Главная --> Справочник терминов


Биосинтезе природных Реакция окислительного сочетания фенолов важна в биосинтезе широкого круга природных соединений, но первостепенное значение имеет при биосинтезе алкалоидов с ароматическими циклами. Эта реакция приводит к образованию новых углерод-углеродных

До сих пор мы говорили только о гипотезах. Этим, в сущности, и ограничивалось развитие исследований по биосинтезу алкалоидов до тех пор, пока не стали доступными эксперименты с радиоактивными изотопами. В настоящее время, когда стала возможна экспериментальная проверка этих гипотез в опытах на растениях с помощью соединений, меченных 4С и 3Н, в развитии биосинтетических исследований произошел резкий скачок. (Методы исследований рассмотрены в обзоре [4].) Некоторые гипотезы были отброшены, другие получили экспериментальное подтверждение и были дополнены важными деталями. Успехи в этой области связаны также с применением более тонких методов исследования, в том числе с использованием ферментов. В последнее время внимание исследователей привлекает изучение способности растений продуцировать неприродные аналоги тех алкалоидов, которые они обычно синтезируют [5, 6]. Таким путем, с одной стороны, могут быть синтезированы потенциально ценные соединения, а с другой — можно получить более глубокое представление о ферментативных реакциях, участвующих в биосинтезе алкалоидов.

Поразительно, какое большое число чисто гипотетических путей биосинтеза алкалоидов впоследствии, при экспериментальной проверке оказались правильными. Так же поразительно, что все многообразие продуктов вторичного метаболизма (частью которого является биосинтез алкалоидов) достигается с помощью простых, почти шаблонных реакций, чего нельзя сказать о реакциях образования продуктов первичного метаболизма. Поэтому реакции вторичного метаболизма легко могут быть интерпретированы с помощью обычных представлений органической химии. Именно это обстоятельство способствовало тому, что большинство гипотез о биосинтезе алкалоидов подтвердилось. Оно же, очевидно, является причиной успешного моделирования путей биогенеза алкалоидов при их химическом синтезе.

получено веское свидетельство в пользу «димерной» гипотезы (см. схемы 26, 27), но решающим тестом было изучение в роли предшественника самого пельтьерина. Результаты такого изучения оказались совершенно неожиданными: хотя пельтьерин включался целиком, метка переходила только в одно из С8М-звеньев (выделено жирными линиями) ликоподина (99) [97] и цернуина (100)' [98]. Впоследствии методом изотопного разведения было показано, что пельтьерин является нормальным метаболитом растения, на котором изучался биосинтез ликоподина, и что пельтьерин образуется из тех же предшественников, что и ликоподии. Кроме того, было установлено, что немеченый пельтьерин при введении вместе с радиоактивным кадаверином или Д'-пиперидеином очень эффективно снижает активность в одном из С8М-звеньев (выделенном жирными линиями) ликоподина (94), предшественником которого он является [99]. Отсюда следует, что пельтьерин действительно является промежуточным соединением в биосинтезе ликоподина (и цернуина), но в отличие от ацетата, лизина и Д'-пиперидеина он участвует в биосинтезе только одного звена. Поскольку метка из лизина и Д'-пиперидеина переходит в одинаковой степени в оба СвМ-звена при биосинтезе алкалоидов (99) и (100), то встраивающимся в них вторым CsN-звеном должно быть очень близкое пель-тьерину соединение (значительное различие в структурах означало бы различные пути биосинтеза и, следовательно, неравномерное включение метки в оба CsN-звена). Эти результаты свидетельствуют в пользу «димерного» пути биосинтеза, но в модифицированном виде. Не так просто, однако, предложить конкретный вариант схемы биосинтеза, который согласовывался бы со всеми экспериментальными данными. Предлагавшиеся в качестве возможных промежуточных соединений основания (101) и (102) не выдержали экспериментальной проверки [77,99]. Таким образом, эта задача так и осталась нерешенной. Предполагают, что возможным источником второго CsN-звена может быть соединение (103), образующееся при конденсации Д'-пиперидеина (69) с аце-тоацетатом и логически являющееся непосредственным предшественником пельтьерина (ср. схему 2); это предположение еще не проверено.

