Metabolism of a Fungicide Mepanipyrim by Soil Fungus Cunninghamella elegans ATCC36112

Abstract

Mepanipyrim is a fungicide against several plant pathogens. However, no metabolic details have been established in fungi, which is the most important biomass in the natural environment. Cunninghamella elegans is a well-known fungal species with its strong resemblance to the mammalian xenobiotic metabolism. In this study, the detailed metabolic pathways of mepanipyrim were investigated with C. elegans. Approximately 87% of mepanipyrim was removed within 12 h with concomitant accumulation of nine metabolites. Structures of the metabolites were fully or tentatively identified with GC-MS and (1)H NMR. To determine the possible role of representative oxidative enzymes, piperonyl butoxide and methimazole were treated, and the kinetic responses of mepanipyrim and its metabolites were measured. Dose-dependent inhibition of metabolism was observed with piperonyl butoxide, while methimazole also inhibited the metabolism less effectively. The results indicate the possible involvement of cytochrome P450 and flavin-dependent monooxygenase in mepanipyrim metabolism. Comprehensive metabolic pathways can be deduced from the detailed analysis of metabolite profiles in control and inhibitor assays.

Metabolism of an Insecticide Fenitrothion by Cunninghamella elegans ATCC36112

“…Other studies have shown that C. elegans can metabolize a wide variety of xenobiotics as those reported in human and animal studies through N-oxidation and N-deethylation, 17,20 demethylation, 25 and hydroxylation. 22,23,36 Cytochrome P450 was considered to be responsible for those metabolisms (phase I metabolism). 21,45 The two major degradation pathways of FNT by C. elegans in the current study were also found in other animals, such as rats, 46 female goats, 47 and birds.…”

Antecedentes del estudio metabólico de MDPV y metilona. Propuesta de un modelo de biotransformación a través de hongos del género Cunninghamella

“…Tal vez, uno de los géneros de hongos más ampliamente empleados corresponde al género Cunninghamella, y en especial a la especie C. elegans, la cual tiene la habilidad de producir hidroxilaciones aromáticas y no aromáticas, carboxilaciones, N-oxidaciones. N-desalquilaciones, N-acetilaciones, metilhidroxilaciones y epoxidaciones, entre otras reacciones [43][44][45][46][47]. C. elegans es un hongo zigomiceto del orden mucoral [47], encontrado en suelo, material vegetal y animal, especialmente en el mar Mediterráneo y zonas subtropicales, extensamente empleado como modelo fúngico de biotransformación sobre una amplia gama de xenobióticos [48].…”

“…N-desalquilaciones, N-acetilaciones, metilhidroxilaciones y epoxidaciones, entre otras reacciones [43][44][45][46][47]. C. elegans es un hongo zigomiceto del orden mucoral [47], encontrado en suelo, material vegetal y animal, especialmente en el mar Mediterráneo y zonas subtropicales, extensamente empleado como modelo fúngico de biotransformación sobre una amplia gama de xenobióticos [48]. El género Cunninghamella contiene 14 especies, siendo las más comunes las especies C. elegans, C. echinulata, y la especie patógena en humanos y animales, C. Bertholletiae [49].…”

“…C. elegans posee la habilidad para degradar regio y estereo selectivamente diferentes clases de xenobióticos en metabolitos de fase I y fase II, de manera similar al sistema enzimático mamífero. Entre estos pueden ser mencionados varios fármacos [21][22][23][24][25][50][51][52][53][54][55][56][57], hidrocarburos poliaromáticos y contaminantes [58][59][60][61][62], drogas de abuso [63] y pesticidas [64][65][66] en metabolitos de fase I y fase II [36][37][38]. La mayoría de estos trabajos tienen como objetivo primordial el estudio del metabolismo mamario o la preparación de nuevos metabolitos activos, más que el estudio de detoxificación de los xenobióticos.…”

“…La mayoría de estos trabajos tienen como objetivo primordial el estudio del metabolismo mamario o la preparación de nuevos metabolitos activos, más que el estudio de detoxificación de los xenobióticos. En la biotransformación de xenobióticos por C. elegans se ha evidenciado la presencia de diferentes enzimas, dentro de las cuales se pueden destacar citocromo P450 monooxigenasas, incluyendo la familia CYP51, glutation S-transferasa, aril PAPS sulfotransferasas, UDP-glucoronil transferasas y glucosil transferasas, detectadas en fracciones citosólicas y microsomales [47]. Teniendo en cuenta que el metabolismo de MDPV y metilona ha sido escasamente estudiado, y hasta la fecha no existe ninguna referencia sobre el uso del género Cunninghamella como modelo de biotransformación de dichas drogas, se propone su uso como método alternativo a los modelos in vitro e in vivo que hasta la fecha se han desarrollado.…”