ไพโอไซยานิน^{[ 1 ]}

ชื่อ
ชื่อ IUPAC ที่นิยมใช้ 5-เมทิลฟีนาซิน-1(5 H )-โอน
ชื่ออื่นๆ ไพโรไซยานิน; ไพโรไซยานีน; 5-เมทิล-1(5 H )-ฟีนาซิโนน; ซานาซิน; ซานาซิน
ตัวระบุ
หมายเลข CAS	85-66-5 วาย
โมเดล 3 มิติ ( JSmol )	ภาพแบบโต้ตอบ
ชอีบี	เชบี:8653
เคมีเอ็มบีแอล	เคมีเอ็มบีแอล2289232
เคมสไปเดอร์	6558
บัตรข้อมูล ECHA	100.213.248
หมายเลข EC	687-347-7
เคกก์	C01748
เมช	D011710
PubChem CID	6817
มหาวิทยาลัย	9OQM399341 วาย
แดชบอร์ด CompTox ( EPA )	DTXSID9041108
อินชิ นิ้ว=1S/C13H10N2O/c1-15-10-6-3-2-5-9(10)14-13-11(15)7-4-8-12(13)16/h2-8H,1H3 รหัส: YNCMLFHHXWETLD-UHFFFAOYSA-N นิ้วChI=1/C13H10N2O/c1-15-10-6-3-2-5-9(10)14-13-11(15)7-4-8-12(13)16/h2-8H,1H3 รหัส: YNCMLFHHXWETLD-UHFFFAOYAI
รอยยิ้ม CN1C2=CC=CC=C2N=C3C1=CC=CC3=O
คุณสมบัติ
สูตรเคมี	C 13 H 10 N 2 O
มวลโมลาร์	210.236  กรัม·โมล−1
รูปร่าง	แข็ง
อันตราย
การติดฉลากGHS :
ภาพสัญลักษณ์
คำสัญญาณ	อันตราย
คำเตือนเกี่ยวกับอันตราย	H302 , H318
คำเตือน	P264 , P270 , P280 , P301+P312 , P305+P351+P338 , P310 , P330 , P501
เว้นแต่จะระบุไว้เป็นอย่างอื่น ข้อมูลที่ให้ไว้เป็นข้อมูลสำหรับวัสดุในสภาวะมาตรฐาน (ที่อุณหภูมิ 25 °C [77 °F] ความดัน 100 kPa) วาย ตรวจสอบ  (คืออะไร   ?) วายเอ็น ข้อมูลอ้างอิงในกล่องข้อมูล

ไพโอไซยานิน (PCN ⁻ ) เป็นหนึ่งในสารประกอบพิษหลายชนิดที่ผลิตและหลั่งโดยแบคทีเรียแกรม ลบ Pseudomonas aeruginosaไพโอไซยานินเป็นเมตาโบไลต์ทุติยภูมิสีน้ำเงิน เปลี่ยนเป็นสีแดงเมื่อค่า pH ต่ำกว่า 4.9 มีความสามารถในการออกซิไดซ์และรีดิวซ์โมเลกุลอื่นๆ^{[ 2 ]}และด้วยเหตุนี้จึงสามารถฆ่าจุลินทรีย์ที่แข่งขันกับP. aeruginosaรวมถึงเซลล์ของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมในปอดที่P. aeruginosaติดเชื้อในระหว่างโรคซิสติกไฟบรอยด์ [ ^{3 ] [ 4 ] เนื่องจาก}ไพโอไซยานินเป็นซวิตเทอร์ไอออนที่ค่า pH ของเลือด จึงสามารถผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ได้ง่าย ไพโอไซยานินสามารถอยู่ในสถานะที่แตกต่างกันสามสถานะ ได้แก่ ออกซิไดซ์ (สีน้ำเงิน) รีดิวซ์แบบโมโนวาเลนต์ (ไม่มีสี) หรือรีดิวซ์แบบไดวาเลนต์ (สีแดง) ไมโทคอนเดรียมีบทบาทสำคัญในการหมุนเวียนของไพโอไซยานินระหว่างสถานะรีด็อกซ์ เนื่องจากคุณสมบัติรีด็อกซ์ที่ออกฤทธิ์ ไพโอไซยานินจึงสร้างอนุมูล ออกซิเจน

