IZOTOPOWA FRAKCJONACJA WĘGLA 13 C W REAKCJACH BIOTRANSFORMACJI ORAZ ENZYMATYCZNYCH PUBLIKACJE Katarzyna M. Romek Promotorzy: prof. dr hab Piotr Paneth dr Richard Robins Promotor pomocniczy: dr Pierrick Nun Promotorzy: prof. dr hab Piotr Paneth dr Richard Robins Promotor pomocniczy: dr Pierrick Nun Wprowadzenie: Głównym celem projektu jest określenie przyczyn frakcjonacji izotopowej 13 C w produktach pochodzenia naturalnego. Zjawisko to jest spowodowane procesami biologicznymi, zarówno fizycznymi jak i chemicznymi. Uwaga przede wszystkim została skupiona na procesach wprowadzających frakcjonację w związkach roślinnych – alkaloidach i związkach fenolowych – w szczególności grupach O- i N-metylowych. W związku z tym, konwersja glukozy w prekursory (jak na przykład metionina) jest przedmiotem badań. Na potrzeby projektu zostały zastosowane dwa podejścia: pomiary rozkładu izotopowego 13 C oraz badania efektów izotopowych podczas transformacji mikrobiologicznych. Projekt można podzielić na trzy główne zadania: 1. Badania składu izotopowego 13 C w produktach naturalnych Pierwszym z analizowanych zwiazków był Tramadol, który wzbudził ogólnoświatowe zainteresowanie ze względu na prawdopodobieństwo występowania naturalnego. Do tej pory ów zwiazek był jedynie otrzymywany na drodze syntezy chemicznej na potrzeby przemysłu farmaceutycznego. Z uwagi na jego prawdopodobne pochodzenie roślinne oraz strukturę zawierającą grupy O- jak i N-metylowe stał się przedmiotem moich badan i pózniejszych pomiarów izotopowych celem określenia pochodzenia a także określenia ścieżek biosyntetycznych jego powstawania. Kolejnymi związkami jakie wpisują się w problem badawczy są tropina oraz nikotyna z grupy alkaloidów pochodzenia roślinnego. 2. Badania stosunków izotopowych 12 C/ 13 C grup O- i N-metylowych Jak wynika z literatury naukowej stosunki izotopowe 12 C/ 13 C obserwowane w grupach O- i N-metylowych produktów naturalnych są nadzwyczaj niskie. Grupa S-metylowa w L-metioninie pochodząca z jednostki C-1 tetrahydrofolatu, która to została przeniesiona z homocysteiny w szlaku biosyntetycznym metioniny, jest szczególnie interesująca w świetle prowadzonych badań, ponieważ większość reakcji przenienienia w związkach pochodzenia naturalnego odbywa się właśnie na podobnej zasadzie. Dlatego też tak ważnym jest dokładne prześledzenie jej cyklu. Aby stało się to możliwe w badaniach eksperymentalnych stosowane sa dwie metody pomiarowe– irm- 13 C NMR oraz EA-IRMS. 3. Obliczenia teoretyczne Są one bardzo ważnym i cennym wsparciem wyników eksperymentalnych pozwalającym na obszerniejsze wyjaśnienie zjawiska frakcjonacji izotopowej w związkach pochodzenia naturalnego. Enzymy, które są obecnie poddawane modelowaniu teoretycznemu z grupy syntaz, mają szczególne znaczenie w powstawaniu metioniny, ponieważ katalizują one rakcję przeniesienia grupy metylowej, co skutkuje utworzeniem metioniny z homocysteiny. Non-Statistical 13 C Distribution in Alkaloids of the Solanaceae can be Related to the Metabolic Pathway Exploited Katarzyna M. Romeka,b, Gérald S. Remauda, Virginie Silvestrea, Piotr Panethb and Richard J. Robinsa1 From a the EBSI Group, CEISAM, UMR6230, CNRS–University of Nantes, BP 99208, F Nantes, France and b Laboratory for Isotope Effects Studies, Department of Chemistry, Institute of Applied Radiation Chemistry, Technical University, Zeromskiego 116, Łodź, Poland W przygotowaniu Non-Statistical 13 C Distribution in Alkaloids of the Solanaceae can be Related to the Metabolic Pathway Exploited Katarzyna M. Romeka,b, Gérald S. Remauda, Virginie Silvestrea, Piotr Panethb and Richard J. Robinsa1 From a the EBSI Group, CEISAM, UMR6230, CNRS–University of Nantes, BP 99208, F Nantes, France and b Laboratory for Isotope Effects Studies, Department of Chemistry, Institute of Applied Radiation Chemistry, Technical University, Zeromskiego 116, Łodź, Poland W przygotowaniu