6: Амінокислоти та алкалоїди

Алкалоїди - це різноманітне сімейство азотсодержащих природних продуктів, які, як правило, виробляються з амінокислот рослин. Фенілові кільця, отримані з ароматичних амінокислот, часто можуть бути розрізнені вбудованими в скелети деяких алкалоїдів. Наприклад, кільце колхіцину походить від L-фенілаланіну, а кільця цефалотаксину та морфіну - від L-тирозину. Цікаво, що інші вуглеці вищезгаданих алкалоїдів також походять виключно з L- фенілаланіну або L-тирозину. Втрата ароматності, яка є загальною під час таких біосинтезів, є прикладом незвичайних синтетичних стратегій, які повинні бути прийняті в природі через обмежений вибір доступних вихідних матеріалів.

Ароматичні кільця полікетідів (див. Розділ 5) виникають з ацетил-КоА лінійним шляхом, що завершується дегідроциклізацією проміжних полі-β-кетоалканових кислот. У біосинтезі ароматичних амінокислот L-феніл-аланін, L-тирозин та L-триптофану ароматичні кільця збираються більш конвергентним шляхом, починаючи з альдольної конденсації фосфоенолу пірувату (PEP) та еритрози 4-фосфату (E4P). Ці вихідні матеріали доступні з метаболізму глюкози (див. Розділ 2).

Циклізація енолового таутомера 2 одержуваного 3-дезокси-D-арабіногептулозвукової кислоти 7-фосфату (1) нагадує поліенові циклізації, які ініціюються аліловими пірофосфатами, які зустрічаються в біосинтезі терпенів (див. Главу 4). Зневоднення та відновлення потім забезпечують шикімовую кислоту (3), проміжний продукт, для якого названий цей біосинтетичний шлях. Фосфорилювання 3 і трансетерифікація з другою молекулою ПЕП призводить до стрижневої проміжної, хоризмової кислоти (4). Придаток кінцевих трьох вуглеців тирозину і фенілаланіну досягається за допомогою Claisen, тобто [3.3] сигматропної, перестановки 4, що виробляє префенову кислоту (5). Декарбоксиляційна елімінація генерує фенілпіровиноградну кислоту з 5, тоді як окислення та декарбоксилювання отриманої вінологічної b-кето-кислоти забезпечує р- гідроксифенілпіровиноградну кислоту. Трансамінування арилпіровиноградних кислот (див. 40 → 43 на розділі 5.3) забезпечує відповідні α-амінокислоти L-фенілаланін (6) і L-тирозин (7).

Амінокислоти не є єдиними будівельними блоками, включеними в алкалоїди. Так, наприклад, деякі алкалоїди включають вихідні матеріали терпеноїдного походження. Хінін збирається в природі шляхом об'єднання L-триптофану з секологаніном, монотерпеном. Цікаво, що ні триптофанове походження ароматичної частини хініну, ні терпеноїдний біогеніз секологаніну зовсім не очевидні.

Набагато більш очевидним є наявність L-триптофану і ізопентенільної групи, вбудованої в скелет лізергінової кислоти. Полікетидні фрагменти та неароматичні амінокислоти також можуть служити будівельними блоками для алкалоїдів. Наприклад, лікоподин отриманий в природі з двох молекул L-лізину і однієї ацетоацетилу CoA.