Isoarborinol
|
|
| Namn | |
|---|---|
|
IUPAC namn
5'-Arborin-9(11)-en-3p-ol
|
|
|
Föredraget IUPAC-namn
(3S , 3aS , 5aS , 5bS ,7aR , 9S , 11aS , 13aR , 13bS ) -3a,5a,8,8,11a,13a-hexametyl-3-(propan- 2- yl)-2,3,3a,4,5,5a,5b,6,7,7a,8,9,10,11,11a,13,13a,13b-oktadekahydro-1H- cyklopenta [ a ]krysen- 9-ol |
|
| Andra namn 3p-Arborinol, Arborinol B, Sorghumol
|
|
| Identifierare | |
|
3D-modell ( JSmol )
|
|
| ChEBI | |
| ChemSpider | |
| KEGG | |
|
PubChem CID
|
|
| UNII | |
|
|
|
|
| Egenskaper | |
| C30H50O _ _ _ _ | |
| Molar massa | 426,729 g·mol -1 |
| Utseende | Fast pulver |
|
Om inte annat anges ges data för material i standardtillstånd (vid 25 °C [77 °F], 100 kPa).
|
|
Isoarborinol är en triterpenoid som produceras överallt av angiospermer och anses därför vara en biomarkör för högre växter. Även om ingen isoarborinol-producerande mikrob har identifierats, anses isoarborinol också vara en möjlig biomarkör för marina bakterier , eftersom dess diagenetiska slutprodukt, arboran, har hittats i forntida marina sediment som föregår växternas uppkomst. Viktigt är att isoarborinol kan representera den fylogenetiska kopplingen mellan hopanoler och steroler .
Kemi
Isoarborinol är en pentacyklisk triterpenoid, en klass av isoprenoidföreningar med 30 kolatomer som vanligtvis finns i högre växter. Det är främst en kolvätemolekyl som består av fyra cyklohexanringar, en cyklopentanring, sex metylgrupper, en alkoholgrupp och en isopropylgrupp. Det är strukturellt likt växtcykler i lupenoidserien (inklusive lupeol , betulin och lupan), och skiljer sig främst i positionen för den funktionella isobutylgruppen (placerad på C 21 i cyklopentalringen för isoarborinol och på C 19 för lupenoiderna) . Isoarborinol fungerar sannolikt som en fluiditetsbuffrande komponent i biologiska membran, liknande steroler och hopanoler.
Distribution
Den kända fördelningen av isoarborinol i existerande organismer är övervägande begränsad till ett fåtal angiospermer (t.ex. familjen Gramineae), vilket fick många att se isoarborinol som en biomarkör för högre växter. På 1990-talet presenterade en serie artiklar publicerade av Verena Hauke och kollegor övertygande bevis för existensen av isoarborinol under perm- och triasperioderna baserat på detektering av arboran (den diagenetiska produkten av isoarborinol) i forntida sediment. Dessa geologiska perioder föregår avsevärt den sena juratidens första uppkomst av angiospermer, vilket utesluter möjligheten att isoarborinol producerades av högre växter. Dessutom hade de arboranföreningar som detekterades kolisotopiska signaturer som inte överensstämde med växtursprung, och arboran isolerades dessutom från lakustrina sediment som saknade angiospermer. Sammantaget stöder dessa observationer ett mikrobiellt ursprung för isoarborinol, även om ingen isoarborinolproducerande mikrob ännu har hittats. Den marina heterotrofa bakterien Eudoraea adriatica upptäcktes dock göra adriatikol och eudoraenol, två isomerer av isoarborinol, vilket tyder på att en befintlig isoarborinolproducent kan existera.
