TY  - THES
A1  - Schuster, Paul Xaver
T1  - Biotransformation of trans-1,1,1,3-tetrafluoropropene, 2,3,3,3-tetrafluoropropene and 1,2,3,3,3-pentafluoropropene
T1  - Biotransformation von trans-1,1,1,3-Tetrafluorpropen, 2,3,3,3-Tetrafluorpropen und 1,2,3,3,3-Pentafluorpropen
N2  - trans-1,1,1,3-Tetrafluoropropene (HFO-1234ze) and 2,3,3,3-tetrafluoropropene (HFO-1234yf) are non-ozone-depleting fluorocarbon replacements with low global warming potentials and short atmospheric lifetimes. They are developed as foam blowing agent and refrigerant, respectively. Investigations on biotransformation in different test species and in vitro systems are required to assess possible health risks of human exposure and needed for commercial development. The biotransformation of HFO-1234ze and HFO-1234yf was therefore investigated after inhalation exposure. Male Sprague-Dawley rats were exposed to air containing 2 000; 10,000; or 50,000 ppm (n=5/concentration) HFO-1234ze or HFO-1234yf. Male B6C3F1 mice were only exposed to 50,000 ppm HFO-1234ze or HFO-1234yf. Due to lethality observed in a developmental study with rabbits after exposure to high concentrations of HFO-1234yf, the metabolic fate of the compound was tested by whole body inhalation exposure of female New Zealand White rabbits to air containing 2 000; 10,000; or 50,000 ppm (n=3/concentration) HFO-1234yf. All inhalation exposures were conducted for 6 h in a dynamic exposure chamber. After the end of the exposures, animals were individually housed in metabolic cages and urines were collected at 6 or 12 h intervals for 48 h (rats and mice) or 60 h (rabbits). For metabolite identification, urine samples were analyzed by 1H-coupled and 1H-decoupled 19F-NMR and by LC/MS-MS or GC/MS. Metabolites were identified by 19F-NMR chemical shifts, signal multiplicity, 1H-19F coupling constants and by comparison with synthetic reference compounds. Biotransformation of HFO-1234ze in rats exposed to 50,000 ppm yielded S-(3,3,3-trifluoro-trans-propenyl)mercaptolactic acid as the predominant metabolite which accounted for 66% of all integrated 19F-NMR signals in urines. No 19F-NMR signals were found in spectra of rat urine samples collected after inhalation exposure to 2 000 or 10,000 ppm HFO-1234ze likely due to insufficient sensitivity. S-(3,3,3-Trifluoro-trans-propenyl)-L-cysteine, N-acetyl-S-(3,3,3-trifluoro-trans-propenyl)-L-cysteine, 3,3,3-trifluoropropionic acid and 3,3,3-trifluorolactic acid were also present as metabolites in urine samples of rats and mice at the 50,000 ppm level. A presumed amino acid conjugate of 3,3,3-trifluoropropionic acid was the major metabolite of HFO-1234ze in urine samples of mice exposed to 50,000 ppm and related to 18% of total integrated 19F-NMR signals. Quantitation of three metabolites in urines of rats and mice was performed, using LC/MS-MS or GC/MS. The quantified amounts of the metabolites excreted with urine in both mice and rats, suggest only a low extent (<<1% of dose received) of biotransformation of HFO-1234ze and 95% of all metabolites were excreted within 18 h after the end of the exposures (t1/2 approx. 