Kompendium Mykologii Funkcjonalnej i Etnobotaniki Rozdział III: Fitochemia, Bioenergetyka Komórkowa i Bibliografia PubMed
Wydanie edukacyjno-naukowe • Dostęp otwarty (Open Access)
Biochemia Nukleozydów Purynowych

Kordycepina (3'-deoksyadenozyna) oraz Adenozyna: Podobieństwo Strukturalne i Rola w Komórce

Najbardziej charakterystyczną cząsteczką niskocząsteczkową identyfikowaną w owocnikach Cordyceps militaris jest kordycepina (nazwa systematyczna IUPAC: 9-(3-deoksy-β-D-rybofuranozylo)adenina, wzór sumaryczny C10H13N5O3, masa molowa 251,24 g/mol).

Pod względem chemicznym kordycepina jest strukturalnym analogiem adenozyny (C10H13N5O4, masa molowa 267,24 g/mol). Jedyna różnica w budowie przestrzennej obu cząsteczek polega na zastąpieniu grupy hydroksylowej (–OH) przy trzecim atomie węgla (3') pierścienia rybozy pojedynczym atomem wodoru (–H).

Dzięki tak wysokiemu podobieństwu sterycznemu kordycepina jest rozpoznawana przez transportery nukleozydowe błony komórkowej i może ulegać wewnątrzkomórkowej fosforylacji przez kinazy adenozynowe do mono-, di- oraz trifosforanu kordycepiny (3'-dAMP, 3'-dADP, 3'-dATP). W badaniach biochemicznych opublikowanych m.in. na łamach Cell Chemical Biology (Hawley et al., 2020) wykazano, że 3'-dAMP wchodzi w interakcję z podjednostką katalityczną kinazy białkowej aktywowanej przez AMP (AMPK) — głównego sensora statusu energetycznego komórki eukariotycznej.

Schemat Biochemiczny 3.1

Porównanie Cząsteczek i Szlak Energetyczny ATP

ADENOZYNA (C₁₀H₁₃N₅O₄) Endogenny prekursor nukleotydów ATP O 1' — Adenina 2'-OH 3'-OH (Obecna) KORDYCEPINA (C₁₀H₁₃N₅O₃) 3'-deoksyadenozyna (Analog naturalny) O 1' — Adenina 2'-OH 3'-H (Brak grupy OH) SZLAK BIOENERGETYKI KOMÓRKOWEJ W BADaniach IN VITRO / IN VIVO 1. Transport Błonowy Wychwyt nukleozydów i fosforylacja przez kinazę adenozynową 2. Sygnalizacja AMPK Modulacja kinazy AMPK oraz kaskady PGC-1α (biogeneza mitochondriów) 3. Pula ATP / Cykl TCA Badania nad stosunkiem ATP/ADP i aktywnością kompleksów oddechowych
Ryc. 3.1. Zestawienie strukturalne adenozyny oraz 3'-deoksyadenozyny (kordycepiny) wraz z kierunkami badań nad ich udziałem w szlakach fosforylacji oksydacyjnej.
Systematyka Chemiczna

Profil Związków Bioaktywnych: Nukleozydy, Polisacharydy, Sterole i Poliole

Poniższa tabela botaniczno-biochemiczna przedstawia główne grupy związków izolowanych z podkładek owocnikowych oraz grzybni gatunków Cordyceps militaris i Ophiocordyceps sinensis wraz z ich opisem analitycznym.

Tabela 3.1. Charakterystyka Chemiczna Głównych Frakcji Wyodrębnianych z Rodzaju Cordyceps

Nazwa Związku / Frakcji Klasa Chemiczna i Wzór Lokalizacja w Grzybie Przedmiot Badań w Literaturze Naukowej
Kordycepina
(3'-deoksyadenozyna)
Analog nukleozydu purynowego
C₁₀H₁₃N₅O₃
Głównie owocniki i pożywka hodowlana C. militaris Kinetyka fosforylacji do 3'-dAMP, aktywacja szlaku AMPK, wpływ na procesy poliaadenylacji mRNA w badaniach kultur komórkowych.
Adenozyna
(9-β-D-rybofuranozyloadenina)
Nukleozyd purynowy
C₁₀H₁₃N₅O₄
Grzybnia i podkładki obu gatunków (O. sinensis i C. militaris) Bezpośredni substrat w resyntezie nukleotydów adeninowych (AMP, ADP, ATP), powinowactwo do receptorów adenozynowych A₁, A₂A, A₂B i A₃.
Beta-D-glukany
(Polisacharydy strukturalne)
Homopolisacharydy o wiązaniach
β-(1→3) oraz β-(1→6)
Środkowa warstwa ściany komórkowej strzępek i owocników Masa cząsteczkowa od 10 kDa do >500 kDa; badane pod kątem właściwości zmiatania wolnych rodników (DPPH, ABTS) i interakcji z receptorami Dectin-1.
Galaktomannany (CPS)
(Heteropolisacharydy)
Polimery D-mannozy, D-galaktozy i D-glukozy Frakcja zewnątrzkomórkowa (EPS) i wewnątrzkomórkowa (IPS) Badania reologiczne i fizykochemiczne, ocena aktywności enzymów antyoksydacyjnych: dysmutazy ponadtlenkowej (SOD) oraz katalazy (CAT).
D-mannitol
(Historycznie: kwas kordycepsowy)
Alkohol sześciowodorotlenowy (heksitol)
C₆H₁₄O₆
Cytoplazma komórek strzępkowych (do 7–12% suchej masy) W 1957 r. udowodniono, że substancja opisana w 1913 r. jako „kwas kordycepsowy” to izomer D-mannitolu — związek odpowiadający za odporność grzybni na mróz i odwodnienie.
Ergosterol i jego pochodne
(Prowitamina D₂)
Sterol tetracykliczny
C₂₈H₄₄O
Błony lipidowe komórek grzybowych Marker biomasy grzybowej; pod wpływem promieniowania UV-B ulega fotokonwersji do ergokalcyferolu (witaminy D₂).
Kordyceksantyna (I–IV) Rozpuszczalne w wodzie karotenoidy Podkładki owocnikowe Cordyceps militaris Unikalne barwniki nadające owocnikom C. militaris złocisto-pomarańczowy odcień, badane pod kątem zdolności pochłaniania tlenu singletowego.
Baza Bibliograficzna • PubMed / NCBI / DOI

