de varios experimentos de RMN . La estructura (a) es un grupo sec-butilo , indicado por el desprotegido característico de su grupo metino central debido al carbonilo adyacente . La estructura (b) contiene este grupo carbonilo y un átomo de nitrógeno metilado terciario adyacente, que constituye una amida terciariagrupo. Dado que esta es una amida terciaria, existe en una mezcla cis / trans, que subyace a las dos conformaciones de la kalkitoxina. La estructura (c) es una cadena de dos grupos metileno , luego un grupo metino que lleva un grupo metilo de campo alto. Los siguientes dos grupos identificados (d, e) son cadenas idénticas y opuestas de CH2-CH-CH3, sin embargo, los protones de metileno del grupo de la izquierda experimentan un mayor desprotección debido a su proximidad a la imina adyacente . El desprotegido es un efecto de un átomo electronegativo cercano que extrae la densidad de electrones de un núcleo de átomo dado, provocando un desplazamiento químico aumentado según lo medido por RMN.
La estructura parcial final consiste en un anillo de tiazolina con un sustituyente alqueno terminal , según se determina mediante espectrometría de masas de ionización electrónica (EI-MS) y 13C NMR . [4] Los cambios químicos de los carbonos del anillo adyacentes a los heteroátomos de azufre y nitrógeno se compararon con los datos de 13C NMR de los compuestos modelo. Esto permitió la determinación de las ubicaciones de estos heteroátomos en el anillo y, posteriormente, la existencia del propio anillo de tiazolina. [8] Con estas estructuras parciales establecidas, su conectividad se evaluó mediante espectroscopia HMBC , [4]una técnica de RMN 2D que permite la determinación de valores de acoplamiento J heteronucleares para carbonos y protones no adyacentes. Esto permite determinar la relación espacial de átomos de carbono e hidrógeno específicos dentro de una estructura.