Тајната состојка на сенфот, алил изотиоцијанат

Алил изотиоцијанат (AITC) или поточно 3-Изотиоцијанатопроп-1-ен е природен незаситен изотиоцијанат.

Во форма е на безбојно масло и е одговорен за лутиот вкус на одреден вид на зеленчук како што се сенф, ротквица, рен и васаби. Малку е растворлив во вода, но порастворлив во повеќето органски растворувачи.Алил изотиоцијанат има LD50 од 151 mg/kg и е лакриматор (сличен на солзавец).

Биосинтеза и биолошки функции

Алил изотиоцијанат може да се добие од семето на црн синап (Brassica nigra) или кафеав индиски синап (Brassica juncea).

Кога овие семиња од синап ќе се скршат и сомелат, се ослободува ензимот мирозиназа и делува на глукозинолат познат како синигрин кој го ослободува алил изотиоцијанатот. Ова му служи на растението како одбрана од тревопасни животни; бидејќи е штетен за самото растение, се складира во безопасна форма на глукозинолат, одвоена од ензимот мирозиназа. Кога животното го џвака растението, се ослободува алил изотиоцијанат, што го одбива животното. Пареата од AITC се користи и како антимикробно средство и продолжувач на рокот на траење на пакуваната храна.

Можеме да го направиме и во лабораторија - првпат беше пријавено добивање во 1870 година, со метод кој користи реакција на (псевдо) халид-размена.

Алил изотиоцијанат се произведува комерцијално со реакција на алил хлорид и калиум тиоцијанат:

CH₂=CHCH₂Cl + KSCN → CH₂=CHCH₂NCS + KCl

Друг начин користи додавање на сулфур во изоцијанид, користејќи катализатор селен.

CH₂=CHNC + S→CH₂=CHCH₂NCS

Производот добиен на овој начин понекогаш е познат како синтетичко масло од синап. Алил изотиоцијанат може да се ослободи и со сува дестилација на семето. Производот добиен на овој начин е познат како испарливо масло од сенф и обично е околу 92% чист. Се користи главно како арома во храната. Синтетичкиот алил изотиоцијанат се користи како инсектицид, како средство против мувла-бактериоцид, и нематицид, и се користи во одредени случаи за заштита на посевите. Се користи и во аларми за пожар за глуви.

Глукозинолати

Глукозинолатите сочинуваат природна класа на органски соединенија кои содржат сулфур и азот и се добиени од глукоза и некоја амино киселина. Познато е дека околу 132 различни глукозинолати се наоѓаат природно во растенијата,кои се биосинтетизирани од аминокиселини: таканаречени алифатични глукозинолати добиени главно од метионин, но исто така и од аланин, леуцин, изолеуцин или валин.Тие се анјони растворливи во вода и припаѓаат на глукозидите. Секој глукозинолат содржи централен јаглероден атом, кој е врзан за атомот на сулфур од групата на тиоглукоза, а преку атом на азот со сулфатна група (со што се прави сулфатен алдоксим). Покрај тоа, централниот јаглерод е врзан за странична група; различните глукозинолати имаат различни странични групи, а варијацијата во страничната група е одговорна за варијацијата во биолошките активности на овие растителни соединенија. Суштината на хемијата на глукозинолатите е нивната способност да се претворат во изотиоцијанат („масло од синап“) при хидролиза на тиоглукозидната врска од ензимот мирозиназа.

Z форма, природен синигрин

Синигрин е глукозинолат. Неговото вистинско хемиско име е 2-пропенил глукозинолат или поточно (Z)-N-[1-(β-D-глукопираносилсулфанил)бут-3-ен-1-илиден]хидроксиламин-О-сулфонска киселина.

Сам по себе е безопасен. Но, кога животно или инсект џвака семе од синап, ѕидовите на растителните клетки се отвораат, синигринот се ослободува и доаѓа во контакт со растителниот ензим мирозиназа. Овој ензим го катализира разградувањето на синигрин во неговите составни молекули, кои вклучуваат алил изотиоцијанат (3-изотиоцианато-1-пропен, скратено AITC).За да се спречи оштетување на самото растение, мирозиназата и глукозинолатите се складираат во посебни оддели на клетката или во различни клетки во ткивото и се спојуваат само или главно во услови на физичка повреда.

Конверзија (катализирана од мирозиназа) од синигрин во AITC

AITC метаболизам преку патеката на меркаптурна киселина. GST, глутатион S-трансфераза; γGT, γ-глутамилтранспептидаза; CG, цистеинилглициназа; AT, N-ацетилтрансфераза

Ова е хемикалија која всушност делува како репелент. Тоа е одбранбен механизам за спречување на тревопасните животни да го јадат растението, преку иритација на нервните влакна кај инсектот. Тие се секундарни метаболити на растенијата; ова се соединенија направени од растенија кои не се од витално значење за животот и растот на растението, но служат за некоја „секундарна“ цел. Во овој случај, тие дејствуваат како складиште за одбранбени молекули.

