Cтраница 3
Некоторые из этих методов пригодны для синтеза нестереоспеци-фично меченных тритием мевалонатов. Так, из метил [ 2 - 3Н2 ] бром-ацетата методом Реформатского получают [ 2 - 3H2J мевалонат. [31]
Производные антрахинона эмодин ( 94) и ализарин ( 98) встречаются в растениях. При биосинтезе ализарина используются три различных первичных предшественника - шикимат ( 95), глу-тамат ( 96) и мевалонат ( схема 32); в данном случае утилизируются все семь углеродных атомов шикимата, но только три центральных атома углерода глутамата. [32]
Образование любого конкретного метаболита по нескольким биосинтетическим путям является скорее исключением, чем правилом, хотя такие случаи известны, особенно среди сравнительно небольших молекул первичных метаболитов. Установлено, например, что аминокислота лизин синтезируется различными путями в грибах и в растениях [91], а предшественник мевалоната р-гидр-окси-р - метилглутарат, как уже упоминалось, может образовываться как из трех ацетатных звеньев, так и из лейцина. Однако не известно ни одного достоверного случая образования вторичного метаболита по нескольким путям. Исключением являются конечные продукты метаболической деградации, например, окси-бензойные кислоты. [33]
Лофоцерин ( 144) отличается от других алкалоидов кактусов-наличием изобутильной группы при С-1. Ме-тилмасляная кислота не является предшественником лофоцернна [133]; в виде эфира с коферментом А она представляет собой промежуточное соединение в превращении лейцина в мевалонат. Cs-звено должно образовываться из мевало-ната и из лейцина независимыми путями. [34]
Boraginaceae, кольцо А образуется из шикимата через / г-гидроксибензоат, а остальные десять углеродных атомов, включая атомы хинонового кольца ( кольца В), предоставляются двумя молекулами мевалоната. Затем следует окислительная циклизация и введение кислородсодержащих групп. [35]
Простота эксперимента и малые количества необходимых веществ и биологического материала делают этот метод идеальным для применения в качестве методики общего скрининга. Так, удовлетворительные ауторадиограммы легко могут быть получены путем встряхивания в течение ночи менее одного грамма ( влажная масса) свежевыросших микробных клеток с 2 мл ( или меньшим количеством) буферного раствора, содержащего небольшое количество ( например, 10 мк - Ки) меченного 14С предшественника типа ацетата, мевалоната или аминокислоты. [36]
Участие малонил - КоА - основного субстрата биосинтеза жирных кислот в образовании мевалоновой кислоты и различных полиизопреноидов показано для ряда биологических объектов: печени голубя и крысы, молочной железы кролика, бесклеточных дрожжевых экстрактов. Этот путь биосинтеза мевалоновой кислоты отмечен преимущественно в цитозоле клеток печени. Существенную роль в образовании мевалоната в данном случае играет ГМГ-КоА-редуктаза, обнаруженная в растворимой фракции печени крысы и неидентичная микросомному ферменту по ряду кинетических и регуляторных свойств. [37]
Было высказано предположение ( см. схему 14), что циклизация приводит к образованию протоланостеринового карбениевого иона ( 42), который может стабилизоваться на поверхности фермента. Деградацией холестерина, полученного из соответствующего мевалоната, показано, что протоны при С-17 а и С-20 р образуются из атомов водорода, находившихся при С-13 и С-17 протоланостери-на. Кроме того, Бартон показал [40], что в ланостерине, полученном из 2 3-эпокси [ 11 14 - 3Н2 ] сквалена, 94 % тритиевой метки остается при С-17. Атом 3Н, находившийся при С-11 в молекуле эпоксисквалена, оказывается в положении С-9 в молекуле прото-ланостерина и теряется при образовании ланостерина. [38]
Раскрытие эпоксида таким методом приводит к транс-расположению гидроксильной группы относительно входящего нуклеофильного гидрид-иона. Для синтеза Стереоспецифически меченного при С-5 мевалоната используют соответствующие ферменты. Меченый мевалонат в ряде случаев получают ферментативным восстановлением 3-метил [ 1 - 3Н ] бутен-3 - аля с последующим превращением в мевалонат. [39]
