Enzymatic and Metabolic Transformation of Silybin and its Congeners

Abstract

Natural flavonoids and flavonolignans feature beneficial properties for living organisms such as antioxidant and hepatoprotective effects, anticancer, chemoprotective, dermatoprotective and hypocholesterolemic activities. Their metabolism in mammals is complex, the exact structure of their metabolites still remains partly unclear and the standards are usually not commercially available. Hence, this project focused on the preparation of potential and defined biotransformation Phase II sulfated metabolites of silymarin flavonolignans: silybin, 2,3-dehydrosilybin, isosilybin, silychristin, silydianin and flavonoids quercetin, taxifolin, rutin and isoquercitrin. Pure sulfated derivatives were prepared using aryl sulfotransferase from Desulfitobacterium hafniense and aryl sulfotransferase from rat liver. Using heterologously expressed PAPS (3'-phosphoadenosine-5'-phosophosulfate) - independent arylsulfotransferase from Desulfitobacterium hafniense and cheap p-nitrophenyl sulfate as sulfate donor, sulfated flavonolignans and flavonoids were obtained in high yields. Silymarin flavonolignans afforded exclusively monosulfates at the position C-20 (C-19 in the case of silychristin), except 2,3-dehydrosilybin that yielded also the 7,20-O-disulfated derivative. Isoquercitrin and rutin were selectively sulfated...

Flavonolignany jsou přírodní látky, které mají mj. chemoprotektivní, hepatoprotektivní, antioxidační, dermatoprotektivní účinky. Tyto přírodní látky se metabolizují zejména ve II. fázi biotransformace, přičemž jednou z dominantních metabolických drah je sulfatace. Detailní struktura většiny takto vzniklých metabolitů však není dosud známa a jejich standardy nejsou komerčně dostupné. Cílem této studie bylo připravit sulfatované deriváty flavonolignanů silymarinu - silybinu, 2,3-dehydrosilybinu, isosilybinu, silychristinu a silydianinu a různých flavonoidů - kvercetinu, isokvercitrinu, taxifolinu a rutinu, a tyto potenciální savčí metabolity plně charakterizovat. Pro tento účel byly použity dvě rekombinantní aryl sulfotransferasy: 1. z Desulfitobacterium hafniense, 2. z potkaních jater. Sulfáty byly získány ve vysokých výtěžcích za použití p-nitrofenyl sulfátu jako donoru SO3 - skupiny a PAPS (3'-fosfoadenosin-5'-fosfosulfát)-independentní bakteriální aryl sulfotransferasy z D. hafniense. Flavonolignany tvořily zcela výlučně monosulfatované deriváty, kde pozice sulfátu byla určena na pozici C-20 (nebo C-19 v případě silychristinu). Pouze 2,3-dehydrosilybin podléhal další sulfataci a bylo možné isolovat také jeho 7,20-O- disulfatovaný derivát. Isoquercitrin a rutin byly selektivně sulfatované v poloze...