Evolutionär betydelse
Enzymet som är ansvarigt för att göra isoarborinol kan representera den evolutionära länken mellan de hopanolproducerande enzymerna i bakterier och de sterolproducerande enzymerna i eukaryoter. Dessa enzymer är en del av klassen terpencyklaser, som cykliserar antingen squalen eller oxidosqualen till fyra- eller femledade ringföreningar genom vägar som går genom olika strukturella konformationer (all-stol eller stol-båt-stol). Varje terpencyklas använder en annan kombination av dessa aspekter för att producera den slutliga polycykliska triterpenoidföreningen, vilket leder till stor variation i vägarna för polycyklisk triterpenoidproduktion.
Skvalen-hopencyklas (SHC) syntetiserar hopanoler och antas generellt ha utvecklats före det sterolproducerande enzymet oxidosqualencyklas (OSC). Medan SHC viker squalen till en femledad ring via en konformation med all stol, viker OSC oxidosqualen till en fyrledad ring via en stol-båt-stol-konformation. Isoarborinolcyklas använder en kombination av dessa aspekter, cykliserar oxidosqualen till en femledad ring via en stol-båt-stol-konformation. Med tanke på den uppenbara mellanliggande naturen hos dess väg (mellan de som används av SHC och OSC), har isoarborinolcyklas föreslagits representera den enzymatiska mellanprodukten av den evolutionära övergången från SHC till OSC. Fylogenetiska analyser av de evolutionära förhållandena mellan terpencyklaser tyder dock på att SHC och OSC avviker från en gemensam förfader, vilket gör den evolutionära betydelsen av isoarborinolcyklas oklar. Även om ingen befintlig mikrob är känd för att producera isoarborinol, öppnar upptäckten av eudoraenolsyntas (som producerar isoarborinolliknande lipider genom en liknande väg som används av isoarborinolcyklas) i E. adriatica dörren för framtida undersökningar av mekanismerna för syntes av polycykliska triterpenoidbiomarkörer och de fylogenetiska förhållandena mellan de involverade enzymerna.
Mått
I befintliga organismer kan isoarborinol hittas i sin intakta form med sin polära hydroxylgrupp. I sediment omvandlas isoarborinol diagenetiskt till sin helt mättade form, arboran. Således måste tekniker utformade för att extrahera och analysera isoarborinol ta hänsyn till kemin hos molekylen som förhörs. Vanliga tillvägagångssätt för att analysera biomarkörföreningar inkluderar att identifiera deras strukturer, kvantifiera deras överflöd och mäta de isotopiska sammansättningarna av deras olika grundämnen (kol, kväve, svavel, etc.).
Extraktion och rening
Isoarborinol kan utvinnas från biologiskt material via Bligh och Dyer, medan arboran kan utvinnas från sedimentära bergarter via lösningsmedelsextraktion . Kolonnkromatografi (ofta högpresterande vätskekromatografi (HPLC)) används för att dela upp lipiderna i olika faser (t.ex. mättade , aromater och polärer ) baserat på deras polariteter. Isoarborinol kommer att eluera med den polära fraktionen och dess alkoholgrupp måste ofta derivatiseras (t.ex. med TMS , TFA eller metanol) innan den kan analyseras. Arboran kommer att eluera med den aromatiska fraktionen och behöver inte derivatiseras före analys.
Analys
Isoarborinol och arboran kan analyseras via gaskromatografi-masspektrometri (GC/MS), under vilken föreningar eluerar baserat på deras fördelningsegenskaper mellan GC-kolonnens mobila och stationära faser, sedan fragmenteras och joniseras, och de resulterande laddade fragmenten separeras baserat på deras massa-till-laddning-förhållanden ( m/z) . Tillsammans används information om de relativa retentionstiderna och masspektramönster för molekyler för att identifiera föreningar av intresse. För isoarborinol derivatiserad med TMS , hittas en karakteristisk massfragmenttopp vid m/z = 241. Alternativt kan isoarborinol och/eller arboran också analyseras via vätskekromatografi-masspektrometri (LC/MS) eller karakteriseras av kärnmagnetisk resonans (NMR) ). Kol- och väteisotopförhållandena i isoarborinol/arboran kan mätas via gaskromatografi kopplad till isotopförhållandemasspektrometri .