Juvabione , históricamente conocido como el factor papel , es el éster metílico del ácido todomatúico , ambos sesquiterpenos (C 15 ) que se encuentran en la madera de abetos verdaderos del género Abies . [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] Ocurren naturalmente como parte de una mezcla de sesquiterpenos basada en el andamio de bisabolano. Los sesquiterpenos de esta familia se conocen como análogos de la hormona juvenil de insectos (IJHA) debido a su capacidad para imitar la actividad juvenil con el fin de sofocar la reproducción y el crecimiento de los insectos . [3]Estos compuestos juegan un papel importante en las coníferas como la segunda línea de defensa contra el trauma inducido por insectos y patógenos fúngicos. [3] [4]
Nombres | |
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Nombre IUPAC preferido De metilo (4 R ) -4 - [(2 R ) -6-metil-4-oxoheptan-2-il] ciclohex-1-eno-1-carboxilato de metilo | |
Identificadores | |
Modelo 3D ( JSmol ) | |
ChemSpider | |
PubChem CID | |
Tablero CompTox ( EPA ) | |
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Propiedades | |
C 16 H 26 O 3 | |
Masa molar | 266,381 g · mol −1 |
Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para materiales en su estado estándar (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). | |
verificar ( ¿qué es ?) | |
Referencias de Infobox | |
Historia
En 1965, Karel Sláma y Carroll Williams hicieron un descubrimiento sorprendente: las toallas de papel hechas de la madera del abeto balsámico ( Abies balsamea , Fig.1) liberaban vapores que provocaban un potente efecto sobre los insectos hemípteros de la familia Pyrrhocoridae . [1] [2] Llamaron a esta sustancia "el factor papel". Se pensaba que contenía una mezcla de sesquiterpenos que imitaban a JH, pero no fue hasta 1966 que Bowers aisló por primera vez (+) - juvabione como un componente activo del abeto balsámico. [2]
Figura 1. Abies balsamea
Inducción de la biosíntesis de sesquiterpenos en coníferas
Los insectos herbívoros, como los escarabajos de la corteza y sus hongos patógenos simbióticos , representan una de las mayores amenazas para la supervivencia de las coníferas. Cuando se alimentan de coníferas, las heridas posteriores desencadenan una cascada de señalización que da como resultado la producción de terpeno sintasas de muchos tipos, todos los cuales surgen del grupo de genes de terpeno sintasa conocido como Tpsd . [4] La expresión génica inducida está estrictamente regulada y depende del tiempo. Inmediatamente después del ataque de los insectos, se liberan monoterpenos tóxicos. Éstos proporcionan un disolvente volátil para las resinas de diterpeno de modo que la evaporación sucesiva deja una barrera que sella el sitio de la herida. [5]
Se demostró que la transcripción de sesquiterpeno sintasas comenzaba el tercer día después del ataque de los insectos. Los JHA sesquiterpenoides continúan produciéndose hasta doce días después para evitar una mayor reproducción de los insectos. [5] El primer sesquiterpeno que se forma, ( E ) -α-bisabolene (formado por (E) -α-bisabolene sintasa ), puede transformarse aún más en juvabione y ácido todomatúico. [3] [4]
Biosíntesis de (+) - juvabione y (+) - ácido todomatúico
Los sesquiterpenos son una clase de terpenoides basados en un andamio de 15 unidades de carbono sintetizado a partir de unidades de isopreno a través de la vía del mevalonato (Fig. 2). En esta vía, [6] [8] dos moléculas de acetil-CoA se someten a una reacción de condensación para dar acetoacetil-CoA . Este producto luego se condensa con la tercera molécula de acetil-CoA de una manera estereoespecífica para formar 3-hidroxi-3-metilglutaril-CoA ( HMG-CoA ) que luego se reduce a ácido mevalónico (MVA). Una serie de transformaciones dependientes de ATP conducen a una unidad de isopreno clave , el difosfato de isopentenilo (IPP), que puede isomerizarse en difosfato de dimetilalilo (DMAPP). DMAPP se ioniza a su respectivo catión alílico que sufre una adición electrofílica al doble enlace de IPP. Tras la pérdida de un protón, se forma geranil difosfato (GPP). GPP sufre una reacción de eliminación para formar su correspondiente catión alílico. La adición electrofílica de otra unidad IPP al catión GPP da como resultado un carbocatión terciario intermedio que forma un difosfato de farnesilo de quince carbonos (FPP) tras la pérdida de un protón.
