Aspetti stereochimici della alchilazione al C-24 nella biosintesi del Poriferasterolo nell'alga "Ochromonas malhamensis ".

Negli anni 70’, la ricerca pura era incentrata sullo studio dei meccanismi biochimici di formazione delle molecole naturali; l’industria farmaceutica, utilizzava le alghe, largamente diffuse, quale fonte per ottenere la materia prima per la produzioni di ormoni.

prefazione       

La biosintesi dei fitosteroli, ad esempio come il poriferasterolo (I), comporta tra l'altro l'introduzione in posizione 24 di uno o due atomi di carbonio provenienti dalla metionina.

In particolare, nel caso del poriferasterolo (I), il gruppo etile in posizione 24 si forma per riduzione di un etilidenderivato(II), cosicché dei due atomi di idrogeno sul C-28 uno, deriva dalla metionina e uno dalla riduzione successiva.

Per determinare la stereochimica di quest'ultimo processo occorre determinare la chiralità al C-28 di un poriferasterolo (III) biosintetizzato da un etilidenderivato (IV) contenente un tritio in posizione 28.

In questa tesi sono discussi vari tentativi di soluzione del problema.

Aspetti stereochimici della alchilazione al C-24 nella biosintesi del Poriferasterolo nell'alga "Ochromonas malhamensis”.

I fitosteroli sono dei sistemi ciclici steranici diffusi nel regno vegetale; sono caratterizzati da un ossidrile alcolico in posizione 3, e dalla ramificazione in posizione 24 della catena laterale.

Ecco le formule di alcuni di questi composti

Alcuni fitosteroli, come ad esempio lo stigmasterolo, costituiscono una delle materie prime per la preparazione industriale degli ormoni steroidici; inoltre gli insetti non sono capaci di sintetizzare i composti steranici, perciò utilizzano i fitosteroli assunti con la dieta, trasformandoli prima in colesterolo e poi in ormoni della muta, del tipo dell'Ecdisone.

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Come si vede nello schema precedente, abbiamo diverse possibilità per il gruppo legato alla posizione 24, può essere un metile, un metilene(steroli C-28), un etile o un etilene (steroli C-29).

Il gruppo metilenico è formato per opera di una trans-metilazione da parte della S-Adenosil Metionina.

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Il gruppo etilidenico ed etilico, sono dovuti a una doppia trans-metilazione per opera della S-Adenosil metionina secondo un meccanismo generale proposto da Goodwin e collaboratori.

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Sono stati fatti molti studi per spiegare i meccanismi di biosintesi dei fitosteroli, che decorrono in modo diverso nei diversi organismi.

Si sono chiarite in questo modo alcune possibili vie di biosintesi dei fitosteroli, a partire dalla ciclizzazione dello Squalene 2,3 ossido.

tesi 1

Si è trovato che la maggior parte dei funghi studiati producono solo C-28, e che i C-24 metil derivati hanno generalmente configurazione β.

Si ha inoltre una trasposizione al C-25 dell'atomo d’idrogeno del C-24 del precursore   24.

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Nelle alghe sono stati osservati due modi distinti di formazione del C-28 e del C-29.

A) Nel caso delle "Chrysophite" Ochromonas, come ad esempio l’Ochromonas Malhamensis, la metilazione al C-24 segue

lo stesso schema proposto per i funghi.

La formazione del gruppo etilico passa attraverso un intermedio etilidenico, che ha quattro idrogeni dovuti alla doppia trans-metilazione della metionina.

La formazione del gruppo etilico passa attraverso un intermedio etilidenico, che ha quattro idrogeni dovuti alla doppia trans-metilazione della metionina.

Sappiamo inoltre che l'intermedio etilidenico viene ridotto stereo specificamente al    24/28  a dare l'isomero 24 β .

tesi 2
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B) Nel caso delle alghe "Chlorophyte", come la Trebouxia, la formazione del derivato metilico avviene attraverso la ritenzione dei tre idrogeni del gruppo metilico della metionina, ed attraverso la formazione dell'intermedio ∆     25,  24 metile.

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La formazione dell'etil derivato avviene con la ritenzione di cinque idrogeni dovuti alla doppia trans-metilazione della metionina, ed attraverso la formazione di un intermedio   25, 24 etile.

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Anche nel caso di piante superiori sono stati elucidati alcuni meccanismi di biosintesi.

Si è visto, che per quanto riguarda la formazione del sitosterolo, sono ritenuti quattro idrogeni (dovuti ai

due metili della doppia trans-metilazione della metionina).

Si passa, inoltre, attraverso un intermedio etilidenico con l'idrogeno del C-24 ritenuto al C-25.

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Si è visto che in seguito questo idrogeno è perso nella formazione dell'etil derivato, e da ciò è stato postulato che il processo comporti la formazione di un intermedio.   24(25) ,24 etile.

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Quest’ultimo intermedio condurrebbe, mediante una riduzione stereospecifica, a fitosteroli con configurazione 24 ~ che sono caratteristici di molte piante superiori.

1

2

II

etilidenderivato

3

III

poriferasterolo

4

etilidenderivato

IV

Fucosterolo

Beta Sitosterolo

6
7
5

Stigmasterolo

Poriferasterolo

8

poriferasterolo

Riccardo Monti