Sarpagan-Ajmalan-Type Indoles：生合成、構造生物学、および化学酵素的有意性

ラウヴォルフィア属、特にラウヴォルフィア・セルペンティーナ・ベントのモノテルペノイドインドールアルカロイドアジマリンの生合成経路。Ex Kurzは、包括的に明らかにされた数少ない経路の1つです。植物アルカロイド生合成研究の進行におけるすべてのステップは、数世代の科学者の努力と技術の進歩によるものです。1970年代にM.H.によって開発された組織および細胞懸濁液培養Zenkは、実験材料として使用するためにアルカロイドと粗酵素の抽出を可能にし、酵素反応ネットワークに関するさらなる研究の基礎を確立しました。in vivo NMRテクノロジーは、1990年代の高磁場Cryo-NMRの発明後の生合成調査で最初に使用されました。少し前に、1988年に、「逆遺伝学」と「高分子結晶学」の適用への道を開いたスリクトシジンシンターゼcDNAの異種発現とともにマイルストーンに到達しました。どちらの方法でも、アジマリン生合成に関与するいくつかのラウヴォルフィア酵素の構造分析を可能にし、酵素メカニズム、基質特異性、および構造活性関係に関する知識を拡大しました。また、合理的な酵素エンジニアリングと代謝ステアリングの扉を開きました。今日、アジマリン生合成の研究の焦点は、「描写」から「利用」にシフトしています。ピクトス・スペングラーゼ・ストリクトシジジンシンターゼ、ストリクトシジングルコシダーゼは、この領域の先駆者として、ラウカフィシングルコシダーゼとともに、「特権構造」と「多様性志向の」シンセを生成するための有用なツールになりました。化学酵素的アプローチにおけるサルパガン - アジマラン型アルカロイドの。

The biosynthetic pathway of the monoterpenoid indole alkaloid ajmaline in the genus Rauvolfia, in particular Rauvolfia serpentina Benth. ex Kurz, is one of the few pathways that have been comprehensively uncovered. Every step in the progress of plant alkaloid biosynthesis research is due to the endeavors of several generations of scientists and the advancement of technologies. The tissue and cell suspension cultures developed in the 1970s by M.H. Zenk enabled the extraction of alkaloids and crude enzymes for use as experimental materials, thus establishing the foundation for further research on enzymatic reaction networks. In vivo NMR technology was first used in biosynthetic investigations in the 1990s following the invention of high-field cryo-NMR, which allowed the rapid and reliable detection of bioconversion processes within living plant cells. Shortly before, in 1988, a milestone was reached with the heterologous expression of the strictosidine synthase cDNA, which paved the way for the application of "reverse genetics" and "macromolecular crystallography." Both methods allowed the structural analysis of several Rauvolfia enzymes involved in ajmaline biosynthesis and expanded our knowledge of the enzyme mechanisms, substrate specificities, and structure-activity relationships. It also opened the door for rational enzyme engineering and metabolic steering. Today, the research focus of ajmaline biosynthesis is shifting from "delineation" to "utilization." The Pictet-Spenglerase strictosidine synthase, strictosidine glucosidase, together with raucaffricine glucosidase, as pioneers in this area, have become useful tools to generate "privileged structures" and "diversity oriented" syntheses, which may help to construct novel scaffolds and to set up libraries of sarpagan-ajmalan-type alkaloids in chemo-enzymatic approaches.