二重層脂質膜のプロトノフォアとしてのウンベリフェロン-4-酢酸のアルキルエステルおよびラット肝臓ミトコンドリアのAldh2依存性軟体膜

しばしば明るい蛍光である天然と合成の両方の非常に多様なクマリン関連化合物は、治療とイメージングの両方の目的で医学に有益であることを示しています。ここでは、酸化的リン酸化の効果的な除外を求めて、生理的ph-アルキルエステルの誇張中のエステルで脱プロトン可能なヒドロキシル基の存在とかなり膜の親和性を組み合わせた、7-ヒドロキシクマリン（Umbelliferone、UB）誘導体を合成しました。アルキル鎖の長さが異なる酸（UB-4エステル）。隔離されたラット肝臓ミトコンドリア（RLM）にUB-4エステルを添加すると、急速な脱分極が発生し、予想外に時間スケールで膜電位回復が続きました。TLCおよびHPLCのデータによれば、RLMとUB-4エステルとのインキュベーションにより加水分解が原因で、脱共役活動が消失しました（再結合）。UB-4エステルのミトコンドリアの再結合と加水分解の両方は、ミトコンドリアアルデヒドデヒドロゲナーゼ（ALDH2）、ジスルフィラム、およびダジンの阻害剤によって抑制されたため、UB-4 ESTERSの再配分におけるこの酵素の関与を示しています。UB-4エステルによるミトコンドリアの分離のプロトノファーシックメカニズムは、人工二重層脂質膜（BLM）を使用した実験で証明されました。これらの化合物は、平面BLM全体でプロトン選択電気電流を誘発し、リポソームでpH勾配の散逸を引き起こしました。UB-4エステルは、亜種、黄色ブドウ球菌、およびミコバクテリウムsmegmatisに対する抗菌活性を示しました。

A great variety of coumarin-related compounds, both natural and synthetic, being often brightly fluorescent, have shown themselves beneficial in medicine for both therapeutic and imaging purposes. Here, in search for effective uncouplers of oxidative phosphorylation, we synthesized a series of 7-hydroxycoumarin (umbelliferone, UB) derivatives combining rather high membrane affinity with the presence of a hydroxyl group deprotonable at physiological pH - alkyl esters of umbelliferone-4-acetic acid (UB-4 esters) differing in alkyl chain length. Addition of UB-4 esters to isolated rat liver mitochondria (RLM) resulted in their rapid depolarization, unexpectedly followed by membrane potential recovery on a minute time scale. According to TLC and HPLC data, incubation of RLM with UB-4 esters caused their hydrolysis, which led to disappearance of the uncoupling activity (recoupling). Both mitochondrial recoupling and hydrolysis of UB-4 esters were suppressed by inhibitors of mitochondrial aldehyde dehydrogenase (ALDH2), disulfiram and daidzin, thus pointing to the involvement of this enzyme in the recoupling of RLM incubated with UB-4 esters. The protonophoric mechanism of mitochondrial uncoupling by UB-4 esters was proved in experiments with artificial bilayer lipid membranes (BLM): these compounds induced proton-selective electrical current across planar BLM and caused dissipation of pH gradient on liposomes. UB-4 esters showed antibacterial activity against Bacillus subtilis, Staphylococcus aureus and Mycobacterium smegmatis.