Tropolone is een natuurlijk product dat voorkomt in verschillende schimmelsoorten en bekend staat om zijn unieke structuur en brede biologische activiteiten. De biosynthese van tropolone stelt wetenschappers al meer dan 70 jaar voor uitdagingen vanwege de complexe moleculaire architectuur. Onderzoek dat in 2020 werd gepubliceerd, loste echter eindelijk het mysterie rond de biogenese van tropolon op.

Tropolone wordt gebiosynthetiseerd via een zeer ongebruikelijke, van polyketiden afgeleide route die meerdere belangrijke enzymatische stappen omvat. Hier is een vereenvoudigd overzicht van het traject:

1. Activering van Shikimate Pathway-metabolieten:

Het proces begint met de activering van twee tussenproducten uit de shikimaatroute, dihydroxybenzoaat (DHB) en tetrahydroxynaftaleen (THN). Enzymen die bekend staan ​​als niet-reducerende polyketidesynthasen (NR-PKS's) zijn verantwoordelijk voor deze activering.

2. Generatie van triazijnzuurlactontussenproduct:

NR-PKS's, met name TplA en TplB, gebruiken de geactiveerde DHB en THN om een ​​triazijnzuurlactontussenproduct te genereren.

3. Ringcontractie en cyclisatie:

Een enzym genaamd TplC initieert een cascade van herschikkingen. Het modificeert het triazijnzuurlacton om ringcontractie te induceren. Daaropvolgende stappen, gekatalyseerd door andere enzymen, bevorderen cyclisatie om het tropolone-ringsysteem te vormen.

4. Aromatische hydroxylatie:

Ten slotte voeren enzymen zoals cytochroom P450-mono-oxygenasen hydroxyleringsreacties uit op het tropolon-scaffold om gehydroxyleerde tropolonen te produceren.

Samenvattend omvat de complexe biosynthese van tropolonen in schimmels de activering van metabolieten van de shikimaatroute, de vorming van triazijnzuurlacton, ringcontractie/cyclisatie en aromatische hydroxylatie. Het onderzoeksteam dat verantwoordelijk was voor deze ontdekking voerde uitgebreide genetische analyses, biochemie en chemische synthese uit om het gedetailleerde traject te ontrafelen. Hun bevindingen werpen licht op de ingewikkelde biochemie van de biosynthese van tropolon en hebben nieuwe wegen geopend voor de verkenning van verwante natuurlijke producten met potentiële farmacologische betekenis.