Relation structure-activité et phytotoxicité de la fumonisine

Citation

Renaud, J.B., Desrochers, N., Hoogstra, S., Garnham, C.P., Sumarah, M.W. (2021). Structure Activity Relationship for Fumonisin Phytotoxicity. Chemical Research in Toxicology, [online] 34(6), 1604-1611. http://dx.doi.org/10.1021/acs.chemrestox.1c00057

Résumé en langage clair

Les fumonisines sont des mycotoxines importantes qui contaminent le maïs et d'autres produits agricoles dans le monde. Notre groupe a récemment identifié un certain nombre de nouvelles fumonisines produites par une enzyme que nous avons découverte. Cet article examine la toxicité des fumonisines connues par rapport à ces nouvelles fumonisines dans un essai de toxicité sur les lentilles d'eau. Les données ont montré que ces nouvelles fumonisines ne sont pas toxiques. Ce travail démontre le potentiel de cette enzyme dans le contrôle des fumonisines.

Résumé

Les fumonisines sont des mycotoxines produites par un certain nombre d’espèces de Fusarium et d’Aspergillus. Ce sont des polycétides qui possèdent une structure polyol linéaire avec deux chaînes latérales d’acide tricarballylique et un groupe amine. La toxicité résulte de l’inhibition de la céramide synthase (CerS), qui perturbe les concentrations de sphingolipides. Les chaînes latérales d’acide tricarballylique et le groupe amine des fumonisines sont des caractéristiques moléculaires clés responsables de l’inhibition de CerS, mais leur contribution individuelle à la toxicité globale est inconnue. Nous avons récemment fait état de nouvelles fumonisines désaminées produites par A. niger et avons identifié une enzyme (AnFAO) responsable de leur synthèse. Ici, nous avons effectué un essai établissant la relation activité-structure ou activité-fonction pour étudier la contribution de l’acide tricarballylique ou du groupe amine à la toxicité globale de la fumonisine. Lemna minor a été traité à la concentration de 40 μm avec FB1, FB1 hydrolysée (hFB1), FB1 désaminée (FPy1) ou FB1 hydrolysée et désaminée (hFPy1). Quatre paramètres ont été surveillés : poids sec de la plante, superficie des feuilles, lipidomique et métabolomique. Dans l’ensemble, hFB1 était moins toxique que FB1 et FPy1 était moins toxique que hFB1. hFPy1, qui n’a ni groupe d’amine et ni chaînes latérales tricarballyliques, était également moins toxique que FB1 et hFB1, mais n’était pas beaucoup moins toxique que FPy1. D’après l’analyse lipidomique, le traitement avec FB1 augmentait considérablement la concentration de phosphatidylcholines, de céramides et de phéophorbide A, et diminuait considérablement la concentration de diacylglycérides, de sulfoquinovosyl diacylglycérides et de chlorophylle. L’établissement du profil métabolomique a révélé plusieurs composés considérablement plus nombreux propres au traitement avec FB1, notamment la phénylalanine, la diméthyllarginine asymétrique (ADMA), la S-méthylméthylthionine, la saccharopine et la tyrosine. À l’inverse, la concentration de citrulline, de N-acétylornithine et d’ornithine était significativement élevée en présence de hFB1, mais pas des autres analogues de la fumonisine. Ces données fournissent la preuve que l’élimination des chaînes latérales d’acide tricarballylique réduit considérablement la toxicité des fumonisines, mais le groupe amine est un contributeur clé de la toxicité de la fumonisine chez L. minor et justifie des études de toxicité futures chez les systèmes de mammifères.

Date de publication

2021-06-21

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