Sinh tổng hợp Terpen

Chia sẻ: Trinhthamhodang6 Trinhthamhodang6 | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:12

Thêm vào BST

Báo xấu

23
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tài liệu trình bày nghiên cứu tổng hợp sesquiterpen đi ngang qua sự sinh tổng hợp monoterpene; acid mevalonic được tạo thành từ acid acetic trong các mô của sinh vật cơ chế bao gồm sự súc hợp của 2 phân tử acetil CoA tạo ra từ acetoacetil CoA.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Sinh tổng hợp Terpen

TOÅÅNG SINH TO NG HÔÏP TERPEN Nghieân cöùu cho thaáy, söï sinh toång hôïp sesquiterpen ñi ngang qua söï sinh toång hôïp monoterpen. Hieän nay ngöôøi ta ñaõ xaùc ñònh ñöôïc tieàn chaát cuûa monoterpen laø pirophosphat isopentenil (IPP). Caùc IPP naøy ñöôïc sinh toång hôïp töø acid mevalonic. Acid mevalonic (MVA) ñöôïc taïo thaønh töø acid acetic trong caùc moâ cuûa sinh vaät. Cô cheá bao goàm söï suùc hôïp cuûa 2 phaân töû acetil CoA taïo ra acetoacetil CoA (CoA: coenzym A, chaát chuyeân chôû caùc nhoùm acetil hoaït ñoäng). Sau ñoù acetoacetil CoA suùc hôïp vôùi moät phaân töû acetil CoA nöõa vaø taïo ra -hidroxi-- metilglutaril CoA. Sau ñoù chaát naøy seõ ñöôïc hoaøn nguyeân hai laàn lieân tieáp vôùi söï tham gia cuûa phosphat nicotinamid adenin dinucleotid (NADPH). Keát quaû laø nhoùm carboxil coù mang CoA seõ bò chuyeãn hoùa thaønh acol nhaát. Acid 3R-(+)-mevalonic khi taïo thaønh seõ khoâng chuyeãn hoùa ngöôïc laïi. H3C OH HOOC OH Acid 3R-(+)-mevalonic Sô ñoà söï chuyeån hoùa coù theå trình baøy nhö sau:
2CH3CO SCoA CH3COCH2CO SCoA + CoA SH Acetil CoA Acetoacetil CoA CH3CO SCoA CH2 COOH CH2 COOH NADPH CH3 C CH2 CH SCoA CH3 C CH2 CO SCoA + CoA SH OH OH OH NADPH CH2 COOH CH3 C CH2 CH2 OH OH Acid mevalonic Sau ñoù acid mevalonic ñöôïc phosphoril hoùa lieân tieáp qua hai giai ñoaïn. Caû hai giai ñoaïn ñeàu coù söï tham gia cuûa phosphat adenosil (ATP) trong vai troø hôïp chaát cung caáp phosphat (NADPH vaø ATP laø nhöõng cofactor ñaëc bieät quan troïng). Aicd mevalonic luùc naøy ñöôïc chuyeån hoùa thaønh acid 5-pirophosphatmevalonic theo sô ñoà sau: CH2 COOH CH2 COOH ATP CH3 C CH2 CH2 OH CH3 C CH2 CH2 OP OH OH Acid mevalonic ATP CH2 COOH CH3 C CH2 CH2 OPP OH Acid 5-pirophosphatmevalonic Böôùc bieán ñoåi keá tieáp cuûa acid 5-pirophosphatmevalonic laø böôùc bieán ñoåi ñaëc saéc nhaát cuûa söï bieán döôõng isopren.