การสังเคราะห์ไพโอไซยานินเริ่มต้นด้วยการสังเคราะห์แกนกรดฟีนอะซีน-1-คาร์บอกซิลิก (PCA) ^{[ 5 ]}ในปฏิกิริยานี้ เอนไซม์ PhzE เร่งปฏิกิริยาการสูญเสียหมู่ไฮดรอกซิลจาก C4 ของกรดคอริสมิก รวมถึงการถ่ายโอนหมู่เอมีนจากกลูตามีนเพื่อสร้างกรดกลูตามิกและกรด 2-อะมิโน-2-ดีออกซีไอโซคอริสมิก (ADIC) ^{[ 6 ]}หลังจากนั้น PhzD เร่งปฏิกิริยาการกำจัดหมู่ไพรูเวตออกจาก ADIC โดยการไฮโดรไลซิสเพื่อสร้างกรด (5S,6S)-6-อะมิโน-5-ไฮดรอกซี-1,3-ไซโคลเฮกซาไดอีฟ-1-คาร์บอกซิลิก (DHHA) ^{[ 6 ]}ในขั้นตอนต่อไป PhzF ทำหน้าที่เร่งปฏิกิริยาสองขั้นตอน ได้แก่ การดึงไฮโดรเจนออกจาก C3 ของ DHHA การกระจายตัวของระบบพันธะคู่ และการเติมโปรตอนที่ C1 รวมถึงการเกิดไอโซเมอร์ของเอนอลเพื่อสร้างกรด 6-อะมิโน-5-ออกโซไซโคลเฮกซ์-2-อีน-1-คาร์บอกซิลิก (AOCHC) ซึ่งไม่เสถียรอย่างมาก^{[ 6 ]}จากนั้นโมเลกุล AOCHC สองโมเลกุลจะถูกควบแน่นโดย PhzB เพื่อสร้างสารประกอบไตรไซคลิก คือ กรดเฮกซาไฮโดรฟีนาซีน-1,6-ไดคาร์บอกซิลิก (HHPDC) ^{[ 6 ]}ผลิตภัณฑ์ของปฏิกิริยานี้ HHPDC ไม่เสถียรและเกิดการดีคาร์บอกซิเลชันแบบออกซิเดชันโดยธรรมชาติในปฏิกิริยาที่ไม่มีตัวเร่งปฏิกิริยาเพื่อสร้างกรดเตตระไฮโดรฟีนาซีน-1,6-คาร์บอกซิลิก (THPCA) ^{[ 6 ]}ในขั้นตอนสุดท้ายของการสังเคราะห์กรดฟีนอะซีน-1-คาร์บอกซิลิก เอนไซม์ PhzG จะเร่งปฏิกิริยาออกซิเดชันของ THPCA ไปเป็นกรดไดไฮโดรฟีนอะซีน-1-คาร์บอกซิลิก^{[ 6 ]}นี่เป็นขั้นตอนเร่งปฏิกิริยาสุดท้ายในการผลิต PCA ขั้นตอนสุดท้ายคือการออกซิเดชันของ DHPCA ไปเป็น PCA โดยไม่เร่งปฏิกิริยา^{[ 6 ]}การเปลี่ยน PCA ไปเป็นไพโอไซยานินเกิดขึ้นได้ในสองขั้นตอนทางเอนไซม์ ขั้นแรก PCA จะถูกเมทิลเลชันที่ N5 ไปเป็น 5-เมทิลฟีนอะซีน-1-คาร์บอกซิเลตเบทาอีนโดยเอนไซม์ PhzM โดยใช้โคแฟคเตอร์ S-อะดีโนซิล-L-เมไทโอนีน และขั้นที่สอง PhzS จะเร่งปฏิกิริยาไฮดรอกซิเลชันดีคาร์บอกซิเลชันของสารตั้งต้นนี้เพื่อสร้างผลิตภัณฑ์สุดท้ายคือไพโอไซยานิน^{[ 5 ]}

โครโมโซมของ สายพันธุ์ P. aeruginosa ส่วนใหญ่ มีโอเปรอนที่เกือบเหมือนกันสองชุด คือphzA1B1C1D1E1F1G1และphzA2B2C2D2E2F2G2ซึ่งเข้ารหัสเอนไซม์ที่จำเป็นในการผลิต PCA ^{[ 7 ]}การถอดรหัสของโอเปรอนเหล่านี้ถูกควบคุมโดยการรับรู้จำนวนประชากรและโดยเฉพาะอย่างยิ่งโดยระบบสัญญาณควินโนโลนของ Pseudomonas (PQS) ซึ่งเกี่ยวข้องกับตัวควบคุมการถอดรหัส MvfR (หรือที่รู้จักกันในชื่อ PqsR) จากนั้นการเปลี่ยน PCA เป็นไพโอไซยานินจะเกิดขึ้นโดยผลิตภัณฑ์ของphzSและphzSซึ่งเป็นยีนที่ไม่ซ้ำกันในโครโมโซม การสังเคราะห์ทางชีวภาพอาจถูกขัดขวางโดยการรบกวน เส้นทาง aroซึ่งจำเป็นสำหรับการสังเคราะห์กรดคอริสมิกจากชิกิเมต^{[ 8 ]}

