Benzylisoquinoline alkaloid biosynthesis

Biosíntesis de alcaloides bencilisoquinolínicos

Los alcaloides bencilisoquinolínicos (ABI) son metabolitos especializados con una distribución filogenética antigua pero conservada todavía en clados modernos. Varios de ellos, como la morfina, sanguinerina y berberina tienen importancia en la medicina moderna. En esta revisión se analizan los aspectos más sobresalientes del estado actual de la biosíntesis de ABI. Se han realizado estudios que han permitido conocer la biosíntesis de 22 de estos metabolitos nitrogenados. En su formación participan 43 enzimas agrupadas en oxido-reductasas, transferasas y liasas, que en algunos casos representan ejemplos atípicos de la forma en la que se originó la diversificación del metabolismo secundario, entre ellos proteínas citocromo P450 (CYP450) con actividades catalíticas para la ruta de los ABI, o la enzima norcoclaurina sintasa (NCS) que esta emparentada con proteínas alergénicas de defensa. Así mismo, hay avances genéticos en los que se ha podido caracterizar 30 enzimas, permitiendo conocer procesos de regulación. Otro aspecto interesante es la compartimentación de los sitios de biosíntesis y acumulación de ABI ya que en varios casos están separados espacialmente y en distintas especies o en la misma pueden participar varios tipos de células. Ello ha sugerido el transporte intra e intercelular de los alcaloides, los precursores y de las enzimas, se ha documentado el transporte de berberina entre el citoplasma y las vacuolas del almacenamiento. El panorama de la biosíntesis de ABI se ha construido con los estudios de ejemplares de importancia farmacológica.

INTRODUCCIÓN

Las plantas producen metabolitos secundarios, recientemente renombrados como metabolitos especializados, moléculas que no son ubicuas, y que no están directamente involucradas con los procesos primarios de crecimiento y desarrollo, lo que significa que no son necesarias en el metabolismo primario, pero que cumplen con alguna función ecológica y que toman precursores para su biosíntesis del metabolismo primario (1-4).

Dentro de estos metabolitos especializados se encuentran los alcaloides, cerca de 21, 000 compuestos encontrados hasta hoy en el 20% de la plantas, son moléculas nitrogenadas de bajo peso molecular con una amplia variedad de estructuras químicas y de actividades biológicas (5-8). Algunos de ellos como la vincristina y el taxol son usados como fármacos anticancerígenos y otros más incluyendo a la morfina como potentes analgésicos. Hasta ahora, la razón de ser de los alcaloides en las plantas está justificada por sus implicaciones ecológicas, ya que son barreras químicas contra fitopatógenos (bacterias, hongos y virus) y herbívoros o reservorios de nitrógeno (6, 9).

La importancia de estos compuestos naturales tanto para las plantas como para los humanos ha llamado la atención de varios investigadores.