CH2 OPP H2C OH CH2 OPP C CH3 - H2O CH2 H2C - CO2 C O C H2C CH3 O H Acid 5-pirophosphatmevalonic Pirophosphat isopentenil Trong söï bieát ñoåi naøy, nhoùm carboxil cuûa acid 5-pirophosphatmevalonic seõ bi loaïi ñi döôùi daïng CO2. Söï loaïi naøy xaûy ra ñoàng thôøi vôùi söï khöû nöôùc giöõa hai nguyeân töû carbon C2 vaø C3 ñeå taïo ra pirophosphat isopentenil (IPP) Söï sinh toång hôïp monoterpen Pirophosphat isopenenil (IPP) laø ñôn vò caên baûn trong quaù trình sinh toång hôïp monoterpen. Söï tham gia cuûa IPP vaøo caùc quaù trình treân dieãn ra nhö sau: ñaàu tieân moät phaân töû IPP ñoàng phaân hoùa thaønh phaân töû pirophosphat dimetilalil (DMAPP) döôùi taùc duïng cuûa enzym isomeraz. CH2 OPP CH2 OPP CH2 Isomeraz CH C C H2C CH3 H3C CH3 IPP DMAPP IPP laø moät taùc nhaân thaân ñieän töû, do ñoù noù coù theå chuyeån moät ñôn vò dimetilalil vaøo moät taâm thaân haïch cuûa moät IPP. OPP OPP H PPO IPP + DMAPP GPP Trong tröôøng hôïp naøy, taâm thaân haïch laø noái ñoâi naèm ôû cuoái phaân töû IPP. Phaûn öùng ñöa ñeán söï keát hôïp hai ñôn vò 5 carbon. Saûn phaåm cuûa phaûn öùng ñöôïc goïi laø pirophosphat geranil (GPP).
Haàu heát caùc monoterpen ñöôïc taïo thaønh töø GPP hoaëc töø ñoàng phaân hình hoïc cuûa noù laø pirophosphat neril (NPP), vôùi noái ñoâi naèm ôû caáu hình cis, pirophospat neril laø tieàn chaát cho caùc monoterpen chi hoaøn. CH2OPP CH2OPP GPP NPP GPP vaãn coøn moät ñôn vò pirophosphat alil neân noù cuõng coù khaû naêng ñöa nhoùm geranil vaøo moät taâm thaân haïch nöõa. Vieäc naøy seõ dieãn ra trong söï sinh toång hôïp sesquiterpen. Söï sinh toång hôïp monoterpen chi phöông Moät khi GPP hình thaønh, coù nhieàu söï löïa choïn cho söï bieán ñoåi tieáp theo, moãi höôùng bieán ñoåi ñöôïc kieåm soaùt dieáu toá ñaëc bieät. Böôùc ñaàu tieân laø söï loaïi pirophosphat töø GPP ñeå cho ra hôïp chaát oxigen nhö geraniol, linalol hoaëc caùc hôïp chaát hidrocarbon nhö ocimen, mircen. Sau ñoù nhöõng hôïp chaát naøy coù theå bò oxid hoùa hoaëc hoaøn nguyeân ñeå taïo thaønh nhöõng hôïp chaát khaùc nhö citral vaø citronelal,… Sô ñoà söï sinh toång hôïp caùc monoterpen chi phöông nhö sau:
CH2OPP GPP OH CH2OH Geraniol Linalol Mircen CHO CHO Citral Citronelal Ocimen Söï sinh toång hôïp monoterpen ñôn hoaøn Caùc hôïp chaát monoterpen ñôn hoaøn ñöôïc hình thaønh ngang qua phaûn öùng taïo voøng noäi phaân töû cuûa pirophosphat linalil (LPP), hôïp chaát naøy laø saûn phaåm chuyeån vò cuûa GPP. LPP bò ñoùng voøng bôûi enzym prenil ciclaz (Croteau 1987), moät trong nhöõng saûn phaåm thöôøng gaëp nhaát laø monoterpen hidrocarbon limonen. Limonen taïo thaønh coù theå phaûn öùng nhö moät chaát neàn ñeå taïo thaønh trans- carveol. trans-Carveol tieáp tuïc bò oxid hoùa thaønh carvon, laø caáu phaàn chính cuûa tinh daàu baïc haø luïc (Mentha spicata). Sô ñoà sinh toång hôïp monoterpen ñôn hoaøn coù theå ñöôïc trình baøy nhö sau:
