Синтез резорцинольных липидов имеет важное значение для образования зрелых цист у Azotobacter vinelandii. В зрелых цистах, эти липиды заменяют фосфолипиды мембраны и также соединения слоев, покрывающих цисты. Мутант arsB, лишенный возможности синтезировать только синтазу алкилрезорцина, не продуцировал резорцинольные липиды. Трансмиссионная электронная микроскопия показала, что мутант не формировала зрелых цист. Дальнейшие исследования с использованием мутантного штамма, несущего мутацию arsA показали, что белок arsA является необходимым для синтеза этих фенольных липидов. Мутанты arsA были способны формировать цисты устойчивости к высыханию. Эти данные могли означать, что алкилрезорцины играют структурную роль в экзиновом слое цист, но они не являются существенными для или образования цисты, или сопротивления к высыханию.
Алкилрезорцин, присутствующий в среде, также влияет на синтез эндогенных алкилрезорцинов. Было обнаружено, что, если 5-н-пентадецилрезорцин присутствовал в питательной среде, то больше эндогенных алкилрезорцинов было синтезировано и наблюдалось снижение количества фосфолипидов. Этот эффект может означать, что алкилрезорцины могут действовать в качестве небольших гормоноподобных молекул, называемых аутоиндукторы, и играть роль в химической связи (кворум-зондирование) между бактериальными клетками. Это явление было продемонстрировано ранее в нескольких природных соединениях.
Фенольные липиды проявляют фунгистатические свойства, похожие на их антибактериальную активность. Наличие 5-N- (гептадека-12-енил) и 5-н-пентадецилрезорцинов в кожице (цедре) считалось ответственным за сопротивление фруктов манго к грибковой инфекции Alternaria alternata и Colletotrichum gloeosporioides. Аналогичным образом, сопротивление семян ячменя к патогенным грибкам Aspergillus niger и Penicillium crysogenum было связано с резорцинольными липидами, присутствующими в эпикутикулярном воске семян. 5-метилрезорцин, присутствующий в воске перикарпия, также защищает зерно от инфекции Aspergillus flavus и производства афлатоксина.
Смесь 5-N-пентадецилрезорцинов и 5-н-алкилрезорцина из ржи ингибирует рост Aspergillus parasiticus, А. versicolor, Penicillinum chyrysogenum и P. roqueforte а также Fusarium culmorum, Rhizoctonia cerealis и Р. solani.
3-гептадецил-5-метоксифенол, выделенный из Oxalis erythrorhiza, и 5-гептадека-триенилрезорцин, выделенный из грибка Merulius incarnatus, как сообщалось, являются мощными ингибиторами Leishmania amazonensis и L. donovani. Аналогично, 5- (11? (S) -гидрокси-8?-гептадеценил) резорцин и 5- (12?(S) -гидрокси-8?,14?-гептадекадиенил) резорцин, выделенные из листьев Stylogyne turbacensis, показали самую сильную активность при анализе лейшманиоза и только умеренную активность против лекарственной устойчивости штамма Trypanosoma cruzi.
Длинноцепочечные гомологи 5-н-алкилрезорцина, выделенные из Anacardium occidentale, также имеют моллюскоцидную активность против Briomphalaria glabrata, паразита, вызывающего шистосомоз, серьезную тропическую болезнь. Подобным образом, высокая активность этого гомолога была также продемонстрирована против класса червей Filaria. Сообщалось об инсектицидной активности фенольных липидов из листьев гинкго билоба.
3. Влияние на процесс окисления, на структуру и активность белка, взаимодействие с ДНК, цитотоксичность
Образование свободных радикалов, в том числе активных форм кислорода, является неизбежным явлением, связанным с аэробной жизнью. Предпосылкой для функционирования и развития клеток в кислород-содержащей среде является наличие защитных систем, включающих специализированные ферменты и низкомолекулярные антиоксиданты. Фенольные соединения, оказывается, являются эффективными неэнзиматическими защитниками (протекторами) от окислительного стресса. Они могут выступать как антиоксиданты в различных направлениях. Они могут не допускать (препятствовать) ионы переходных металлов с момента начала окисления, подавлять промежуточные соединения окисления (в том числе активные формы кислорода) и ингибировать различные прооксидантные ферменты.
