Medium controlled photochemistry of Provitamin D: From solutions to liquid crystals

Probing the Formation and Conformational Relaxation of Previtamin D3 and Analogues in Solution and in Lipid Bilayers

The photosynthesis of vitamin D₃ in mammalian skin results from UV-B irradiation of provitamin D₃ (7-dehydrocholesterol, DHC) at ca. 290 nm. Upon return to the ground state, the hexatriene product, previtamin D₃, undergoes a conformational equilibration between helical gZg and more planar tZg and tZt forms. The helical gZg forms provide a pathway for the formation of vitamin D₃ via a [1,7]-sigmatropic hydrogen shift. Steady state photolysis and UV transient absorption spectroscopy are combined to explore the conformational relaxation of previtamin D₃ formed from DHC in isotropic solution and confined to lipid bilayers chosen to model the biological cell membrane. The results are compared with measurements for two analogues: previtamin D₂ formed from ergosterol (provitamin D₂) and previtamin D₃ acetate formed from DHC acetate. The resulting spectral dynamics are interpreted in the context of simulations of optical excitation energy and oscillator strength as a function of conformation. In solution, the relaxation dynamics and steady state product distributions of the three compounds are nearly identical, favoring tZg forms. When confined to lipid bilayers, the heterogeneity and packing forces alter the conformational distributions and enhance the population of a gZg conformer capable of vitamin D formation.

Regulacja układu zależnego od tioredoksyny jako element farmakoterapii w chorobach z zaburzeniami równowagi redoks

Działanie wielu czynników egzogennych, a także zaburzone procesy metaboliczne komórek przyczyniają się do nasilonego wytwarzania oksydantów, a to zaburza równowagę redoks, wywołując zmiany metaboliczne, w tym śmierci lub transformacji nowotworowej komórek. Jednak każda komórka zawiera antyoksydanty, które mają zapobiegać tego typu sytuacjom. Jednym z układów antyoksydacyjnych, funkcjonujących w komórkach, jest układ zależny od tioredoksyny, w skład którego wchodzą: tioredoksyna (Trx), reduktaza tioredoksyny (TrxR) oraz peroksydaza tioredoksyny (TPx), które mogą redukować utlenione składniki komórek kosztem fosforanu dinukleotydu nikotynoamidoadeninowego (NADPH). Działanie takie wynika z budowy przestrzennej Trx oraz TrxR, która umożliwia wytworzenie wewnątrzcząsteczkowego mostka disulfidowego w obrębie cząsteczki tioredoksyny oraz dwóch międzycząsteczkowych mostków selenosulfidowych w obrębie dimeru reduktazy tioredoksyny. Inną, równie istotną funkcją układu zależnego od tioredoksyny jest regulowanie ekspresji wielu białek za pośrednictwem takich czynników jak czynnik transkrypcyjnego NF-κB oraz kinaza regulująca apoptozę (ASK-1), które uruchamiają kaskady przemian metabolicznych prowadzących ostatecznie do proliferacji lub apoptozy komórek. Wzrost ekspresji/aktywności składników systemu zależnego od Trx obserwuje się w rozwoju wielu nowotworów. Dlatego też poszukiwanie selektywnych inhibitorów tioredoksyny lub reduktazy tioredoksyny jest obecnie jednym z głównych kierunków badań w farmakoterapii nowotworów. Wykazano, że wiele naturalnie występujących związków polifenolowych pochodzenia naturalnego o działaniu antyoksydacyjnym (np. kwercetyna czy kurkumina) powoduje inaktywację układu Trx-TrxR. Jednocześnie wiele syntetycznych związków, w tym związki kompleksowe, które stosowane są w terapii przeciwnowotworowej (np. cisplatyna, auranofina, moteksafina gadolinu), również hamują działanie układu zależnego od Trx.