# Gifblaar

In Zuid-Afrika groeit de gifblaar, een plant die giftig is voor veel dieren. In 1944 slaagde de Zuid-Afrikaanse onderzoeker Marais erin de gifstof uit deze plant te isoleren: fluorethaanzuur (zie figuur 1).
Om de molecuulformule van de gifstof te bepalen, gebruikte Marais onder andere een element-analyse.
Bij een van de proeven werd hiervoor het fluorethaanzuur met behulp van een calciumhydroxide-oplossing omgezet tot de geconjugeerde base fluorethanoaat. Bij indampen ontstond hieruit calciumfluorethanoaat.

Marais bepaalde ook de LD50-waarde van fluorethaanzuur bij konijnen door ze gedroogde bladeren van de gifblaar te voeren. De LD50-waarde is de dosis waarbij 50% van de dieren die eraan zijn blootgesteld, sterft. Deze dosis bedroeg 0,40 mg fluorethaanzuur per kg lichaamsgewicht. Het blad van de gifblaar bevat gemiddeld 90 μg F per g gedroogd blad. Dit fluor is uitsluitend aanwezig in fluorethaanzuur.

De Engelse onderzoeker R.A. Peters heeft rond 1950 baanbrekend onderzoek gedaan naar de biochemische werking van fluorethaanzuur. Hij ontdekte dat de citroenzuurcyclus niet meer functioneert in cellen waaraan fluorethaanzuur is toegevoegd. In figuur 2 is een gedeelte van
de gewone citroenzuurcyclus schematisch weergegeven.

Acetyl–S–CoA is ontstaan door een condensatiereactie van co-enzym A (HS–CoA) met ethaanzuur. Een SH-groep van co-enzym A wordt hierbij omgezet tot een zogeheten thio-estergroep. Een thio-estergroep is vergelijkbaar met een gewone estergroep, waarin het enkelgebonden O-atoom is vervangen door een S-atoom. Peters ontdekte dat fluorethaanzuur de plaats inneemt van ethaanzuur in de citroenzuurcyclus, waardoor fluoracetyl–S–CoA wordt gevormd. In de volgende stap van de citroenzuurcyclus wordt fluoracetyl–S–CoA door het enzym citraat-synthase met oxaalazijnzuur omgezet tot fluorcitroenzuur (C6H7FO7).

Na de vorming van fluorcitroenzuur treden in het actieve centrum van het enzym aconitase de volgende processen na elkaar op:
stap 1: Een molecuul fluorcitroenzuur wordt omgezet tot een molecuul water en een molecuul fluor-cis-aconietzuur.
stap 2: Vervolgens roteert het molecuul fluor-cis-aconietzuur 180° in het actieve centrum.
stap 3: Daarna wordt het molecuul fluor-cis-aconietzuur met een molecuul water omgezet tot een molecuul transhydroxyaconietzuur.

Het trans-hydroxyaconietzuur kan niet meer loskomen uit het actieve centrum, waardoor de stofwisseling van een dier dat de plant eet, wordt ontregeld.
In een molecuul trans-hydroxyaconietzuur staan de COOH-groepen in een trans-configuratie ten opzichte van elkaar. Hieronder is de omzetting van fluor-cis-aconietzuur volgens stap 3 onvolledig weergegeven.

In het actieve centrum van aconitase is een kubusvormig cluster met de formule Fe4S42+ gebonden aan de peptideketen.
In figuur 3 is dit cluster schematisch weergegeven, waarbij ladingen zijn weggelaten.

Het cluster Fe4S42+ is opgebouwd uit ijzerionen en sulfide-ionen.
De ladingen van de aanwezige ijzerionen en de sulfide-ionen wijken niet af van de gebruikelijke ladingen.

De ijzerionen Fec en Fed zijn gebonden aan de peptideketen van aconitase via cysteïne-eenheden. Hierbij is de S–H-binding vervangen door een S–Fe-binding.
De cysteïne-eenheden die binden aan Fec en Fed maken deel uit van het peptidefragment ~Cys–Gly–Pro–Cys~.