Длинноцепочечные 5-н-алкил(ен)резорцинольные гомологи предотвращают Fe2+-индуцированную пероксидацию жирных кислот и фосфолипидов в липосомальной мембране и процессы автоокисления триглицеридов и жирных кислот. В миллимолярной концентрации алкилрезорцины из бактерий и зерен хлебных злаков подавляют Fe2+-аскорбиновую кислоту и Fe2+-НАДН-индуцированное перекисное окисление в микросомах печени полностью и то же в саркоплазматическом ретикулуме частично. Они также были эффективны в защите мембраны эритроцитов против перекисно-индуцированного окисления. Также были оценены антиоксидантные свойства алкилрезорцинов ржаных отрубей с использованием их радикал-нейтрализующей активности 2,2-дифенил-1-пикрилгидразила и метода хемилюминесценции. Радикальное сокращение 2,2-дифенил-1-пикрилгидразила варьировалось от 10 до 60% для алкилрезорцинольных гомологов в концентрации 5-300 мкM и не зависело от длины алкильной боковой цепи отдельного гомолога. Эти результаты были подтверждены с помощью дальнейших исследований. 5-н-алкилрезорцины (C15, C17, C19, C21 и C23) не оказывали мощного антиоксидантного действия на способность плазмы восстанавливать железо и радикалы 2,2-дифенил-1-пикрилгидразила. Тем не менее, они были способны значительно ингибировать медно-опосредованное окисление липопротеинов низкой плотности человека в пробирке и увеличить самозащитную способность раковых клеток толстой кишки человека НТ29 при нанесении ущерба (удара по) ДНК, индуцированного перекисью водорода. Точные механизмы защитного эффекта резорцинольных липидов клеточных структур от окисления до сих пор неизвестны.
C7-алкилоксибензол, химический аналог ауторегулятора микробного анабиоза, защищает клетки дрожжей от активных форм кислорода, произведенных под гамма-излучением. Этот эффект проявляется как в сохранении жизнеспособности клеток при облучении, так и в восстановлении их способности размножаться после облучения. Защитный механизм C7-алкилоксибензола включает акцептирование активной формы кислорода в результате окислительного стресса. C7-алкилоксибензол также показал способность защищать клетки от фотоокисления. Влияние алкилоксибензолов на сопротивляемость клеток S. cerevisiae к тепловому шоку и окислительному стрессу летальной интенсивности зависело от гидрофобности исследованных соединений. С7-алкилоксибензол в концентрации 0,25-0,5 г/л вызывал два-пятикратное увеличение в сопротивляемости дрожжевых клеток к перекиси водорода, в то время как С12-алкилоксибензол уменьшал ее во всех концентрациях. C7-алкилоксибензол и C12-алкилоксибензол имели похожий эффект на дрожжи, подвергавшиеся тепловому шоку.
Антиоксидантные свойства фенольных липидов, проявляющиеся как способность акцептировать радикалы и ингибировать ферменты, участвующие в выработке свободных радикалов в физиологических условиях, свидетельствуют о возможном участии этих соединений в защите клеток против канцерогенеза. Ксенобиотики, которые вызывают мутагенные процессы, активизируются во многих случаях за счет процессов окисления. Алкилрезорцины демонстрируют отсутствие мутагенного, канцерогенного и коканцерогенного эффектов. Это может говорить о возможности их применения в фармакологии и медицине. Препарат, содержащий смесь преимущественно гомологов с ненасыщенной цепью (C15-C27), резко тормозил влияние прямых и косвенных (метаболически активных) мутагенов. Эффект был сильнейшим в случае косвенно действующих мутагенов бензо[a]пирена и 2-аминофлуорена, из-за которых наблюдалось более чем 50% ингибирование. Для напрямую действующих мутагенов, таких как метилметансульфонат и даунорубицин, влияние резорцинольных липидов было меньше. В тесте обмена сестринскими хроматидами, культивируемых in vitro лимфоцитов, полученных из крови человека, также наблюдалось значительное уменьшение в частоте обмена сестринскими хроматидами, вызванное бензо[a]пиреном. Это было подтверждено в дальнейших экспериментах с использованием теста микроядер, блокированных цитокинами и теста сопротивляемости тиогуанину. Резорциновые липиды значительно снижали темпы и частоту мутаций, вызванных в культивируемых лимфоцитах бензо[a]пиреном и митомицином С.
Антигенотоксическое влияние было показано для 5-н-алкилрезорцинов в клетках рака толстой кишки человека HT29. Повреждения ДНК, вызванные пероксидом водорода, были значительно снижены, а ответа к длине цепи не наблюдалось. Снижение генотоксичности от пентадецилрезорцина было примерно на 40%, от генейкозилрезорцина - 10%. Метилрезорцин и гексилрезорцин повышали сопротивляемость к УФ-излучению различных молекул ДНК разного происхождения и конформации (линейная ДНК фага лямбда, ДНК из селезенки крупного рогатого скота и ДНК плазмиды pUC19). Разрушение ДНК при облучении ультрафиолетовым светом в присутствии исследуемых соединений было сравнительно невелико и зависело от химической структуры и концентрации соединения. Исследования с использованием плазмиды pUC19 показали, что изучаемые алкилрезорцины препятствовали переходам от сверхспирализованной кольцевой формы в спокойном состоянии к сверхспирализованной линейной раскрученной форме.
Было показано, что мерулиновые кислоты в концентрации 100 мкг/мл полностью подавляли синтез ДНК и РНК и синтез белка в клетках Bacillus brevis. Похожие ингибирующие свойства были показаны для 5-н-децилрезорцина в изолированных тимоцитах крысы.