6 h). Due to its low boiling point of &#8722;22 °C, most of the inhaled HFO-1234ze is expected to be readily exhaled. Moreover, steric and electronic factors may decrease the reactivity of the parent compound with soft nucleophiles such as glutathione. The obtained results suggest that HFO-1234ze is subjected to an addition-elimination reaction with glutathione and to a cytochrome P450-mediated epoxidation at low rates. The extent of a direct addition reaction of HFO-1234ze with glutathione is negligible, compared to that of the observed addition-elimination reaction. The results of in vivo testing of HFO-1234ze could not be supported by in vitro investigations, since HFO-1234ze was not metabolized in incubations with either liver microsomes or subcellular fractions from rat and human. Regarding the structures delineated in the biotransformation scheme of HFO-1234ze, 1,1,1,3-tetrafluoroepoxypropane and 3,3,3-trifluoropropionic acid are toxic intermediates which, however, are not supposed to display toxicity in the species after exposure to HFO-1234ze, due to the low extent of formation and an efficient detoxification of the epoxide by hydrolysis and glutathione conjugation. The findings of biotransformation of HFO-1234ze in rats and mice correlate with the absence of adverse effects in the toxicity testings and indicate their innocuousness to a human exposure. Biotransformation of HFO-1234yf yielded N-acetyl-S-(3,3,3-trifluoro-2-hydroxypropanyl)-L-cysteine as predominat metabolite which accounted for approx. 44, 90 and 32% (50,000 ppm) of total 19F-NMR signal intensities in urine samples from rabbits, rats and mice, respectively. S-(3,3,3-Trifluoro-2-hydroxypropanyl)mercaptolactic acid and the sulfoxides of mercapturic acid and mercaptolactic acid S-conjugate were identified as minor metabolites of HFO-1234yf in urine samples from rabbits, rats and mice, whereas trifluoroacetic acid, 3,3,3-trifluorolactic acid and 3,3,3-trifluoro-1-hydroxyacetone were present as minor metabolites only in urine samples from rats and mice. The absence of these metabolites in rabbit urine samples...
N2  - trans-1,1,1,3-Tetrafluorpropen (HFO-1234ze) und 2,3,3,3-Tetrafluorpropen (HFO-1234yf) sind FKW-Ersatzstoffe, die eine kurze atmosphärische Lebensdauer besitzen und weder die Ozonschicht beeinträchtigen noch wesentlich zur globalen Erwärmung beitragen. Sie werden derzeit als Treibmittel für Schäume beziehungsweise als Kühlmittel entwickelt. Untersuchungen der Biotransformation in verschiedenen Tierspezies und in in vitro Systemen tragen zur Risikobewertung einer Humanexposition bei und werden für die kommerzielle Entwicklung benötigt. In dieser Arbeit wurde die Biotransformation von HFO-1234ze und HFO-1234yf nach inhalativer Exposition untersucht. Männliche Sprague-Dawley Ratten wurden Luftkonzentrationen von 2.000, 10.000 und 50.000 ppm (n=5/Konzentration) ausgesetzt. Männliche B6C3F1 Mäuse wurden dagegen nur einer Konzentration von 50.000 ppm ausgesetzt. Aufgrund von Todesfällen in einer Entwicklungstoxizitätsstudie mit Kaninchen wurde in dieser Arbeit auch die Biotransformation von HFO-1234yf in weiblichen Kaninchen mit Konzentrationen von 2.000, 10.000 und 50.000 ppm untersucht. Alle Inhalationen dauerten 6 Stunden und fanden in einem dynamisch durchströmten Expositionssystem statt. Nach Ende der Inhalationen wurden die Versuchstiere individuell in Stoffwechselkäfigen untergebracht und ihre Urine in 6 bzw. 12 h Intervallen gesammelt (insgesamt 48 h bei Ratten und Mäusen bzw. 60 h bei Kaninchen). Zur Identifizierung der Metabolite von HFO-1234ze und HFO-1234yf in den Urinen wurden 1H-ge- und entkoppelte 19F-NMR-Spektren aufgezeichnet und massenspektrometrische Untersuchungen mittels LC/MS-MS oder GC/MS durchgeführt. Die Metaboliten wurden anhand ihrer 