مروری جامع بر آلکالوئیدهای ارزشمند تروپانی: اسکوپلامین، آتروپین و هیوسیامین

آلکالوئیدهای تروپانی نظیر اسکوپولامین (c17h21no4)، آتروپین (c17h23no3) و هیوسیامین (c17h23no3) به دلیل فعالیت آنتی کولینرژیک، رقابت با گیرنده های موسکارین و همچنین استفاده در درمان بیماری های مختلف از مهم ترین متابولیت های ثانویه گیاهی در صنعت داروسازی می باشند. آلکالوئیدهای اسکوپولامین، هیوسیامین و آتروپین جزء مهم ترین آلکالوئیدهای تروپانی می باشند که به عنوان داروهای ضد کولیک و اسپاسمولیتیکی در دستگاه گوارش و دفع ادرار مورد استفاده قرار گرفته اند. آلکالوئیدهای تروپانی ترکیبات فیتوشیمیایی طبیعی هستند که در هفت خانواده مختلف گیاهی وجود دارند. این ترکیبات، متابولیت های ثانویه اصلی گیاهان خانواده سولاناسه مانند بذرالبنج (hyoscyamus niger) و شابیزک (atropa belladonna) می باشند. منبع اصلی ماده خام برای تولید آلکالوئیدهای تروپانی در جهان برگ های گیاه duboisia spp. است که حاوی 2 الی 4 درصد آلکالوئید (بیش از 60 درصد آن اسکوپولامین و 30 درصد آن هیوسیامین) می باشد. روش های رایج آنالیز آلکالوئیدهای تروپانی شامل کروماتوگرافی گازی، کرومانوگرافی مایع با کارآیی بالا و الکتروفورز مویینه می باشد، که در حال حاضر کروماتوگرافی مایع متداولترین روش برای آنالیز این ترکیبات است. آنزیم های مختلفی در بیوسنتز آلکالوئیدهای تروپانی دخالت دارند که در این بین nپوتریسین متیل ترانسفراز (pmt)، تروپینون ردوکتاز i و ii و هیوسیامین 6بتا هیدروکسیلاز (h6h) نقش کلیدی دارند. به منظور افزایش بیوسنتز این آلکالوئیدهای مهم، تحقیقات گسترده ای روی دستکاری ژن های بیان کننده آنزیم های کلیدی مسیر بیوسنتزی مانند ژن های pmt و h6h تمرکز شده است. اگرچه برای افزایش کارآیی بیوسنتز این متابولیت ها، تحقیقات بیوتکنولوژیکی و زراعی بسیاری انجام شده است، اما انجام مطالعات بیشتر ضروری است. این مقاله با هدف ارائه مروری جامع بر این نوع آلکالوئیدهای تروپانی ارزشمند نگارش شده است.

A Comprehensive Overview on Valuable Tropane Alkaloids: Scopolamine, Atropine, and Hyoscyamine

Tropane alkaloids such as scopolamine (C17H21NO4), atropine (C17H23NO3) and hyoscyamine (C17H23NO3) are the most important plant secondary metabolites in the pharmaceutical industry due to anticholinergic activity, competition with muscarinic receptors and also treating different human diseases. Scopolamine, hyoscyamine and atropine are the most important tropane alkaloids used as anticoagulants and spasmolytic drugs in the digestive system and urinary excretion. Tropane alkaloids are natural phytochemical compounds, which are present in different plant families. These compounds are the main secondary metabolites in Solanaceae family plants such as Hyoscyamus niger and Atropa belladonna. The main source of raw material for the production of tropane alkaloids in the world is Duboisia spp. leaves which contain 24% alkaloids (more than 60% scopolamine, and 30% hyoscyamine). Common methods of analysis of tropane alkaloids include gas chromatography (GC), highperformance liquid chromatography (HPLC) and capillary electrophoresis (CE), in which liquid chromatography is mostly adopted. Various enzymes involved in the biosynthesis of tropane alkaloids, in which N Putrescine methyltransferase (PMT), tropinone reductase I and II, and hyoscyamine 6betahydroxylase (H6H) have a key role. To increase the biosynthesis of these important alkaloids, many studies were focused on the manipulation of key genes expressing enzymes in the biosynthesis pathway such as pmt and h6h genes. Although many biotechnological and agronomic studies have been done to increase the biosynthesis efficiency of these metabolites, further investigations are necessary. This paper is intended to provide a comprehensive overview of these tropane alkaloids.