α-Amanitin

α-Amanitin ist eines der Amatoxine und wie alle diese ein bicyclisches Peptid aus acht Aminosäuren.

Strukturformel
Allgemeines
Name α-Amanitin
Summenformel C39H54N10O14S
Kurzbeschreibung

farbloser bis gelblicher Feststoff[1]

Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer 23109-05-9
EG-Nummer 245-432-2
ECHA-InfoCard 100.041.287
PubChem 9543442
ChemSpider 7822405
Wikidata Q1752147
Eigenschaften
Molare Masse 919,09 g·mol−1
Aggregatzustand

fest[1]

Schmelzpunkt

254–255 °C[1]

Löslichkeit
  • wenig löslich in Wasser[1]
  • löslich in Ethanol, DMSO, DMF, Methanol und Acetonitril[2]
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung[1]
Gefahrensymbol Gefahrensymbol

Gefahr

H- und P-Sätze H: 300​‐​310​‐​330​‐​373
P: 270​‐​280​‐​284​‐​301+310+330​‐​302+352+310​‐​304+340​‐​361[1]
Toxikologische Daten

0,1 mg·kg−1 (LD50, Maus, i.p.)[3]

Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Es unterscheidet sich in seiner Struktur nur durch den Amidstickstoff im Asparaginrest von β-Amanitin, von γ-Amanitin nur durch eine Hydroxygruppe im Dihydroxyisoleucinrest. Auch diese sind wasserlösliche, hitzeresistente Verbindungen, die im Magen-Darm-Trakt des Menschen nicht zerstört werden und mit etwa gleicher Wirkungsstärke die Neubildung von Proteinen in Zellen blockieren.

Damit zählen α-, β- und γ-Amanitin sowie weitere Amatoxine zu den gefährlichsten Wirkstoffen, die natürlich vorkommen. Sie sind in verschiedenen Pilzarten enthalten, insbesondere auch im Grünen Knollenblätterpilz (Amanita phalloides). Schon geringe Mengen führen zu schweren Vergiftungen, einem Amatoxin-Syndrom.

Vorkommen
Ein Grüner Knollenblätterpilz (Amanita phalloides) enthält α-Amanitin[4]

In verschiedenen Arten von Pilzen kommt α-Amanitin vor. In Mitteleuropa zählen hierzu in der Gattung Wulstlinge (Amanita) einige Arten der Knollenblätterpilze, nämlich Grüner Knollenblätterpilz (A. phalloides), Kegelhütiger Knollenblätterpilz (A. virosa) und Frühlingsknollenblätterpilz (A. verna). Daneben enthalten auch Arten der Gattung Schirmlinge (Lepiota) die Verbindung,[5] ebenfalls der Gift-Häubling (Galerina marginata)[6] sowie Vertreter der Gattung Samthäubchen (Conocybe).

Das α-Amanitin kann durch ELISA-Tests und hochspezifisch durch Kopplung der HPLC mit der Massenspektrometrie nach angemessener Probenvorbereitung in physiologischem Untersuchungsgut qualitativ und quantitativ nachgewiesen werden.[7]

Biosynthese

Im Unterschied zu vielen anderen cyclischen Peptiden in Pilzen werden Amatoxine und Phallotoxine nicht non-ribosomal synthetisiert, sondern im Rahmen der ribosomalen Proteinsynthese. Die für eine solche Biosynthese von α-Amanitin notwendige mRNA des Gens AMA1 in Amanita phalloides codiert für ein Proprotein von 36 Aminosäuren,[8] in Amanita bisporigera von 35 AS.[9] Aus diesem wird das Oktapeptid herausgeschnitten und zyklisiert. Da die acht zentralen Aminosäuren von Prolinen flankiert werden, wird angenommen, dass Prolyloligopeptidasen das Protein prozessieren.[10]

Eigenschaften

α-Amanitin ist ein brennbarer, jedoch schwer entzündbarer, farbloser bis gelblicher Feststoff, der wenig löslich in Wasser ist.[1] Das bizyklische Oktapeptid wird durch Kochen nicht zerstört und auch durch Proteasen im Verdauungstrakt nicht zerlegt.

Giftigkeit

Es hemmt in menschlichen wie allgemein in eukaryotischen Zellen die DNA-abhängige RNA-Polymerase II, die für die Synthese der mRNA benötigt wird.[11] Dies führt zur Unterbrechung der Proteinbiosynthese und zum Zelltod.[12] Die Kristallstruktur der RNA-Polymerase II mit gebundenem α-Amanitin ist seit 2001 bekannt.[13]

Analytik

Die zuverlässige qualitative und quantitative Bestimmung von Amanitin kann nach angemessener Probenvorbereitung durch Kopplung der HPLC mit der Massenspektrometrie erfolgen.[14][15][16]