19F-NMR-Charakteristika (Chemische Verschiebung, Signalmultiplizität und 1H-19F Kopplungskonstante) und durch Vergleich mit ihren synthetischen Referenzverbindungen identifiziert. In Ratten, die einer Konzentration von 50.000 ppm HFO-1234ze ausgesetzt worden waren, konnte S-(3,3,3-Trifluor-trans-propenyl)merkaptolaktat als Hauptmetabolit nachgewiesen werden. Er machte 66% aller integrierten 19F-NMR-Signale aus. In 19F-NMR-Spektren von Rattenurinen der 2.000 und 10.000 ppm Expositionen konnten dagegen keine Signale detektiert werden, wahrscheinlich wegen unzureichender Empfindlichkeit der 19F-NMR-Messungen. Als Nebenprodukte von HFO-1234ze in Ratten- und Mäuseurinen wurden S-(3,3,3-Trifluor-trans-propenyl)-L-cystein, N-Acetyl-S-(3,3,3-trifluor-trans-propenyl)-L-cystein, 3,3,3-Trifluorpropion-säure und 3,3,3-Trifluorlaktat nachgewiesen. In Mäuseurinen war der Hauptmetabolit von HFO-1234ze ein vermutetes Aminosäurekonjugat von 3,3,3-Trifluorpropion-säure, auf das 18% aller integrierten 19F-NMR Signalintensitäten entfielen. In den Urinen von Ratten und Mäusen wurden 3 Metabolite mittels LC/MS-MS oder GC/MS quantifiziert. Die ermittelten Mengen weisen auf eine sehr niedrige Biotransformationsrate von HFO-1234ze hin (<<1% der verabreichten Dosis). 95% aller Metabolite wurden innerhalb von 18 h nach Ende der Inhalationen ausgeschieden (t1/2 ca. 6 h). Aufgrund des niedrigen Siedepunkts von &#8722;22°C wird ein Großteil des aufgenommen Gases möglicherweise rasch wieder exhaliert, und sterische sowie elektronische Faktoren könnten die Reaktivität der Ausgangsverbindung mit schwachen Nukleophilen wie Glutathion senken. Die vorliegenden Ergebnisse legen nahe, dass HFO-1234ze in geringem Ausmaß durch Additions-Eliminations Reaktion mit Glutathion und einer CYP450-vermittelten Epoxidierung biotransformiert wird. Das Ausmaß einer direkten Additions Reaktion von HFO-1234ze mit Glutathion ist verglichen mit der vorherrschenden Additions-Eliminations Reaktion vernachlässigbar. Da kein Umsatz von HFO-1234ze in Inkubationen mit Rettenlebermikrosomen oder subzellulären Fraktionen von Human- und Rattenleber stattfand, konnten die in vivo Ergebnisse dieser Arbeit nicht mit in vitro Untersuchungen verglichen werden. Im Biotransformationsschema von HFO-1234ze sind 1,1,1,3-Tetrafluorepoxypropan und 3,3,3-Trifluorpropionsäure toxische Intermediate, die jedoch aufgrund der geringen gebildeten Mengen und einer effektiven Entgiftung des Epoxids durch Glutathionkonjugation keine toxischen Effekte in den verwendeten Tierspezies auslösten. Die Ergebnisse der Untersuchung der Biotransformation von HFO-1234ze in Ratten und Mäusen korrelieren mit der Abwesenheit nachteiliger Effekte in den Toxizitätsstudien und lassen eine Humanexposition gegenüber HFO-1234ze als unbedenklich erscheinen. Bei der Biotransformation von HFO-1234yf entstand N-Acetyl-S-(3,3,3-trifluor-2-hydroxypropanyl)-L-cystein...
KW  - Biotransformation
KW  - fluorocarbons
KW  - trans-1
KW  - 1
KW  - 1
KW  - 3
KW  - tetrafluoropropene
KW  - 2
KW  - 3
KW  - 3
KW  - 3-tetrafluoropropene
KW  - 1
KW  - 2
KW  - 3
KW  - 3
KW  - 3-pentafluoropropene
KW  - metabolites
KW  - Merkaptursäure
KW  - Merkaptolaktat
KW  - Glutathion S-Konjugat
KW  - Toxizität
KW  - Inhalation
KW  - mercapturic acid
KW  - mercaptolactic acid
KW  - glutathion S-conjugate
KW  - toxicity
KW  - inhalation
Y1  - 2009
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-43716
ER  - 
TY  - THES
A1  - Jadulco, Raquel C.