ไพโอไซยานินทำให้คาตาเลส ไม่ทำงาน โดยการลดการถอดรหัสยีนของมัน รวมถึงการกำหนดเป้าหมายเอนไซม์โดยตรง ด้วย กลูตาไธโอนเป็นสารต้านอนุมูลอิสระที่สำคัญที่ถูกปรับเปลี่ยนโดยไพโอไซยานิน^{[ 9 ]}โดยเฉพาะอย่างยิ่งปริมาณของรูปแบบที่ลดลงจะลดลง ในขณะที่รูปแบบที่ถูกออกซิไดซ์จะถูกส่งเสริมโดยไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ซึ่งไม่ถูกสลายโดยคาตาเลส ในปอดของผู้ป่วยโรคซิสติกไฟโบรซิส ไพโอไซยานินภายในเซลล์จะเปลี่ยนออกซิเจนโมเลกุลให้เป็นอนุมูลอิสระซูเปอร์ออกไซด์โดยการออกซิ ไดซ์ NADPHเป็น NADP ⁺ซึ่งมีผลเสียต่อปอดสองประการ ประการแรก NADPH ที่ไพโอไซยานินใช้จะลดปริมาณสารตั้งต้นที่มีอยู่สำหรับปฏิกิริยาที่เร่งโดย เอนไซม์ NADPH ออกซิเดสประการที่สอง อนุมูลอิสระซูเปอร์ออกไซด์ที่เกิดขึ้นสามารถยับยั้งไซโตไคน์เช่นIL-4 , IL-13และIFN-γซึ่งโดยปกติจะเพิ่มการทำงานของ NADPH ออกซิเดส เมื่อปอดเผชิญกับไพโอไซยานิน จะพบความเข้มข้นของคาตาเลสและซูเปอร์ออกไซด์ดิสมิวเทส เพิ่มขึ้น เพื่อจัดการกับอนุมูลอิสระที่เกิดขึ้น^{[ 10 ]}

ไพโอไซยานินสามารถกำหนดเป้าหมายส่วนประกอบและวิถีการทำงานของเซลล์ได้หลากหลาย วิถีการทำงานที่ได้รับผลกระทบจากไพโอไซยานิน ได้แก่ห่วงโซ่การขนส่งอิเล็กตรอนการขนส่งเวสิเคิล และการเจริญเติบโตของเซลล์ เซลล์ที่มีโปรตีนหรือสารประกอบกลายพันธุ์บางชนิดจะมีความไวต่อไพโอไซยานินเพิ่มขึ้น การกลายพันธุ์ในยีนที่ส่งผลต่อการสังเคราะห์และการประกอบV-ATPase ^{[ 11 ]}กลไกการขนส่งเวสิเคิล และกลไกการคัดแยกโปรตีน ล้วนทำให้มีความไวต่อไพโอไซยานินเพิ่มขึ้น ซึ่งยิ่งเพิ่มผลกระทบต่อโรคซิสติกไฟโบรซิสในผู้ป่วย Vacuolar-ATPase ในเซลล์ยีสต์เป็นเป้าหมายที่มีศักยภาพเป็นพิเศษ เนื่องจากเป็นผู้ผลิต ATP หลักที่ไม่ใช่ไมโทคอนเดรีย แต่ยังมีหน้าที่อื่นๆ อีกมากมาย เช่น การควบคุมสมดุลแคลเซียม การอำนวยความสะดวกในการดูดซึมเข้าสู่เซลล์ผ่านตัวรับ และการย่อยสลายโปรตีน ดังนั้น การทำให้ vacuolar-ATPase ไม่ทำงานโดยไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ที่ผลิตโดยไพโอไซยานินจึงมีผลกระทบอย่างมากต่อปอด นอกจากผลกระทบเหล่านี้แล้ว เป้าหมายอีกอย่างหนึ่งของไพโอไซยานินคือโปรตีเอสที่คล้ายกับแคสเปส 3 ซึ่งสามารถเริ่มต้นกระบวนการอะพอพโท ซิส และ เนโครซิ ส ได้ ตัวนำอิเล็กตรอน ของไมโทคอนเดรียอย่างยูบิควิโนนและกรดนิโคตินิกก็ไวต่อไพโอไซยานิน เช่นกัน ^{[ 12 ]}วงจรเซลล์อาจถูกรบกวนโดยการทำงานของไพโอไซยานิน และสามารถขัดขวางการแพร่กระจายของลิมโฟไซต์ได้^{[ 13 ]} โดยการสร้าง สารออกซิเจนที่ว่องไวเช่นไฮโดรเจนเปอร์ ออกไซด์ และซูเปอร์ออกไซด์ซึ่งก่อให้เกิดความเครียดออกซิเดชันโดยการทำลาย DNA โดยตรงหรือโดยการกำหนดเป้าหมายส่วนประกอบอื่นๆ ของวงจรเซลล์ เช่น กลไกการรวมตัวและการซ่อมแซม DNA ไพโอไซยานินมีส่วนทำให้เกิดความไม่สมดุลของกิจกรรมโปรตีเอสและแอนติโปรตีเอสโดยการปิดใช้งานตัวยับยั้งโปรตีเอส α ₁

