Никотиновые (пиридиновые) алкалоиды

Общая характеристика:

Ø Алкалоиды, имеющие пиридиновое кольцо в составе

Ø Биосинтетически происходят из никотиновой кислоты

Ø Наиболее известные пиридиновые алкалоиды: никотин, анабазин, ареколин

Никотин

Ø Никотин накапливается в листьях Nicotiana tabacum, Nicotiana rustica, а также в других представителях сем. Solonaceae

Ø Сильный нейротоксин, блокирующий никотиновые ацетилхолиновые рецепторы (nAChR)

Биосинтез никотиновых алколоидов:

Ø Ключевые интермедиаты биосинтеза никотина – путресцин и никотиновая кислота

Ø Биосинтез никотина происходит в корнях

Ø Накопление никотина происходит в листьях (вакуоль, ЭПР, хлоропласт)

Ø Транспорт никотина осуществляется только по ксилеме

Ø Биосинтез никотина связан с анабазином, который встречается в других видах Nicotiana

Биосинтез никотиновых алкалоидов происходит в корне

Биосинтез алкалоидов табака происходит в клетках корня:

Ø Эндодерма

Ø Апекс корня

Ø Паренхима прилежащая к ксилеме

ВМ как защитные вещества растений:

Ø Конститутивные – находятся в постоянной концентрации в растении

Ø Индуцебельные – синтез возрастает в ответ на повреждение

Индуцибельное образование алкалоидов в Nicotiana sylvestris:

Ø Никотин и его синтетические производные используются в сельском хозяйстве в качестве инсектицидов

Ø При повреждении листьев Nicotiana sylvestris происходит усиление синтеза алкалоидов в корнях, что приводит к 10-кратному увеличению их содержания в ксилеме и, как результат, растение становится не съедобным

Регуляция биосинтеза гормонами

q При выращивании root culture N. rustica с добавлением экзогенного ауксина наблюдалось резкое подавление активности путресцин метилтрансферазы PMT и, как результат, отсутствие продукции алкалоидов

q Метилжасмонат активатор активности ферментов биосинтеза алкалоидов (на сегодняшний день уже известно более 600 генов, модулирующихся MJM)

Продукция никотиновых алкалоидов:

Ø Скорость биосинтеза ВМ зависит от ферментативной активности ключевых ферментов

Ø Для повышения синтеза ВМ используются генетические конструкции с генами этих ферментов

Ø Сверхэкспрессия гена odc (орнитин декарбоксилазы) приводила к двукратному повышению содержания алкалоидов в трансгенных root culture N. rustica

Ø Вирус мозаики цветной капусты (Cauliflower mosaic virus) – важный генно-инженерный инструмент для переноса генов в растительные ткани двудольных растений с последующей сверхэкспрессией в клетках

Значение никотина для человека

Ø Родина табака – Центральная и Южная Америка

Ø Использовать табак начали индейцы примерно 3 000 лет назад

Ø В 1492 году табак попадает в Европу

Ø На сегодняшний день табак используют для курения, жевания, нюхания

Ø Никотин в малых концентрация активатор симпатической нервной системы, активирует nAChR

Ø В высоких концентрациях блокирует nAChR

Ø Летальная доза для взрослого человека 40 -60 мг

Ø Вызывает физическую и психологическую зависимость

Табакокурение

Ø По данным ВОЗ каждый третий мужчина на планете курит табак

Ø В Росси потребление табака составляет более 3 000 сигарет на человека в год

Ø Ежегодно от от 3,5 до 5,4 млн человек умирают от болезней связанных с табакокурением

Метаболизм никотина

Ø Достаточно 7 секунд, чтобы после дыхания никотин достиг головного мозга

Ø Разрушается в печени с участием цитохрома P 450

Ø В результате разрушения никотина образуется котинин, который можно детектировать в крови до 48 часов

Анабазин – минорный алкалоид табака

• Анабазин — агонист никотиновых ацетилхолиновых рецепторов, снижает влечение к курению

В Тайване самая высокая частота заболеваемости раком ротовой полости

Ø Было установлено, что 85% случаев возникновения рака ротовой полости связано с жеванием листьев бетеля

Ø Листья бетеля жуют вместе с плодами пальмы Areca catechu

Бетель

Ø Во время жевания бетель окрашивает слюну в красный цвет

Ø Во многих странах в общественных местах жевания бетеля запрещено

Ø Плоды Areca catechu содержат психотропный алкалоид ареколин

Ø Ареколин пиридиновый алкалоид, агонист мускариновых ацетилхолиновых рецепторов

Ø В настоящее время используется в качестве средства в поддерживающей терапии людей с болезнью Альцгеймера

ареколин