Введение
Нонактин принадлежит к семейству природных циклических ионофоров, известных как макротетролидные антибиотики. Другими членами этого гомологичного семейства являются монактин, динактин, тринактин и тетранактин, которые также являются нейтральными ионофорными веществами и высшими гомологами нонактина. Все вместе этот класс веществ известен как нактины. Нонактин растворим в метаноле, дихлорметане, этилацетате и ДМСО, но не растворим в воде.
Структура и свойства
Нонактин был выделен Корбазом и соавторами в 1955 году из бактериальных штаммов. Он состоит из четырех тетрагидрофурановых колец и четырех сложных эфиров, соединенных насыщенными участками алифатической цепи. Нонактин имеет 48-членное кольцо, образованное 40 атомами углерода и 12 (8 в составе кольца, 4 в виде кетонов) атомами кислорода. Несмотря на наличие 16 стереогенных центров, нонактин является мезосоединением и, следовательно, ахиральным. Жидкостная хроматография-масс-спектрометрия предоставляет современный подход к получению более детальных данных для контроля процесса по сравнению со спектрофотометрическими и хроматографическими измерениями, использовавшимися ранее.
Реакции
Нонактин известен своей способностью образовывать комплексы с щелочными катионами, прежде всего с калием и натрием. В общем случае, нонактин (и другие представители семейства нактинов) проявляет предпочтительное связывание одних ионов по сравнению с другими. Эта ионная селективность наблюдается и у других макроциклических лигандов, таких как циклический ионофор валиномицин, который также является антибиотиком, и краун-эфиры. Хотя нонактин (и все нактины) демонстрирует особенно высокую селективность к ионам калия по сравнению с ионами натрия или рубидия, наибольшая селективность у него проявляется к ионам аммония и таллия. Благодаря этому свойству нонактин также называют "аммониевым ионофором". В процессе комплексообразования основная цепь нонактина скручивается, образуя структуру, напоминающую шов теннисного мяча. В комплексе нонактина с калием ион калия полностью окружен четырьмя атомами кислорода карбонильных групп и четырьмя атомами кислорода тетрагидрофуранового кольца. Эти восемь атомов кислорода, окружающих ион, расположены почти на одинаковом расстоянии от него и формируют почти кубическую координационную сферу вокруг иона. В этом комплексе все полярные карбонильные группы направлены внутрь, а неполярные – наружу, создавая гидрофобную внешнюю поверхность комплекса и обеспечивая его растворимость в липидных мембранах. Именно таким образом нонактин способен транспортировать ионы калия через липидные мембраны.
Биологические эффекты
Сообщается, что нонактин специфически ингибирует процессинг цитоплазматических предшественников белков, предназначенных для митохондрий. Он способен нарушать окислительное фосфорилирование митохондрий печени крысы даже в низкой концентрации, а также переносить катионы через биологические и искусственные мембраны. Смесь нактинов, намеренно обогащенная тетранактином и с низким содержанием нонактина, известная как полинактин(C), использовалась в качестве пестицида, но с 2004 года ее применение прекращено, предположительно из-за обнаружения остатков в пищевых продуктах.
Приложения
Нактины не имеют известного медицинского применения. Ультрачистый нонактин, практически не содержащий других нактинов, используется в аммиак-селективных электродах.