Zygosporin A= Cytochalasin D: R=Acetyl
1.3.2. Hoạt tính sinh học
Cytochalasan sử dụng một loạt các tác động sinh học. Khi vi sợi nhắm đến các phân tử, chúng cản trở một số quá trình của tế bào, chẳng hạn như sự phân bào, sự vận động bên trong tế bào, cũng như exo- và endocytosis [39]. Actin có nhiều trong các tế bào nhân chuẩn, và khi trùng hợp actin monomer tạo thành vi sợi, mà đại diện cho thành phần quan trọng của bộ khung tế bào do hoạt động của chúng. Cytochalasan cụ thể tương tác với các mạng sợi actin bởi đóng nắp các gai kết thúc, và do đó làm thay đổi các tính chất của vi sợi. Do đó, sự phân bào bị ức chế mà không ảnh hưởng đến sự phân chia hạt nhân. Phơi sáng các tế bào để gây độc tế bào, những sự tập trung các chất chuyển hóa của nấm mốc đều dẫn đến tế bào khử nhân. Hiệu ứng này được sử dụng rộng rãi để nghiên cứu quá trình cấu tạo tế bào. [40]
Phải mất vài năm cho đến khi các hiệu ứng của tế bào gây ra bởi cytochalasan có thể được giải mã, và nhiều thí nghiệm đã được thực hiện để đạt được cái nhìn sâu sắc vào cơ chế hoạt động của chúng. Nghiên cứu ban đầu của Carter tiết lộ ảnh hưởng đến sự vận động của tế bào và phân chia tế bào chất. Nuôi cấy các sợi tế bào nguyên
bào chuột đầy kích thích cùng với thay đổi những sự tập trung của cytochalasin B, ông đã chứng minh rằng hợp chất này chẳng những vận động ức chế tế bào, mà còn gây ra ép trồi của hạt nhân và sự hình thành của các tế bào đa nhân. Hiệu ứng tương tự cũng được quan sát thấy trong các tế bào lympho của con người. [32]
Một vài năm sau đó, Spudich và Lin đã nghiên cứu ảnh hưởng của cytochalasin trên actin tinh khiết và actomyosin từ cơ thỏ và cuối cùng thử nghiệm với điều kiện là cytochalasin nhằm vào vi sợi. Những phát hiện chính kích thích một loạt các nghiên cứu sâu hơn, hỗ trợ cho giả thuyết rằng cytochalasin ức chế sự kéo dài của các sợi actin [28]. Tuy nhiên năm 1986, Bonder và Mooseker đã chứng minh bằng kính hiển vi điện tử nghiên cứu rằng 2 µM cytochalasin B hoặc D chỉ làm chậm, nhưng không hoàn toàn dừng lại, kéo dài ở các đầu phát triển nhanh chóng của các sợi actin. Kết quả của họ đã được khẳng định bởi Sampath và Pollard [59]. Godette và Frieden cuối cùng đề xuất một mô hình hợp lý hóa các quan sát thực nghiệm của một cytochalasin D gây ra sự gia tăng trong tốc độ ban đầu của phản ứng trùng hợp và làm giảm mức độ cuối cùng của phản ứng. Những phát hiện này cho phép lần đầu tiên một cái nhìn sâu sắc hơn vào các phương thức hoạt động của cytochalasan [27]. Cơ chế đề xuất ngụ ý rằng cytochalasin D kết dính gây ra một sự thay đổi về hình dạng trong Mg-ATP-actin monome và sự hình thành của các chất nhị trùng thỏa mãn như là nucleator và thủy phân ATP nhanh hơn actin monome không có cytochalasin D. [27]
Gần đây hơn, các tác động của cytochalasin về khả năng vận động trong tế bào và sự tổ chức lại sợi actin trong đốt tế bào của tảo Nitella pseudoflabellata characean đã được mô tả. Những tế bào này đại diện một hệ thống thí nghiệm lý tưởng cho các tế bào nhu động kể từ khi đặc tính tế bào chất của chúng được định hướng cao và có thể sinh sản được. Người ta thấy rằng cytochalasin có sự khác biệt liên quan đến một hiệu ứng vào dòng tế bào chất và tổ chức lại bộ khung tế bào actin. [39]
Do tính chất chung của các cấu trúc cytochalasan, nhiều hiệu ứng tế bào đã được mô tả, và không phải mọi kết quả có thể được giải thích bởi các giả thuyết hiện hành. Mặc dù các thí nghiệm trong ống nghiệm và trong cơ thể sống có phạm vi rộng, sự liên kết chính xác vị trí của cytochalasin trên actin không được xác định cho đến gần đây.
Ngược lại với nhiều tri thức thu được ở trên về đặc tính sinh học của cytochalasan, người ta chỉ biết một ít về cơ chế kháng lại tác nhân vi sợi tấn công đối tượng. Berger và các đồng nghiệp đã chứng minh rằng cytochalasan được công nhận bởi băng liên kết ATP vận chuyển protein P-glycoprotein (P-gp) làm trung gian cho các protein này của nhiều loại thuốc khác nhau. Họ đề xuất P-gp như là một cơ chế bảo vệ thích ứng của các tế bào nhân chuẩn để làm giảm hiệu lực phá hủy actin của cytochalasin [83]. Bên cạnh việc giảm tích tụ độc tố trong tế bào, đột biến của cấu trúc
vi sợi có thể phá hủy độ bền cytochalasin. Toyama và cộng sự phân lập được một dòng tế bào KB bền với tác dụng gây độc tế bào của cytochalasin B, và thấy rằng các đột biến đã mang một biến đổi hình dạng của β-actin [37]. Sàng lọc độ bền của cytochalasin A, Virag và Griffiths chọn hoạt động 1, các đột biến actin đầu tiên được xác định trong Neurospora crassa. Trình tự cá thể hoang dại và gen tương ứng đột biến đã phát hiện rằng khuynh hướng đột biến hoạt động 1 có một điểm đột biến ở gen actin và do đó tạo ra một thay đổi actin protein [16]. Đáng ngạc nhiên, dường như không có báo cáo về cơ chế sức bền cơ bản của các vật sản xuất cytochalasan.