Из [2-14C,e-15N]- и [2-14С,а-15М]лизина в спартеин (105) переходит в три раза больше 14С, чем 15N. Это согласуется с происхождением спартеина из кадаверина: именно таким должно быть отношение 14С : 15N, если учесть, что в (105) включаются три остатка лизина (или кадаверина) и только два атома азота '[101,104]. Другими доказательствами роли кадаверина как промежуточного соединения в биосинтезе алкалоидов этого типа служат выделение меченого кадаверина из люпинов после их подкормки меченым лизином [105], а также подавление включения меченого лизина [в термопсин (108)] неактивным кадаверином (106].

стых изохинолинов было установлено, что аналогичная аминокислота играет важную роль в биогенезе бензилизохинолиновых алкалоидов (см. разд. 30.1.4.2) и что такого типа аминокислоты,, по-видимому, вообще очень важны в биосинтезе алкалоидов.

протосиноменин (172). Распределение метильных групп в этом соединении позволяет предположить необычный путь биосинтеза (схема 34); момент введения /V-метильной группы не известен [интересно, что норпротосиноменин и диенон (173) выполняют функцию промежуточных соединений в биосинтезе алкалоидов Erythrina, имеющих совершенно другое строение; см. разд. 39.1.4.6]. Болдин (166), образующийся в L. glutinosa из ретикулина (151), в этом растении должен быть промежуточным соединением в биосинтезе глауцина (174) и дицентрина (176) из основания (172);

"тирозина (47). Ряд производных норбелладина (249), ключевого промежуточного соединения в биосинтезе алкалоидов Amarylli-daceae, включается в мезембрин только после их глубокого распада [219].

Далее было установлено, что промежуточными веществами в биосинтезе алкалоидов типа диктамнина являются 4-гидроксихино-лон-2 (283), соединение (289) и платидесмин (292) [228, 229]. Пре-нилированию могут подвергаться хинолины как с гидрокси-, так и с метоксигруппой при С-4; в самом деле, любое из соединений (283), (288)—(290) может служить эффективным предшественником алкалоидов, причем основание (290), как оказалось, включается без потери метильиой группы. Напротив, метилированное

Как и в случае других биологических систем, в биосинтезе алкалоидов участвует только 3-(^?)-изомер мевалоната (138) [260]. При включении мевалоната, меченного по С-2 или С-3', концевые атомы С-9 и С-10 промежуточного соединения типа (324) утрачивают свою «индивидуальность»; аналогичное явление наблюдалось при изучении биосинтеза циклопентаноидных монотерпенов [263].

Изучение биосинтеза бетанина (397) показало, что он образуется своеобразным путем из двух молекул тирозина через промежуточный ДОФА (122) [307]. Как показано на схеме (66), одна из молекул тирозина включается в биосинтез бетанина без осложнений, в то время как вторая, из которой формируется остаток беталамовой кислоты (395), предварительно претерпевает расщепление ароматического кольца; с помощью меченных тритием соединений было показано, что расщепление происходит так, как это представлено на схеме (66), и в случае бетанина (397), и в случае индикаксантина (399) [309]. Расщепление фенольного кольца наблюдается in vivo довольно часто, но в биосинтезе алкалоидов известен еще только один пример такой трансформации в случае оснований Erythrina (см. разд. 30.1.4.6).

МЕВАДОДАКТОН - промежуточное звено при биосинтезе природных веществ изопреноидного строения

ясны, то многие терпены все еще считают продуктами "тупикового звена" в биосинтезе природных соединений, хотя скорее всего, это мнение связано пока что с незнанием этих функций. Структурно все изопреноиды могут всегда быть разделены (схематически) на изопреновые остатки — "изопреновое правило" Ружички — которые чаще всего соединены между собой по принципу "голова к хвосту".

— 2.Б. Предполагаю!1, что тетрауксусная кислота (или её биологический эквивалент) является -промежуточным продуктом в биосинтезе природных продуктов. Описаны синтез тетрауксусгюй кислоты и ее легкое превращение в орселлнновую кислоту. Предложите механизм образования орселлиновой кислоты при указанных условиях;

является .промежуточным продуктом в биосинтезе природных продуктов. Описаны син-

Молекулярная неоднородность является следствием статистического характера образования полимеров, и распределение его макромолекул по молекулярной массе зависит от метода синтеза полимеров - аддиционной полимеризации (полимеризации) или конденсационной полимеризации (поликонденсации). В промышленности для контроля молекулярно-мас-совых характеристик используют различные технологические приемы (см. часть I), а при биосинтезе природных полимеров в некоторых случаях достигается даже монодисперсность.