T1  - Isolation and structure elucidation of bioactive secondary metabolites from marine sponges and sponge-derived fungi
T1  - Isolierung und strukturelle Identifizierung von biologisch aktiven Naturstoffen aus marinen Schwämme und aus Schwämmen isolierte Pile
N2  - Low-molecular mass natural products from bacteria, fungi, plants and marine organisms exhibit unique structural diversity which are of interest for the identification of new lead structures for medicinals and agrochemicals. In the search for bioactive compounds from marine sponges and sponge-associated fungi, this research work resulted to the isolation of twenty-six compounds, eight of which are new metabolites. The sponges were collected from the Indo-pacific regions, particularly those from Indonesian and Philippine waters, as well as those from the Mediterranean Sea near the island of Elba in Italy. A combination of the chemically- and biologically-driven approach for drug discovery was employed, wherein extracts were screened for antibacterial, antifungal and cytotoxic activities. In addition to the bioassay-guided approach to purify the compounds responsible for the activity of the extract, TLC, UV and MS were also used to isolate the chemically most interesting substances. Hence, purified compounds which are not responsible for the initial bioscreening activity may have a chance to be evaluated for other bioactivities. Enumerated below are the compounds which have been isolated and structurally elucidated and whose bioactivities have been further characterized. 1. The extract of the fungus Cladosporium herbarum associated with the sponge Callyspongia aerizusa afforded seven structurally related polyketides, including two new twelve-membered macrolides: pandangolide 3 and 4, and a new acetyl congener of the previously isolated 5-hydroxymethyl-2-furoic acid. The two furoic acid analogues isolated were found to be responsible for the antimicrobial activity of the extract. The isolation of the known phytotoxin Cladospolide B from Cladosporium herbarum, which was originally known from Cladosporium cladosporioides and C. tenuissimum, indicates the possibility that Cladospolide B may be a chemotaxonomic marker of particular Cladosporium species. 2. The extract of the fungus Curvularia lunata associated with the Indonesian sponge Niphates olemda yielded three compounds, namely the new antimicrobially-active anthraquinone lunatin, the known bisanthraquinone cytoskyrin A, and the known plant hormone abscisic acid. The co-occurrence of the two structurally-related anthraquinones suggests that the monomeric lunatin may be a precursor in the biosynthesis of the bisanthraquinone cytoskyrin A. 3. The fungus Penicillium spp. associated with the Mediterranean sponge Axinella verrucosa yielded six compounds, namely the known antifungal griseofulvin and its less active dechloro analogue; the known toxin oxaline; and the known cytotoxic metabolite communesin B and its two new congeners communesin C and D. The new communesins were less active than communesin B in the brine-shrimp lethality test. 4. An unidentified fungus which was also isolated from the same Mediterranean sponge Axinella verrucosa as Penicillium spp. yielded the known compound monocerin which has been reported to possess phytotoxic and insecticidal activities. 5. The fungus Aspergillus flavus associated with the Philippine sponge Hyrtios aff. reticulatus yielded the known toxin a-cyclopiazonic acid. 6. The Indonesian sponge Agelas nakamurai yielded four bromopyrrole alkaloids namely the new compound 4-bromo-pyrrole-2-carboxylic acid, and the known compounds: 4-bromo-pyrrole-2-carboxamide, mukanadin B and mukanadin C. All of the four compounds except mukanadin B were found to be antimicrobially-active. Bromopyrrole alkaloids are well-known metabolites of the genus Agelas and are proven to play an important role in the chemical defense of the sponge against predation from fishes. 7. The Indonesian sponge Jaspis splendens yielded three known substances which are known for their antiproliferative activities, namely the depsipeptides jaspamide (jasplakinolide), and its derivatives jaspamide B and jaspamide C.
