Catharanthus roseus 세포 배양액에 deuterium이 치환된 tabersonine을 사용한 vindoline 생합성 경로 연구 (Studies of vindoline metabolism in Catharanthus roseus cell cultures using deuterium-labeled tabersonine)

서지정보

· 발행기관 : 한국응용과학기술학회
· 수록지 정보 : 한국응용과학기술학회지 / 29권 / 1호 / 71 ~ 80페이지
· 저자명 : 이수, 이향렬

초록

Catharanthus roseus로부터 생산되는 빈카알칼로이드는 암을 치료하는 데에 사용되는 가장 중요한 천연물 중의 하나이다. 이러한 항암제는 두 단량체 인돌 알칼로이드인 catharanthine과 vindoline의 결합으로 합성될 수 있다. 이 중 vindoline의 생합성에 관계하는 경로를 조사하기 위해서 tabersonine의 메틸기에 중수소를 치환한 전구체인 tabersonine-CD3 1a를 합성하였다. 이는 중수소의 질량 증가로 인해 자연에서 발생하는 tabersonine과 뚜렷이 구별될 수 있도록 해 준다. 우리는 이 중소소가 치환된 tabersonine 1a 가 성공적으로 vindoline 생합성경로에 편입되어 중수소가 치환된 3개의 새로운 vindoline 중간체(2a, 3a와4a)를 생성함을 보였다. 세포현탁배양액에 tabersonine-CD3 1a를 주입한 5일과 13일째에 생성된 대사물인16-Hydroxytabersonine-CD3 (m/z 356) 2a, 16-Methoxytabersonine-CD3 (m/z 370) 3a와16-Methoxy-2,3-dihydro-3- hydroxytabersonine- CD3 (m/z 388) 4a의 생성량을 UPLC/MS를 사용하여 측정하였다. 출발물 1a에서 생성물 2a, 그리고 2a에서 3a로의 전환은 빨랐던 반면 3a에서 4a로의 전환은 상대적으로 훨씬 느렸다. 따라서 각 대사물들의 상대적 전환속도를 서로 비교해 보았을 때 vindoline 생합성과정의 첫 세 단계 중에서 가장 느린 마지막 단계가 속도결정단계임을 암시한다. 즉 대사물 3a에서 4a로의느린 전환속도의 결과, 배양 후 13일까지도 3a의 축적률이 현저히 증가됨을 보였다. 배양 5일째의 대사물2a, 3a와 4a의 축적비는 각각 1, 2와 0.1이었다. 그러나 desacetoxyvindoline-CD3 5a, deacetylvindoline-CD36a와 vindoline-CD3 7a의 피크는 배양 13일 후에도 발견되지 않아 세포현탁 배양액에 각 생합성단계와 관련된 효소들이 존재하지 않음을 알 수 있었다.

영어초록

Vinca alkaloids produced from Catharanthus roseus are one of the most important natural product drugs in treatments of human cancers. These anticancer drugs are derived from coupling of the two monomeric indole alkaloids, catharanthine and vindoline. In order to investigate vindoline biosynthesis, tabersonine-CD3 1a is synthesized to use as a deuterium labeled precursor, which is distinguished clearly from the natural counterpart. We show that these deuterium labeled tabersonine 1a are successfully incorporated into the vindoline biosynthetic pathway to yield three deuterated vindoline intermediates. 16-Hydroxytabersonine-CD3 (m/z 356) 2a, 16-Methoxytabersonine-CD3 (m/z 370) 3a, 16-Methoxy-2,3-dihydro-3-hydroxytabersonine-CD3 (m/z 388) 4a are produced from the cell suspension culture measured by UPLC/MS at 5 and 13 days after feeding tabersonine. The conversion rates from 1a to 2a and 2a to 3a are fast, whereas that from 3a to 4a is much slower. This indicates that the rate determining step among the first three vindoline biosynthesis is the last step. As a result of the slow conversion rate from 3a to 4a, the accumulation level of 16-Methoxytabersonine-CD3 3a is significantly increased up to 13 days. The accumulation ratio among 2a, 3a and 4a is 1, 2 and 0.1 at 5days. However, the peaks of desacetoxyvindoline-CD3 5a, deacetylvindoline-CD3 6a and vindoline-CD37a are not found from the cell extracts even after 13 days of incubation which may indicate no presence of their corresponding enzymes.

참고자료

· 없음