Przegląd Recenzowanych Publikacji Naukowych

Poniżej zestawiono kluczowe prace eksperymentalne i przeglądowe dotyczące taksonomii rodzaju Cordyceps, biosyntezy kordycepiny oraz badań nad metabolizmem energetycznym komórki. Skorzystaj z filtrów tematycznych, aby zawęzić wykaz publikacji.

Nature • Klasyczna Izolacja Biochemiczna Rok publikacji: 1950

Cordycepin, a metabolic product isolated from cultures of Cordyceps militaris (Linn.) Link.

Autorzy: Cunningham K. G., Manson W., Spring F. S., Hutchinson S. A.

Streszczenie badawcze: Przełomowa praca zespołu z Uniwersytetu w Glasgow dokumentująca po raz pierwszy wyizolowanie krystalicznego związku aktywnego z płynnych kultur Cordyceps militaris oraz określenie jego struktury jako 3'-deoksyadenozyny. Publikacja położyła fundament pod współczesną chemię nukleozydów grzybowych.

Cell Chemical Biology • Mechanizmy Komórkowe Rok publikacji: 2020

Cordycepin activates AMPK by entering cells via nucleoside transporters and being converted to cordycepin monophosphate

Autorzy: Hawley S. A., Ross F. A., Russell F. M., Atrih A., Lamont D. J., Hardie D. G.

Streszczenie badawcze: Szczegółowe badanie biochemiczne wyjaśniające losy metaboliczne kordycepiny po wniknięciu do komórki. Autorzy wykazali, że kordycepina jest transportowana przez białka ENT, a następnie przekształcana przez kinazę adenozynową do monofosforanu kordycepiny (3'-dAMP), który bezpośrednio naśladuje AMP i allosterycznie aktywuje kinazę AMPK odpowiedzialną za homeostazę energetyczną.

American Journal of Chinese Medicine • Bioenergetyka Mitochondrialna Rok publikacji: 2007

Cordyceps sinensis health supplement enhances hepatic energy state and mitochondrial antioxidant status in models

Autorzy: Ko K. M., Leung H. Y. (Hong Kong University of Science and Technology)

Streszczenie badawcze: Przegląd i analiza eksperymentalna oceniająca wpływ ekstraktów wodno-etanolowych na zdolność generowania adenozynotrifosforanu (ATP) w mitochondriach oraz aktywność układu glutationowego i dysmutazy ponadtlenkowej (Mn-SOD) w obrębie wewnętrznej błony mitochondrialnej.

Journal of the International Society of Sports Nutrition • Fizjologia Tlenowa Rok publikacji: 2017

Cordyceps militaris improves tolerance to high-intensity exercise after acute and chronic supplementation

Autorzy: Hirsch K. R., Smith-Ryan A. E., Roelofs E. J., Trexler E. T., Mock M. G.

Streszczenie badawcze: Kontrolowane badanie fizjologiczne prowadzone metodą podwójnie ślepej próby oceniające parametry wymiany gazowej (VO2max oraz próg wentylacyjny VT) podczas standaryzowanego protokołu ergometrycznego. Praca omawia potencjalny udział nukleozydów i polisacharydów grzybowych w kinetyce wykorzystania tlenu przez miocyty.

Studies in Mycology • Filogenetyka i Systematyka Rok publikacji: 2007

Phylogenetic classification of Cordyceps and the clavicipitaceous fungi

Autorzy: Sung G. H., Hywel-Jones N. L., Sung J. M., Luangsa-ard J. J., Shrestha B., Spatafora J. W.

Streszczenie badawcze: Fundamentalna monografia taksonomiczna oparta na analizie filogenetycznej od pięciu do siedmiu loci genowych ponad 160 gatunków. Praca ta ustanowiła współczesny podział na trzy rodziny (Cordycipitaceae, Ophiocordycipitaceae oraz Clavicipitaceae) i formalnie wprowadziła nazwę Ophiocordyceps sinensis.

3 Biotech (Springer) • Fitochemia i Biotechnologia Rok publikacji: 2014

Pharmacological and therapeutic potential of Cordyceps with special reference to Cordycepin

Autorzy: Tuli H. S., Sandhu S. S., Sharma A. K.

Streszczenie badawcze: Szerokie opracowanie przeglądowe systematyzujące szlaki biosyntezy kordycepiny z adenozyny, metody ekstrakcji naddźwiękowej i nadkrytycznej (CO2) oraz porównanie zawartości polisacharydów w zależności od zastosowanego podłoża kultywacyjnego.

Rozdział IV Kompendium

Kontakt z Redakcją i Materiały Edukacyjne PDF

Skontaktuj się z zespołem redakcyjnym lub pobierz bezpłatny przewodnik mykologiczny w formacie PDF.

Przejdź do Działu Kontakt i Materiały PDF