Verwendung

α-Amanitin wird zur wissenschaftlichen Untersuchung der RNA-Polymerase II verwendet.[17] α-Amanitin ist der Wirkstoff von einigen in der Entwicklung befindlichen Antikörper-Wirkstoff-Konjugaten (ADC).[18][19][12]

Einzelnachweise
  1. Eintrag zu alpha-Amanitin in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 1. April 2022. (JavaScript erforderlich)
  2. α-Amanitin. ADC Review; abgerufen am 12. Juli 2016.
  3. Datenblatt α-Amanitin, from bei Sigma-Aldrich, abgerufen am 12. Juli 2016 (PDF).
  4. Albert Gossauer: Struktur und Reaktivität der Biomoleküle, Verlag Helvetica Chimica Acta, Zürich, 2006, S. 441, ISBN 978-3-906390-29-1.
  5. Hans W. Kothe, Erika Kothe: Pilze eine unterhaltsame Einführung in die Mykologie. LIT Verlag Münster, 2010, ISBN 978-3-643-10914-9, S. 27 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
  6. H. Luo, H. Hallen-Adams, J. Scott-Craig, J. Walton: Ribosomal biosynthesis of α-amanitin in Galerina marginata. PMID 22202811, doi:10.1016/j.fgb.2011.12.005, PMC 3997167 (freier Volltext)
  7. Bestimmung von α-Amanitin in Pilzen und klinischen Proben (Blut, Urin) mit LC-MS (PDF; 1,3 MB) awl.ch; abgerufen am 12. Juli 2016.
  8. Amatoxin. UniProt-Eintrag.
  9. H. E. Hallen, H. Luo, J. S. Scott-Craig, J. D. Walton: Gene family encoding the major toxins of lethal Amanita mushrooms. In: Proceedings of the National Academy of Sciences, Band 104, Nummer 48, November 2007, S. 19097–19101, doi:10.1073/pnas.0707340104, PMID 18025465, PMC 2141914 (freier Volltext).
  10. Jonathan D. Walton, Heather E. Hallen-Adams, Hong Luo: Ribosomal Biosynthesis of the Cyclic Peptide Toxins of Amanita Mushrooms. In: Biopolymers. Band 94, Nr. 5, 2010, S. 659, doi:10.1002/bip.21416, PMID 20564017, PMC 4001729 (freier Volltext).
  11. F. Brueckner, P. Cramer: Structural basis of transcription inhibition by alpha-amanitin and implications for RNA polymerase II translocation. In: Nature Structural & Molecular Biology. Band 15, August 2008, S. 811–818, PMID 18552824.
  12. aerzteblatt.de: Deutsches Ärzteblatt: Pflanzenstoffe für die Tumorbehandlung: Amanitin als Krebstherapeutikum, abgerufen am 12. Juli 2016.
  13. D. A. Bushnell, P. Cramer, R. D. Kornberg: Structural basis of transcription: -Amanitin-RNA polymerase II cocrystal at 2.8 A resolution. In: Proceedings of the National Academy of Sciences. Band 99, Nr. 3, 5. Februar 2002, S. 1218–1222, doi:10.1073/pnas.251664698, PMID 11805306, PMC 122170 (freier Volltext).
  14. Mao Z, Yu Y, Sun H, Cao Y, Jiang Q, Chu C, Sun Y, Huang S, Zhang J, Chen F: Rapid detection of α-amanitin and β-amanitin in rat plasma by ultra-performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry and its application to the toxicokinetic study of Lepiota brunneoincarnata., Forensic Toxicol. 2022 Jan;40(1):111-118. PMID 36454499.
  15. Bambauer TP, Wagmann L, Weber AA, Meyer MR: Analysis of α- and β-amanitin in Human Plasma at Subnanogram per Milliliter Levels by Reversed Phase Ultra-High Performance Liquid Chromatography Coupled to Orbitrap Mass Spectrometry., Toxins (Basel). 2020 Oct 23;12(11):671. PMID 33113909.
  16. Merova B, Ondra P, Stankova M, Valka I: Isolation and identification of the Amanita muscaria and Amanita pantherina toxins in human urine., Neuro Endocrinol Lett. 2008 Oct;29(5):744-8, PMID 18987593.
  17. B. Meinecke, S. Meinecke-Tillmann: Effects of α-amanitin on nuclear maturation of porcine oocytes in vitro. In: Reproduction, 98, 1993, S. 195, doi:10.1530/jrf.0.0980195.
  18. Stephen Parmley: Resurrecting a magic bullet. In: Science-Business eXchange, 7, 2014, doi:10.1038/scibx.2014.1397.
  19. K. Van der Jeught, H. C. Xu, Y. J. Li, X. B. Lu, G. Ji: Drug resistance and new therapies in colorectal cancer. In: World Journal of Gastroenterology, Band 24, Nummer 34, September 2018, S. 3834–3848, doi:10.3748/wjg.v24.i34.3834, PMID 30228778, PMC 6141340 (freier Volltext) (Review).
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