การศึกษาหลายชิ้นสรุปว่าไพโอไซยานินมีผลเสียต่อโรคซิสติกไฟโบรซิส ซึ่งทำให้เชื้อP. aeruginosaสามารถคงอยู่ในปอดของผู้ป่วยซิสติกไฟโบรซิสได้ และมักตรวจพบเชื้อนี้ในเสมหะของผู้ป่วยซิสติกไฟโบรซิส ไพโอไซยานินในหลอดทดลองมีความสามารถในการรบกวนการทำงานต่างๆ เช่น การเต้นของขนเซลล์ และทำให้เกิดความผิดปกติของเยื่อบุผิว เนื่องจากขนเซลล์มีความจำเป็นในการกวาดเสมหะขึ้นไปในลำคอ^{[ 14 ]}นอกจากนี้การตายของเซลล์เม็ดเลือดขาวชนิดนิ วโทรฟิล ^{[ 15 ]}การปล่อยอิมมูโนโกลบูลินจากเซลล์ B-ลิมโฟไซต์และการปล่อยอินเตอร์ลิวคิน (เช่นIL-8 ^{[ 16 ]}และCCL5 ) ล้วนถูกรบกวนโดยไพโอไซยานิน ทำให้ระบบภูมิคุ้มกันของปอดอ่อนแอลง การศึกษาในร่างกายแสดงให้เห็นว่าการเจริญเติบโตของเชื้อราถูกยับยั้งเมื่อมีไพโอไซยานินอยู่^{[ 17 ]}กลไกการฆ่าเชื้อราคือการกระตุ้น NAD(P)H เพื่อเหนี่ยวนำให้เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชัน-รีดักชันที่สร้างสารออกซิเจนที่ออกฤทธิ์ ซึ่งทำให้P. aeruginosaมีความได้เปรียบในการแข่งขัน เนื่องจากอาจครอบงำจุลินทรีย์อื่นๆ ในปอดของผู้ป่วยโรคซิสติกไฟบรอยด์ ความเข้มข้นของATP ภายในเซลล์ ยังลดลงเนื่องจากไพโอไซยานิน ทำให้เกิดความเสียหายเพิ่มเติมต่อCFTRซึ่งบกพร่องอยู่แล้วในผู้ป่วยโรคซิสติกไฟบรอยด์ ช่อง CFTR อาศัย ATP สำหรับวัตถุประสงค์หลักสองประการ ประการแรก การจับและการไฮโดรไลซิสของ ATP ต้องเกิดขึ้นที่โดเมนการจับนิวคลีโอไทด์สองโดเมนเพื่อให้ช่องเคลื่อนที่ระหว่างโครงสร้างแบบเปิดและแบบปิด^{[ 18 ]}ประการที่สอง การฟอสโฟรีเลชันของ CFTR โดยโปรตีนไคเนส Aควรเกิดขึ้นเพื่อให้ช่องทำงานได้ PKA ถูกกระตุ้นโดย cAMP ซึ่งผลิตจาก ATP กระบวนการทั้งสองนี้บกพร่องเมื่อ ATP ถูกพร่องไปเนื่องจากไพโอไซยานิน

Caenorhabditis elegansมีตัวขนส่ง ABC เฉพาะสองตัว ที่เรียกว่า pgp-1และ pgp-2ซึ่งสามารถขับไพโอไซยานินภายในเซลล์ออกไปได้อย่างมีประสิทธิภาพโดยอาศัยพลังงาน ^{[ 19 ]}

• เชื้อ Pseudomonas aeruginosa
• ไพโอเวอร์ดีน
• โรคซิสติกไฟโบรซิส

• โปรไฟล์ไพโอไซยานิน