N2  - Niedermolekulare Naturstoffe aus Bakterien, Pilzen, Pflanzen und marinen Organismen weisen eine einzigartige strukturelle Diversität auf, die für die Identifizierung neuer Leitstrukturen für die Entwicklung von Arzneistoffen und Pflanzenschutzmitteln von großer Bedeutung ist. Im Rahmen der Suche nach bioaktiven Verbindungen aus marinen Schwämmen und mit diesen Schwämmen assoziierten Pilzen wurden in dieser Arbeit insgesamt 26 Sekundärstoffe isoliert, wobei es sich bei acht Substanzen um neue Verbindungen handelt. Die Schwämme wurden im indo-pazifischen Gebiet gesammelt, insbesondere aus Indonesien und den Philippinen, so wie aus dem Mittelmeer in der Nähe der Insel Elba in Italien. Für die Entdeckung neuer bioaktiver Substanzen wurde eine Kombination von chemischen und biologischen Methoden angewendet, wodurch Extrakte mit verschiedenen Screening-Methoden auf Bioaktivität getestet worden sind. Zum Einsatz kamen dabei Versuche mit Raupen des polyphagen Nachtfalters Spodoptera littoralis (Noctuidae; Lepidoptera) im Hinblick auf potentielle insektizide Wirkungen, antimikrobielle Untersuchungen mit gram-negativen und gram-positiven Bakterien und dem Pilz Candida albicans, Zytotoxizitätstests gegenüber menschlichen Krebszellen und Toxizitätstests mit dem Krebs Artemia salina. Zusätzlich zur bioaktivitäts-geleiteten Isolierung von Substanzen aus aktiven Extrakten wurden daneben auch DC, UV und MS als Kriterien herangezogen, um die aus chemischer Sicht interessantesten Verbindungen zu isolieren. Damit konnten auch solche Substanzen, die nicht für die Aktivität der Extrakte im Bioscreening verantwortlich waren, weiteren Biotests unterzogen werden. Im einzelnen wurden die folgenden Verbindungen isoliert, ihre Struktur aufgeklärt, und ihre biologische Aktivität näher charakterisiert: 1. Der antimikrobiell aktive Extrakt aus dem Pilz Cladosporium herbarum, der mit dem indonesischen Schwamm Callyspongia aerizusa assoziiert ist, ergab sieben Polyketide, die strukturell ähnlich sind, einschließlich der beiden neuen zwölf-gliedrigen Makrolide Pandangolid 3 und Pandangolid 4, sowie ein neues acetyliertes Derivat des bereits bekannten Naturstoffs 5-Hyroxymethyl-2-furancarbonsäure. Beide Furancarbonsäuren zeigten antimikrobielle Aktivität und dürften deshalb hauptsächlich für die antimikrobielle Aktivität des Extrakts verantwortlich sein. Daß Cladospolid B, ein bekanntes Phytotoxin, das bereits für die Arten Cladosporium cladosporoiodes und C. tenuissimum beschrieben wurde, ebenfalls aus C. herbarum isoliert wurde, deutet darauf hin, daß Cladospolid B als ein chemotaxonomischer Marker für bestimmte Cladosporium-Arten angesehen werden könnte. 2. Der antimikrobiell aktive Extrakt aus dem Pilz Curvularia lunata, der mit dem indonesischen Schwamm Niphates olemda assoziiert ist, ergab drei Substanzen, nämlich das neue antimikrobiell aktive Anthrachinon Lunatin sowie das bereits bekannte Bisanthrachinon Cytoskyrin A, und das bekannte Pflanzenhormon Abscisinsäure. Das gemeinsame Vorkommen der beiden strukturell verwandten Anthranoide könnte ein Indiz dafür sein, daß das Monomer Lunatin eine biogenetische Vorstufe des Bisanthrachinons Cytoskyrin A darstellt. 3. Ein mit dem im Mittelmeer gesammelten Schwamm Axinella verrucosa assoziierter Pilz der Gattung Penicillium ergab insgesamt sechs Substanzen, im einzelnen das bekannte Antimykotikum Griseofulvin und dessen weniger aktives Dechlor-Derivat, das bekannte Toxin Oxalin, sowie die als zytotoxisch beschriebene Verbindung Communesin B und deren neue Derivate Communesin C und Communesin D. Im Vergleich zu Communesin B erwiesen sich die neuen Communesin-Derivate als weniger aktiv gegenüber dem Krebs A. salina. 