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Charakterisierung genotoxischer Impactkomponenten komplexer Alternariaextrakte
Christoph Reinhold Henri Schwarz
Art der Arbeit
Dissertation
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Chemie
Betreuer*in
Doris Marko
DOI
10.25365/thesis.23887
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-29905.11970.915961-1
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Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Im Mittelpunkt dieser Arbeit stand die Gewinnung und toxikologische Charakteri-sierung komplexer Extrakte von Schimmelpilzkulturen ausgewählter Alternaria spp.. Durch Kultivierung verschiedener Alternariastämme auf Reis wurden Extrakte mit Konzentrationen bis zu einigen Milligramm der "Haupttoxine" Alternariol (AOH), Alter¬nariol¬mono¬methyl¬ether (AME) und Tenuazonsäure (TeA) gewonnen. Die Stämme zeigten dabei reproduzierbare, charakteristische Toxinbildungsprofile. In humanen Kolonkarzinomzellen (HT29) vermittelten die untersuchten Extrakte deut-lich stärkere DNA-strangbrechende Wirkung (Comet-Assay), als anhand der enthal-tenen Menge von AOH (≤ 50 µM) und TeA (≤ 200 µM) zu erwarten wäre. Mittels ge-notoxizitätsgeleiteter Fraktionierung wurde diese Wirkung auf drei unbekannte HPLC-Peaks eingegrenzt, von denen einer anhand seiner akkuraten Molekülmasse (ESI-TOF-MS) und seiner Struktur (NMR) eindeutig als Altertoxin II identifiziert wurde. Bei den übrigen beiden Peaks handelt es sich wahrscheinlich um Stemphyltoxin III und Altertoxin III (ATX III). Es konnten Milligrammmengen des reinen ATX II isoliert werden; Stemphyltoxin III wurde als millimolare Stammlösung in DMSO gewonnen. Reines ATX II erwies sich als potent DNA-schädigend im Comet-Assay (≥ 0,1 µM), sowohl bei 1 h als auch bei 24 h Inkubation, und trug maßgeblich zur Genotoxizität des Gesamtextraktes bei. Das vermutliche Stemphyltoxin III zeigte vergleichbare Wirkung. Die Inkubation mit ATX II (≥ 0,05 µM) erhöhte die Menge an FPG-sensitiven DNA-Basenschäden signifikant, ohne jedoch Einfluss auf das intrazelluläre Redoxgleichgewicht (DCF-Assay), die Transkriptionsrate von verschiedenen Genen der ROS-Abwehr (real time PCR) oder den Gesamtglutathiongehalt zu nehmen. ROS sind als Ursache für diese Basenschäden daher unwahrscheinlich. ATX II wirkte proliferationshemmend ab 0,05 µM in HT29-Zellen und führte zu einem G0/G1-Zellzyklusarrest (1 µM) nach 24 h, jedoch ohne Anzeichen von Apoptose und ohne Veränderung der Zellviabilität im gleichen Zeitraum. Da bis heute nur wenige Daten zur Toxikologie und zum Vorkommen dieser Toxine existieren, sind weitere Untersuchungen dringend nötig, um mögliche Gesundheitsrisiken durch diese Toxine der Alternaria spp. zu erfassen.
Abstract
(Englisch)
The production and analysis of complex fungal extracts of Altenaria spp. was in the focus of this work. Fungal extracts, containing up to several milligrams per milliliter of the major toxins alternariol (AOH), alternariol momomethyl ether (AME) and tenuazonic acid (TeA) were obtained by cultivating various Alternaria strains on rice. The strains showed reproducible, characteristic profiles of toxin formation. The ex-tracts exhibited considerably stronger DNA-damaging properties (comet assay), than to be expected from their concentration in AOH or TeA. By genotoxicity guided frac-tionation these effects were narrowed down to three unknown HPLC peaks. One peak was identified as altertoxin II (ATX II) by its accurate mass (ESI-TOF-MS) and its molecular structure (NMR), while the other peaks presumably consisted of stemphyltoxin III and altertoxin III (ATX III). Several milligrams of pure ATX II were prepared by semipreparative HPLC; stemphyltoxin III was obtained as millimolar stock solution in DMSO. Purified ATX II was potently DNA-damaging in the comet assay ( ≥ 0.1 µM) after 1 h or 24 h of incubation, thus substantially contributing to the genotoxic effects of the complex extract. Incubation with ATX II significantly in-creased the amount of FPG-sensitive damages to DNA bases, however, without in-fluencing the intracellular redox state (DCF assay), the transcription rate of several genes associated with oxidative DNA damage (real time PCR) or the total glutathione level of the cell. Reactive oxygen species were therefore unlikely as probable cause for the DNA base damages. ATX II (≥ 0.05 µM) inhibited the proliferation of HT29-cells and led to G0/G1 cell cycle arrest (1 µM) after 24 h, without showing indications of apoptosis in that timeframe. To date, very few toxicological and analytical data exist for these toxins, rendering further studies necessary, in order to detect and prevent possible health risks by Alternaria contamination.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Deutsch)
Alternaria alternata Genotoxizität Altertoxin
Autor*innen
Christoph Reinhold Henri Schwarz
Haupttitel (Deutsch)
Charakterisierung genotoxischer Impactkomponenten komplexer Alternariaextrakte
Paralleltitel (Englisch)
Characterization of genotoxic impactcompounds of complex Alternaria extracts
Publikationsjahr
2012
Umfangsangabe
VIII, 183 S. : graph. Darst.
Sprache
Deutsch
Beurteiler*innen
Pablo Steinberg ,
Christian Becker
Klassifikation
35 Chemie > 35.70 Biochemie: Allgemeines
AC Nummer
AC10812328
Utheses ID
21360
Studienkennzahl
UA | 091 | 419 | |