Figura 2. Vía generalizada para la síntesis de sesquiterpenos.
El difosfato de farnesilo es el precursor universal de una amplia variedad de sesquiterpenos lineales y ciclados. De particular interés para la biosíntesis de juvabiona (esquema 1), la disociación del difosfato terminal del precursor de FPP genera el catión ( E , E ) -farnesil alílico, que conduce al difosfato de nerolidilo (NPP). NPP es otro precursor que puede sufrir diferentes tipos de reacción, pero en este caso, la bisaboleno sintasa dirige un solo evento de ciclación por ataque electrofílico de C-1 sobre el doble enlace de C-6 para formar un anillo de seis miembros. La desprotonación del catión terciario resultante produce ( E ) -α-bisaboleno . Actualmente, los detalles mecánicos que describen la conversión de ( E ) -α-bisaboleno en (+) - juvabione y (+) - ácido todomatúico no se han descrito completamente.
Esquema 1. Vía biosintética para la síntesis de juvabione y ácido todomatúico a partir del precursor de FPP.
Referencias
- ^ a b Manville, JF; Kriz, CD (1977). "Juvabione y sus análogos. IV. Aislamiento, identificación y ocurrencia de juvabione, juvabiol, epijuvabiol de toda la madera de Abies lasiocarpa" . Lata. J. Chem . 55 : 2547-2553. doi : 10.1139 / v77-351 .
- ^ a b c Manville, JF (1975). "Juvabione y sus análogos. Juvabione y delta4'-dehydrojuvabione aislados de toda la madera de Abies balsamea, tienen las estereoconfiguraciones R> R, no R, S" . Lata. J. Chem . 53 : 1579-1585. doi : 10.1139 / v75-223 .
- ^ a b c d Bohlmann, J .; Crock, J .; Jetter, R .; Croteau, R. (1998). "Defensas basadas en terpenoides en coníferas: clonación de ADNc, caracterización y expresión funcional de (E) -alfa-bisaboleno sintasa inducible por heridas de gran abeto (Abies grandis)" . Proc. Natl. Acad. Sci. USA . 95 (12): 6756–6761. Código Bibliográfico : 1998PNAS ... 95.6756B . doi : 10.1073 / pnas.95.12.6756 . PMC 22624 . PMID 9618485 .
- ^ a b c d Phillips, M. A; Bohlmann, J .; Gershenzon, J. (2006). "Regulación molecular de la biosíntesis de terpenoides inducida en coníferas". Reseñas de fitoquímica . 55 (5): 179–189. doi : 10.1007 / s11101-006-0001-6 .
- ^ a b c Bohlmann, J .; Meyer-Gauen, G .; Croteau, R. (1998). "Plant terpenoid sintasas: biología molecular y análisis filogenético" . Proc. Natl. Acad. Sci. USA . 95 (8): 4126–4133. Código Bibliográfico : 1998PNAS ... 95.4126B . doi : 10.1073 / pnas.95.8.4126 . PMC 22453 . PMID 9539701 .
- ^ a b Steele, CL; Crock, J .; Bohlmann, J., Croteau, R. (1998). "Sesquiterpene Synthases de Grand Fir (Abies grandis)" . J. Biol. Chem . 273 (4): 2078-2089. doi : 10.1074 / jbc.273.4.2078 . PMID 9442047 .CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )
- ^ Higuchi, T. (1985). Biosíntesis y biodegradación de componentes de la madera . Prensa académica. págs. 380–429.
- ^ Dewick, P. M (2009). "Las vías de mevalonato y metileritritol fosfato: terpenoides y esteroides". Productos medicinales naturales, 3ª edición; Wiley: Reino Unido : 187–234. doi : 10.1002 / 9780470742761.ch5 . ISBN 9780470742761.