Biosynthesis of Natural Products. Part 1. Incorporations of ent-Kaur-16-ene and ent-Kaur-16-en-15-one into Ennein and Oridonin 1
- 作者
- Tetsuro Fujita, Ihoko Masuda, Sachiko Takao, Eiichi Fujita
- 单位
- Faculty of Pharmaceutical Sciences, University of Tokushima; Institute for Chemical Research, Kyoto University
- 杂志
- J.C.S. Perkin I（1976）
- DOI
- 10.1039/p19760002098
- 所属领域
- 天然产物生物合成
- 关键词
- 阅读原文
- 查看 PDF 原文
解决的核心问题
验证ent-kaur-16-ene和ent-kaur-16-en-15-one是否为Isodon japonicus中二萜类苦味成分ennein和oridonin的生物合成前体，并阐明C-15位功能化的机制。
研究策略
合成多种[17-14C]标记的ent-kaurene衍生物，通过叶面施喂给生长中的I. japonicus植株，分离纯化产物，测定放射性掺入率和C-17位定位，以检验候选前体和途径。
核心内容
本研究通过放射性示踪实验验证了Isodon japonicus中二萜苦味成分ennein和oridonin的生物合成前体。研究者合成了多种[17-14C]标记的ent-kaurene衍生物，经叶面施喂活体植株后，分离纯化产物并测定放射性的掺入率及C-17位定位。结果显示，ent-kaur-16-ene和ent-kaur-16-en-15-one均可有效掺入两种目标产物，而ent-kaur-15-ene、15,16-环氧化物、ent-kaur-16-en-15-ol及ent-kauran-15-one均未掺入，ent-kaur-16-en-15α-ol仅掺入ennein。通过对产物臭氧分解后甲醛衍生物的放射性计数，确认C-17位放射性回收率在多数产物中近乎完全（如115%和93.8%），但个别仅58.1%。叶面饲喂后总放射性回收率仅为10.6%—10.9%。这些结果排除了经由15-烯的间接氧化路径，证明C-15位功能化是由三线态氧直接烯丙位氧化实现，且ent-kaur-16-en-15-one可能由ent-kaur-16-ene经C-15氢过氧化后脱水生成。该工作明确了ent-kaur-16-ene的关键前体地位，为二萜氧化修饰机制提供了直接证据。
创新点
改进了Wittig反应条件，提高了ent-[17-14C]kaur-16-ene的产率；通过比较ent-kaur-15-ene、15,16-环氧化物等化合物的非掺入，排除了通过15-烯的间接氧化途径；证明C-15位功能化是通过三线态氧直接烯丙位氧化；利用臭氧分解和甲醛衍生物放射性计数实现了同位素定位。
研究对象（1）
| 底盘细胞 | 代谢通路 | 基因 | 蛋白 | 功能 | 说明 |
|---|---|---|---|---|---|
| Isodon japonicus Hara | 二萜生物合成（ent-kaurene衍生物至ennein/oridonin） | — | — | — | 通过叶面涂抹法饲喂[17-14C]标记的ent-kaurene衍生物，研究生物合成途径 |
关键发现
- 放射性示踪实验证实ent-kaur-16-ene和ent-kaur-16-en-15-one均可掺入ennein和oridonin
- ent-kaur-15-ene、15,16-环氧化物、ent-kaur-16-en-15-ol和ent-kauran-15-one未掺入
- ent-kaur-16-en-15α-ol仅掺入ennein。产物中C-17放射性回收率对7b和14b几乎完全（臭氧分解回收115%、93.8%等），对15仅58.1%。叶面饲喂7b后总放射性回收仅10.6-10.9%，CO2截留仅0.04%，挥发性成分11.6%，叶提取物56.9%。
研究结论
研究证明ent-kaur-16-ene是Isodon japonicus二萜生物合成的重要前体，C-15位功能化通过三线态氧直接烯丙位氧化实现，而非经由ent-kaur-15-ene的烯反应或环氧化路径。ent-kaur-16-en-15-one可能是由ent-kaur-16-ene经C-15氢过氧化后脱水生成。