Превращение ланостерина в холестерин ( 44) включает потерю трех метальных групп, восстановление двойной связи в боковой цепи и миграцию Д8 9-двойной связи в А56 - положение. Диметил-холестадиен - 8 24-ол - Зр, обнаруженный в различных системах у млекопитающих, легко превращается в холестерин; таким образом, первой элиминируется метильная группа при С-14. S) - 2 - 3Н ] мевалонатом показано, что потеря водородного атома от С-15 а связана с потерей С-14 а-метильной группы. Удаление обеих метильчых групп от С-4 является ступенчатым процессом, в котором 4а - метильная группа удаляется; первой. В ходе этого процесса теряется водородная метка у атома С-3, а метильные группы в конце концов элиминируются в виде диоксида углерода. Используя в качестве субстрата 4 4-диметил - 5а - холестен-7 - ол - Зр, Гейлор показал [45], что окислительное де-метилирование может быть разделено на несколько отдельных стадий. Первая стадия, для которой требуется NADPF и кислород, состоит в гидроксилировании метильной группы. Вторая стадия протекает в анаэробных условиях, для дегидрирования используется окисленный пиридиннуклеотид; эта стадия включает превращение спирта в альдегид. [40]
Мевалонатный путь биосинтеза нафтохино-нов используется растениями сем. Хиноновое кольцо ( В) этого соединения образуется, как и у бензохинонов, обычным путем из шикимата. Недостающие же атомы бензеноидного кольца А и метильный заместитель образуются из мевалоната. [41]
Для этого была использована бесклеточная система из плодов авокадо. Хотя абсцизовую кислоту можно рассматривать как продукт деградации каротиноидов, однако при введении [ 14С ] фитоина в эту бесклеточную систему радиоактивная метка включается только в каротиноиды, но не в абсцизовую кислоту. В то же время абсцизовая кислота приобретает три метки из [ 2 - 14С ] мевалоната. Концевая цис-двойная связь метится изотопами водорода из 4 - pro - ( R) - мевалоната и, следовательно, образуется на какой-то стадии из транс-двойной связи. Опыты с мевалона-том, стереоспецифически меченным при С-2 и С-5, показали, что при образовании двойной связи наблюдается только транс-элиминирование от атомов С-4 и С-5 предшественника абсцизовой кислоты с потерей 2 - pro - ( S) - и 5 - pro - ( R) - водородных атомов мевалоната. Гидроксиэпоксид () - 2-цмс-ксантоксиновая кислота ( 110) является предшественником у-гидрокси-а, 3-ненасыщенного кето-на - абсцизовой кислоты. S) - Водородный атом мевалоната при образовании двойной связи теряется от С - З - атома, a 4 - pro - ( R) - водородный атом мевалоната - от С - Г - атома при введении кислородной функции. [42]
Природная мевалоновая кислота оптически активна и представляет собой З () - изомер ( 3), который участвует в биосинтезе терпеноидов. Фермент фосфомевалонаткиназа ( мевалонаткинаэа) фосфорилирует только этот энантиомер. Важное значение мевало-новой кислоты как необратимо образующегося предшественника в биосинтезе терпеноидов привело к разработке методов синтеза большого числа меченных в разные положения мевалонатов. [43]
При озонолизе сквалена, полученного биосинтетически из [ 5 - 2Н2 ] мевалоната, образуется тридейтероянтарная кислота с ( S) - конфигурацией. Это позволило предсказать, что тритий, включенный в сквален из [ 3Н ] NADP может в конце концов появиться в С-11 сс - и С-12 ( 3-по-ложениях стероидных ядер. При использовании 1 ( R) - [ 1 5 9 - 2Н3 ] фар-незилпирофосфата, полученного из [ 5 ( /) - 5 - 2Н ] мевалоната, было показано, что не происходит потери этой метки при биосинтезе сквалена и что каждый из центральных углеродных атомов сохраняет свою метку. Таким образом, при образовании сквалена теряется 1 - pro - ( S) - водородный атом фарнезилпирофосфата. Кроме того, дидейтероянтарная кислота, полученная озонолизом сквалена, была оптически неактивным мезо - ( % 5) - изомером. Таким образом, соединение двух молекул фарнезилпирофосфата ( 34) приводит к сквалену ( 6) с сохранением конфигурации при С-1 в одной молекуле и с обращением конфигурации при С-1 в другой. [44]
Раскрытие эпоксида таким методом приводит к транс-расположению гидроксильной группы относительно входящего нуклеофильного гидрид-иона. Для синтеза Стереоспецифически меченного при С-5 мевалоната используют соответствующие ферменты. Меченый мевалонат в ряде случаев получают ферментативным восстановлением 3-метил [ 1 - 3Н ] бутен-3 - аля с последующим превращением в мевалонат. [45]