На развитие биосинтетических исследований большое влияние оказало изучение важного противогрибкового антибиотика гризео-фульвина (93). Доказательство его гептакетидной природы (предсказанное на основе тщательного анализа его строения) посредством включения [14С] ацетата было одним из первых экспериментальных подтверждений «ацетатной гипотезы» [58], а предположение об удивительном превращении производного бензофенонатипа (92) (одного из ряда в высшей степени минорных кометаболитов) в оптически активный спиродиенон оказало большое влияние на точку зрения исследователей относительно роли контролируемых ферментами одноэлектронных процессов конденсации в биосинтезе природных соединений [59]. Введение атома хлора, очевидно, осуществляется путем электрофильной атаки на соответствующее исходное соединение с помощью обычного в таких случаях (но мало изученного) механизма; порядок введения трех 0-метильных групп и место этих реакций в общей последовательности превращений также не установлены [60]. Высказывалось мнение, что гризео-фульвин является не «настоящим» поликетидом, а продуктом некоторых более сложных реакций расщепления и рециклизации; эта точка зрения, однако, была окончательно опровергнута, когда удалось показать, что тритий из [2-3Н,2-14С] ацетата включается в положения, указанные в формуле (93); в частности, три меченых атома сохраняются в С-метильной группе (61). Таким путем, кроме того, была установлена стереоспецифичность реакции восстановления диенона, являющейся, вероятно, последней стадией в биосинтезе (93) и осуществляющейся путем гранс-присоединения двух атомов водорода в аксиальные положения.

специфичности в отношении стартовой ацильной группы, например замена малонильного остатка на ацетоацетильный, приводит к совершенно независимому ряду 2-ацетильных аналогов, а изменение специфичности в процессе сборки комплекса, позволяющее опустить стадию С-метилирования, является причиной образования группы 6-деметилированных тетрациклинов. Аналогично, может быть опущена стадия хлорирования, а введение еще одной гидр-оксильной группы при С-5 может являться необязательной дополнительной стадией. Таким образом, в случае биосинтеза тетрациклина высокая степень реакционной специфичности ферментов сочетается с их относительно низкой субстратной специфичностью; в этом отношении тетрациклинсинтезирующая система является хорошо изученным примером довольно общего явления в биосинтезе природных соединений.

Большое значение имеет также мевалолактон, который соответствует мевалоно-вой (3,5-диокси-З-метилпентановой) кислоте и является центральным промежуточным звеном в биосинтезе природных веществ изопреноидного строения.

— 2.Б. Предполагают, что тетрауксусная кислота {влн её биологический эквивалент) является .промежуточным продуктом в биосинтезе природных продуктов. Описаны синтез тетрауксусяой кислоты и ее легкое превращение в орееллиноэую кислоту. Предложите механизм образования орсеялиновой кислоты при указанных условиях:

ются весьма ценными промежуточными продуктами при биосинтезе природных соединений. Обилие гидроксильных групп в молекуле моносахарида создает большие возможности для биосинтетичёских превращений. Легкая окисляемость спиртовой группы до карбонила позволяет активировать соседние атомы водорода, благодаря чему становится возможной внутримолекулярная конденсация с циклизацией. Далее, дегидратация позволяет ввести в молекулу двойную связь и, таким образом, открывает путь к построению ароматических систем.

Автора [l46j пришдв к выводу, что шикимовая колота замещается в положении 6 Сд-элементеч в образованием о<-нафтола; последний гвдроксвлвруется по С^ в далее может замещаться на стадия либо гидрохинона, либо хивона. Центральная роль в биосинтезе природных производных нафтохивона принадлежит 1,4-иаф-тохин ну.




Бензольные экстракты Бензольным раствором Бесцветный прозрачный Бесцветные прозрачные Бесцветных кристаллов Бесцветная кристаллическая Бесцветной подвижной Бекмановская перегруппировка Бесцветную прозрачную

-
Яндекс.Метрика