Бактерии рода Lactobacillus, обладающие способностью синтезировать оксид азота (NO) неденитрификационным путем, не индуцируют его синтез в присутствии ауторегуляторных молекул: плотностно-зависимого специфического регулятора гомосеринлактона и неспецифического - гексилрезорцина. Прямыми методами регистрации с использованием флуоресцентных красителей показано, что, в отличие от NO-синтазной активности, содержание активных форм кислорода в клетках лактобацилл при действии исследуемых сигнальных молекул возрастает, причем воздействие гексилрезорцина более выражено по сравнению с действием гомосеринлактона.
Установлено, что увеличение биосинтеза оксида азота (NO) в клетках Lactobacillus plantarum 8Р-А3 происходит при сильном стрессовом воздействии, сопровождающемся значительным снижением жизнеспособности микробных клеток: нагревании при 70 и 80?C, продолжительном культивировании, токсическом действии гексилрезорцина. Активация биосинтеза NO в ответ на стрессовые воздействия свидетельствует в пользу универсальности ключевых механизмов стресс-ответа клеток различного уровня организации и важной роли в них NO.
Было проведено исследование роли АОБ в ответе бактериальных клеток на температурное воздействие, оцениваемое по уровню биолюминесцентного отклика E. coli ibpA'::lux, соответствующего индукции белков теплового шока (в частности, белка-шаперона IbpA). Проведение предварительного эксперимента, направленного на выявление собственного влияния АОБ в отношении штамма E. coli ibpA'::lux, позволило обнаружить дозозависимые эффекты на уровень свечения и ростовую способность клеток. Основанный на этих данных расчёт фактора индукции биолюминесценции (Fi) позволил выявить зависимость экспрессии стрессовых регулонов от концентрации АОБ, выраженную в слабой индукции гена ibpA малыми концентрациями ауторегуляторов, но в значительной репрессии указанного гена при увеличении присутствия данных молекул до концентрации 10-3 М.
Проведённое комплексное исследование эффектов АОБ на уровень активации SOS-системы при воздействии УФ-излучения позволило обнаружить существенную репрессию SOS-ответа, прогрессирующую с увеличением длины алкильного радикала, а следовательно, и гидрофобности молекулы. Результаты свидетельствуют о преимущественно ингибирующем характере влияния АОБ на SOS-ответ клеток при их облучении летальной интенсивности на фоне сохранения исходного количества жизнеспособных клеток.
Длинноцепочечные гомологи в небольших концентрациях (10-6 и 10-5 М) индуцируют активацию SoxS-регулона, в концентрации 10-4 М демонстрируют антиоксидантные эффекты, снижая уровень биолюминесценции ниже контрольных значений, и при увеличении их присутствия до 10-3 М приводят к отключению стрессового регулона. Короткоцепочечные АОБ блокируют активацию регулона с одновременным снижением чувствительности бактериальных клеток к воздействию окислителя, что выражается в сохранении большего количества жизнеспособных клеток; защитный эффект возрастает с увеличением концентрации АОБ.
Резорцинольные липиды обладают способностью к разрезанию ДНК. 5-н-тридецил и 5-н-пентадеценилрезорцины, присутствующие в экстракте растения Hakea sp., показали способность Cu2+-индуцированного разрезания реплицированной нити в плазмидной ДНК uX174. Кроме того, несколько бис-(дигидроксиалкилбензолов) были также посредниками Cu2+-зависимого расщепления ДНК. Активность резорцинольных липидов увеличивается с ростом числа атомов углерода в алифатической цепи. Это говорит о том, что алкилрезорциновые молекулы взаимодействуют с двойной спиралью ДНК путем вставки цепей в его внутреннюю структуру. Алкилрезорцин-индуцированное разрезание цепи нуклеиновой кислоты связано с выработкой гидроксильных радикалов посредством окисления при высоком pH в присутствии Cu2+, O2 и алкилрезорцина. Алкилрезорциновая активность увеличилась в присутствии кислорода, что позволяет предположить, что расщепление ДНК 5-н-алкилрезорцином включает окисление бензольного кольца до тригидрокси-производных, способных восстановить медь для последующего формирования активных форм кислорода.
Описано формирование упорядоченных линейных надмолекулярных структур высокополимерной ДНК, происходящее в водных растворах в присутствии низкомолекулярных лигандов из группы алкилрезорцинов (АР). С использованием атомно-силовой и сканирующей электронной микроскопии визуализированы последовательные этапы подобного процесса: на первом происходит первичное взаимодействие между молекулами за счет взаимодействий алкильных радикалов алкилрезорцинов с гидрофобными участками ДНК, далее они скапливаются на ДНК, образуя мицеллоподобные наноструктуры, что вызвано их амфифильными свойствами и происходит в отдельных участках ДНК. На последнем этапе аранжированные низкомолекулярным лигандом молекулы ДНК начинают взаимодействовать друг с другом, что приводит к формированию упорядоченных тяжистых структур, состоящих из множества параллельно расположенных нитей ДНК.