4. Ein bisher unidentifizierter Pilz aus dem gleichen Schwamm Axinella verrucosa lieferte die bekannte Substanz Monocerin, über deren phytotoxische und insektizide Eigenschaften bereits berichtet wurde. 5. Der mit dem philippinischen Schwamm Hyrtios aff. reticulatus assoziierte Pilz Aspergillus flavus ergab das bereits bekannte Toxin a-Cyclopiazonsäure. 6. Der indonesische Schwamm Agelas nakamurai lieferte vier bromierte Pyrrol-Alkaloide, nämlich die neue Substanz 4-Brompyrrol-2-carbonsäure sowie die bereits bekannten Verbindungen 4-Brompyrrol-2-carboxamid, Mukanadin B und Mukanadin C. Alle vier Substanzen außer Mukanadin B zeigten antimikrobielle Aktivität. Bromierte Pyrrol-Alkaloide wurden in vielen Untersuchungen als typische Sekundärstoffe der Schwammgattung Agelas beschrieben, die bei der chemischen Verteidigung der Schwämme gegen Fische eine wichtige Rolle spielen. 7. Der indonesiche Schwamm Jaspis splendens ergab drei bekannte Substanzen, die für ihre antiproliferative Aktivität bekannt sind, nämlich die Depsipeptide Jaspamid (Jasplakinolid) und dessen Derivate Jaspamid B und Jaspamid C.
KW  - Meeresschwämme
KW  - Pilze
KW  - Sekundärmetabolit
KW  - Marin
KW  - Schwämme
KW  - Pilze
KW  - Naturstoff
KW  - Marine
KW  - sponges
KW  - fungi
KW  - metabolites
Y1  - 2002
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-3565
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Cheng, Cheng
A1  - MacIntyre, Lynsey
A1  - Ramadan Abdelmohsen, Usama
A1  - Horn, Hannes
A1  - Polymenakou, Paraskevi N.
A1  - Edrada-Ebel, RuAngelie
A1  - Hentschel, Ute
T1  - Biodiversity, Anti-Trypanosomal Activity Screening, and Metabolomic Profiling of Actinomycetes Isolated from Mediterranean Sponges
JF  - PLoS One
N2  - Marine sponge–associated actinomycetes are considered as promising sources for the discovery of novel biologically active compounds. In the present study, a total of 64 actinomycetes were isolated from 12 different marine sponge species that had been collected offshore the islands of Milos and Crete, Greece, eastern Mediterranean. The isolates were affiliated to 23 genera representing 8 different suborders based on nearly full length 16S rRNA gene sequencing. Four putatively novel species belonging to genera Geodermatophilus, Microlunatus, Rhodococcus and Actinomycetospora were identified based on a 16S rRNA gene sequence similarity of < 98.5% to currently described strains. Eight actinomycete isolates showed bioactivities against Trypanosma brucei brucei TC221 with half maximal inhibitory concentration (IC50) values <20 μg/mL. Thirty four isolates from the Milos collection and 12 isolates from the Crete collection were subjected to metabolomic analysis using high resolution LC-MS and NMR for dereplication purposes. Two isolates belonging to the genera Streptomyces (SBT348) and Micromonospora (SBT687) were prioritized based on their distinct chemistry profiles as well as their anti-trypanosomal activities. These findings demonstrated the feasibility and efficacy of utilizing metabolomics tools to prioritize chemically unique strains from microorganism collections and further highlight sponges as rich source for novel and bioactive actinomycetes.
KW  - streptomyces
KW  - drug metabolism
KW  - metabolites
KW  - ribosomal RNA
KW  - metabolomics
KW  - actinobacteria
KW  - sponges
KW  - secondary metabolites
Y1  - 2015
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-125138
VL  - 10
IS  - 9
ER  -