OPP OPP CH2 H GPP LPP Limonen O HO Carvon Carveol Söï sinh toång hôïp monoterpen nhò hoaøn Monoterpen nhò hoaøn coù theå ñöôïc taïo ra tröïc tieáp töø GPP, NPP, hoaëc LPP vôùi böôùc ñaàu tieân laø söï loaïi –OPP taïo thaønh cation geranil, neril hoaëc linalil töông öùng. Thí duï moät sô ñoà sinh toång hôïp ñi töø NPP (vôùi C* laø 14C):
* * OPP GPP * * * * * * * * Moät ñieàu raát lyù thuù laø bieät tính laäp theå cuûa caùc ñoàng phaân quang hoïc trong söï sinh toång hôïp ñöôïc baûo veä raát chaët cheû. Thí duï nhö trong söï sinh toång hôïp camphor: (BPP: pirophosphat bornil)
* * * OPP OH O BPP (-)-Borneol (-)-Camphor OPP * OPP * * OPP NPP LPP GPP * * * OPP OH O BPP (+)-Borneol (+)-Camphor Moät soá monoterpen coù söï sinh toång hôïp taïo voøng ñaëc bieät, thí duï nhö trong caây Chenopodium ambrosiodes söï coäng hai oxigen vaøo monoterpen baát baõo hoøa xuùc taùc bôûi enzym iodoperoxidaz chuyeån hoùa -terpinen thaønh ascaridol.
I -Terpinen I O O OOH Ascaridol Sinh toång hôïp sesquiterpen Pirophosphat farnesil (FPP) laø tieàn chaát cuûa quaù trình sinh toång hôïp sesquiterpen ñöôïc hình thaønh do söï keát hôïp theâm moät phaân töû pirophosphat isopentenil vaøo moät pirophosphat geranil. Sô ñoà sinh toång hôïp sesquiterpen: OPP OPP OPP H GPP IPP FPP Söï sinh toång hôïp sesquiterpen chi phöông Pirophosphat farnesil ñoàng phaân hoùa thaønh pirophosphat nerolidil, caû hai laø nguoàn goác cuûa caùc sesquiterpen chi phöông.
Isomeraz OPP OPP FPP Pirophosphat nerolidil Sinh toång hôïp sesquiterpen chi hoaøn Tuøy theo söï ñoùng voøng cuûa caùc cation daãn xuaát töø 2Z,6E-FPP hoaëc 2E,6E-FPP taïo neân söôøn cô baûn cuûa caùc hôïp chaát sesquiterpen chi hoaøn (moät, hai hay ba voøng). Caùc kieåu ñoùng voøng cuûa caùc cation naøy xaûy ra theo caùc kieåu taïo noái nhö sau: 2Z,6E-FPP 2E,6E-FPP Thí duï trong söï ñoùng voøng vôùi cation daãn xuaát töø 2Z,6E-FPP cho sesquiterpen ñôn hoaøn voøng 6: -Bisabolen Hoaëc cho sesquiterpen nhò hoaøn söôøn azulen:
Hoaëc cho sesquiterpen nhò hoaøn söôøn naptalen, thí duï trong söï sinh toång hôïp - cadinen. H H H H H -Cadinen Hoaëc cho sesquiterpen nhò hoaøn söôøn cariophilan, nhö trong söï sinh toång hôïp cariophilen. H Cariophilen
Cation daãn xuaát töø 2E,6E-FPP cuõng cho phaûn öùng ñoùng voøng, thí duï nhö söï sinh toång hôïp germacren B (voøng 10). Germacren B Hoaëc trong söï sinh toång hôïp humulen (voøng 11). Humulen Treân ñaây chæ laø söï giôùi thieäu moät soá cô cheá sinh toång hôïp sesquiterpen kinh ñieån, coøn raát nhieàu tröôøng hôïp khaùc ñang tieáp tuïc nghieân cöùu.