Растенијата создаваат секакви молекули за да ги заштитат инсектите, вклучувајќи кофеин, никотин од растението тутун и кокаин од растението кока. Нашиот одговор на сенф, како кивањето, е еден од одговорите испратени од мозокот на оваа хемикалија. Има смисла дека никогаш не треба да им дозволите на вашите миленици да го јадат останатиот сенф (на пр. на виршли), бидејќи не само што веројатно нема да им се допадне лутиот мирис и вкус, туку може да биде дури и отровен за нив - особено за кучињата.

Алил изотиоцијанатот добиен од синигрин во семето од синап ги активира рецепторите во јазикот.

Телото содржи одредени нервни клетки, познати како рецептори, кои се чувствителни на одредени стимули, како температура и болка, а исто така и на одредени молекули, предизвикувајќи пораки да се испраќаат до мозокот. Катјонските канали со потенцијални минливи рецептори (TRP) се група на такви рецептори кои се присутни во клеточните мембрани кои, кога се активираат, овозможуваат проток на јони низ мембраната и го поттикнуваат сигналот. Понекогаш овие рецептори можат да бидат измамени од молекула која, случајно, има правилен облик за да го активира рецепторот, па рецепторот испраќа лажен сигнал до мозокот.

Најпознат од овие канали е каналот TRPV1, кој се активира и со температури над 42°C и од молекулата капсаицин. Капсаицинот е хемикалијата одговорна за „топлината“ што ја поврзуваме со чили пиперките (каналот TRPV1 е популарно познат како „рецептор на капсаицин“). Мозокот го добива истиот сигнал испратен до него без разлика дали чувствува „топлина“ или одговор на клетката на капсаицинот, поради што чили (и кари) изгледаат „жешки“. Слично на тоа, каналот TRPM8 се активира и со ниски температури и од ментол. Оттука ментолот изгледа „ладен“. Друг рецептор, TRPA1, исто така е чувствителен на „ладни“ температури, но има втора работа - тој исто така чувствува болка (на пример, ако го гризнете јазикот). Исто така, може да биде измамен од молекули со правилен облик, но сигналот што го испраќа, „кул“ или „болка“, зависи од молекулата што го активира. Неелектрофилите (на пр. тимол и ментол) се врзуваат за TRPA1 на таков начин што испраќа „кул“ сигнал до мозокот. Но, молекулите како што е AITC ковалентно се врзуваат за TRPA1 и го измамуваат да испрати сигнал за „болка“.

Можен механизам за врзување на алил изотиоцијанат со остатоци од цистеин во јонскиот канал на рецепторот TRPA1.

Онкологија

Врз основа на ин витро експерименти и животински модели, алил изотиоцијанатот покажува многу од посакуваните атрибути на хемопревентивен агенс за рак.

AITC е органосулфурно соединение, иритирачко и токсично, но носи фармаколошки својства, вклучувајќи антиканцерогени, антибактериски, антигабични и антиинфламаторни активности. И покрај ветувачката антиканцерогена ефикасност на AITC, неговата клиничка примена сè уште има предизвици поради неколку фактори, т.е. ниска растворливост во вода, нестабилност и ниска биорасположивост.

Рековме дека системот синигрин / мирозиназа е дел од одбранбениот механизам на растенијата и е присутен во различни оддели на растителна клетка; тие се физички одвоени еден од друг за да се спречи самоинтоксикација. Кога растителното ткиво е мастицирано, пукнато, изедено или оштетено на други начини, мирозиназата комуницира со синигринот за да произведе продукти на хидролиза кои се надразнувачи и токсични, па оттука служат како отвратителен агенс од штетниците.

Нападот на инсектите доведува до колапс на клетките што содржат глукозинолати (мезофилни клетки) и клетките на мирозин, што овозможува мирозиназата да дојде во контакт со глукозинолати и да се хидролизира за да произведе токсични производи, пример изотиоцијанат(ITC) и нитрили.

Епидемиолошките студии сугерираат дека консумацијата на зеленчук со крстовидни растенија може да го намали ризикот од колоректален карцином. Иако крстовиден зеленчук што го јадат луѓето содржат глукозинолат и мирозиназа, кои лесно може да се хидролизираат за да создадат ITC, готвењето на овој зеленчук ќе ја инактивира ензимската активност на мирозиназата. Човечката цревна микрофлора има и ензими слични на мирозиназа кои имаат способност да ги хидролизираат глукозинолатите; сепак, малку е познато за овој тип на ензимска активност за да произведе фармаколошки ефекти.

Објавени се многу студии во врска со фармаколошките својства на изотиоцијанати (ITC), вклучувајќи ја и нивната способност да го инхибираат растот на ракот. Меѓу нив, еден од ветувачките антиканцерогени агенси е AITC, кој покажува антиканцерогена активност преку неколку механизми, како што се прекин на клеточниот циклус, индуцирање апоптоза и намалување на метастазите и инвазијата.

Докажани позитивни дејства на AITC врз разни видови канцери

Сенфот- зачин за нас, отровен за домашните миленичиња и хемопревентивен агенс за рак