Strukturbestimmung sowie Untersuchung der enzymkatalysierten Hydrolyse von Naturstoffen mit Glycosidstruktur aus der Pflanzengattung Psychotria L

Autor: Faßhuber, Hannes Klaus
Jazyk: němčina
Rok vydání: 2011
DOI: 10.25365/thesis.12779
Popis: Im Rahmen dieser Arbeit sind neun verschiedene Arten der Pflanzengattung Psychotria L. auf Alkaloide als Pflanzeninhaltstoffe untersucht worden. Durch die Isolation und Identifikation dieser Verbindungen können die verwendeten Pflanzenarten in vier unterschiedliche Hauptzweige aufgeteilt werden. Diese resultierende Aufspaltung der Pflanzengattung Psychotria L. stimmt mit denen der genetischen Untersuchung vollständig überein. Das isolierte Glyco-alkaloid Strictosidine, als auch die Vergleichsverbindung Cellobiose, werden durch die isolierten Enzyme CelB und Mandel-glucosidase gleichermaßen hydrolysiert. Der Reaktionsverlauf dieser Reaktionen kann mit Hilfe von kinetischen in situ NMR Messungen beobachtet werden. Die Entstehung der abgespaltenen β-D-Glucose und deren Mutarotation kann in den NMR-Spektren bestimmt werden. Die bei den Umsetzungsreaktionen entstehenden Aglycon-strukturen können nicht bestimmt werden, da sie Umlagerungsreaktionen unterliegen und mit den Enzymen eine kovalente Bindung eingehen. Genaue kinetische Daten können mit den gewonnenen Daten der in situ NMR-Messungen nicht verifiziert werden. Es lassen sich jedoch Aussagen über die niedrigen Reaktionsgeschwindigkeiten und den niedrigen Km-Wert tätigen. STD-NMR-Messungen dieser Reaktionen zeigen, dass der Glucosid-teil der beiden Substanzen, bei dem die hydrolytische Spaltung stattfindet, die stärkste Wechselwirkung mit dem Enzym im aktiven Zentrum eingeht. Im Falle des Strictosidines ist diese Wechselwirkung aufgrund von ausgebildeten vier Wasserstoffbrücken relativ stark, sodass es nur in kleinem Ausmaß zur Dissoziation des Substrates kommt. In der Folge können nur vergleichsweise schwache STD-Signale für diesen Molekülteil detektiert werden. Bei den Ergebnissen einer Dockingsimulationen sind die Distanzen der Aminosäuren, welche die Enzymumsetzungsreaktion katalysieren, in einem chemisch vernünftigen Rahmen. Alle Untersuchungen bestätigen, dass das aktive Zentrum durch die in der Literatur angegeben Aminosäuren aufgebaut wird.
In the present diploma thesis nine different species of the plant genus Psychotria L. have been examined with respect to their containment of alkaloids. Isolation and identification of several natural products lead to a segmentation of Psychotria L. into four main branches of species, which exactly matches the results of genetical examinations. Both, the isolated glyco-alkaloid strictosidine and the analogue compound Cellobiose are hydrolyzed in a similar manner by enzymatic catalysis of the isolated enzymes CelB and almond-glucosidase. The course of these reactions can be observed by kinetic in situ NMR measurements. The formation of the hydrolysed β-D-Glucose and their mutarotation can be monitored in the NMR spectra. However, in case of strictosidine the aglycone also originating from conversion reactions is subjected to rearrangements and furthermore forming covalent bonds with the enzymes. Detailed kinetic data could not be verified by the in situ NMR measurements, but statements can be made on the low reaction rates and the low Km-value. STD-NMR measurements of the reactions show, that the glucoside part of the substances, which is subjected to the hydrolysis, binds most intensively to the active site of the enzymes. In particular, in strictosidine its interaction is quite vigorous due to the existence of four hydrogen bonds, resulting in just minor dissociation of the substrate. This tide binding causes consequently only weak STD signals of this part of the molecule. Results of docking simulations proof the distances between amino acids, which catalyze the enzyme conversion reactions, to be in a chemically reasonable context. All tests confirm the active site being based on amino acids as specified in literature.
Databáze: OpenAIRE
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