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(Last
modification: 12. May 2010)
Vorschlag: Typ III PKS in
der Biosynthese von Chinolin-Alkaloiden
(Zitat für den Vorschlag: Dewick, 1997)
Es gibt erfolgversprechende Kandidaten für eine Ein-Schritt-Kondensation in der
Biosynthese bestimmter Alkaloide: Die
Chinoline (das gleiche Grundgerüst steckt im
Chinin, aber Vorsicht: dies leitet sich von Indolalkaloiden ab!).
Die Familie der Rutaceae enthält viele dieser Alkaloide. Wenn
Sie mehr wissen wollen: Es gibt regelmässig Reviews über diese Substanzen und
ihre medizinische Bedeutung (Michael,
1997; 1999; 2000; 2001; 2002; 2004; 2005; 2007).
Die vorgeschlagene Reaktion läuft so ab (Fig. 1):
Anthraniloyl-CoA (oder N-Methylanthraniloyl-CoA)
als Starter und eine Kondensation mit Malonyl-CoA, um das Grundgerüst zu
synthetisieren. Sehen Sie sich auch die interessante Beschreibung in
Dewick (1997) an!
Das nächste Bild
zeigt
einige der Naturstoffe, bei denen das Grundgerüst vermutlich über eine
PKS-Reaktion gebildet wird.
Soweit ich weiss, wurde die Reaktion noch nicht in Extrakten aus Pflanzen
nachgewiesen, die solche Naturstoffe enthalten, und cDNAs als Kandidaten für
solche Enzyme gibt es auch noch nicht.
Es gibt jedoch in diesem Zusammenhang einige interessante
Experimente mit einer
Benzalacetonsynthase (BAS); sie liefern plausible Argumente, dass wirklich
eine Typ III PKS an der Biosynthese bestimmter
Chinoline beteiligt sein könnte.
Die physiologische Reaktion der BAS benutzt 4-Coumaroyl-CoA als Starter und
führt eine Kondensation mit Malonyl-CoA durch; die Reaktion liefert die Vorstufe
für die Hauptaroma-Komponente in Himbeeren (mehr...).
Die rekombinante BAS aus Rheum palmatum (mehr...) wurde mit Anthraniloyl-CoA
und N-Methylanthraniloyl-CoA getestet: Beide wurden als Substrate sehr
wohl akzeptiert, und nicht nur mit Malonyl-CoA als Kettenverlängerer, sondern
auch mit Methylmalonyl-CoA
(Abe
et al., 2006). Die Reaktionen und Produkte sind in Fig. 3 zusammengefasst.
Die beste Produktausbeute ergab sich tatsächlich mit der Kombination
N-Methylanthraniloyl-CoA und Methylmalonyl-CoA, und das war ziemlich
unerwartet. Und noch etwas Bemerkenswertes: Es wurde immer nur eine Kondensation
durchgeführt. Dies war nicht unbedingt zu erwarten, da die BAS ohne weiteres
zwei Kondensationsreaktionen mit ihrem physiologischen Substrat 4-Coumaroyl-CoA
durchführen kann: z.B. bei pH 6 ist dies die dominante Reaktion (mehr...).
Zusammengenommen sind
dies gute Argumente für eine Hypothese, dass tatsächlich Typ III PKS die
Schlüsselrolle in der Biosynthese von zumindestens einigen dieser Alkaloide
spielen könnten.
Zitate
-
Abe, I., Abe, T., Wanibuchi, K., Noguchi, H., 2006.
Enzymatic
formation of quinolone alkaloids by a plant type III polyketide synthase.
Organic Letters 8, 6063-6065.
Benzalacetone
synthase from Rheum palmatum efficiently catalyzed condensation
of N-methylanthraniloyl-CoA (or anthraniloyl-CoA) with
malonyl-CoA (or methylmalonyl-CoA) to produce 4-hydroxy-2(1H )-quinolones,
a novel alkaloidal scaffold produced by a type III polyketide synthase (PKS).
Manipulation of the functionally divergent type III PKSs by
non-physiological substrate thus provides an efficient method for
production of pharmaceutically important quinolone alkaloidsZurück zum Text
-
Dewick, P. M., 1997. Medicinal Natural
Products - A Biosynthetic Approach, page 351. John Wiley & Sons,
Chichester.
Zurück zum Text
Reviews
-
Michael, J. P., 1997. Quinoline, quinazoline and acridone alkaloids.
Natural Product Reports 14, 11-20.
-
Michael, J. P., 1999. Quinoline, quinazoline and acridone alkaloids.
Natural Product Reports 16, 697-709.
-
Michael, J. P., 2000. Quinoline, quinazoline and acridone alkaloids.
Natural Product Reports 17, 603-620.
-
Michael, J. P., 2001. Quinoline, quinazoline and acridone alkaloids.
Natural Product Reports 18, 543-559.
-
Michael, J. P., 2002. Quinoline, quinazoline and acridone alkaloids.
Natural Product Reports 19, 742-760.
-
Michael, J. P., 2003. Quinoline, quinazoline and acridone alkaloids.
Natural Product Reports 20, 476-493.
-
Michael, J. P., 2004. Quinoline, quinazoline and acridone alkaloids.
Natural Product Reports 21, 650-668.
-
Michael, J. P., 2005. Quinoline, quinazoline and acridone alkaloids.
Natural Product Reports 22, 627-646.
-
Michael, J. P., 2007. Quinoline, quinazoline and acridone alkaloids.
Natural Product Reports 24, 223-246.
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