Вторичные метаболиты

Вторичные метаболиты — это соединения, которые растение производит помимо основного механизма роста и размножения. Они не требуются для базового выживания каждой клетки, но опосредуют взаимодействие растения с окружающей средой, участвуя в защите, сигнализации и протекции. Многие из них являются фармакологически активными компонентами, которые делают растения источником лекарственных средств.

Definition

Вторичные метаболиты — это органические соединения, продуцируемые растениями, которые не участвуют напрямую в нормальном росте, развитии или размножении, но обычно выполняют экологические функции и часто обладают биологической активностью, представляющей фармацевтический интерес.

Scope

Эта тема охватывает концепцию вторичного (специализированного) метаболизма у растений, его отличия от первичного метаболизма, биосинтетические истоки, организующие основные классы соединений, и объясняет, почему эти молекулы занимают центральное место в фармакогнозии природных соединений. Это справочный материал по химии растений, а не клиническое руководство.

Core questions

• Что отличает вторичный метаболизм от первичного?
• Из каких биосинтетических путей возникают основные классы вторичных метаболитов?
• Почему вторичные метаболиты имеют непропорционально большое значение как потенциальные лекарственные средства?

Key concepts

• Первичный и вторичный метаболизм
• Экологические и защитные функции
• Конститутивное и индуцированное производство
• Шикиматный, мевалонатный, МЭФ и поликетидный пути
• Химическое разнообразие из общих предшественников
• Хемотаксономия

Mechanisms

Вторичные метаболиты образуются из промежуточных продуктов первичного метаболизма — ацетил-КоА, ароматических аминокислот и изопреноидных единиц, — которые направляются в специализированные пути. Шикиматный путь питает фенолы и многие алкалоиды, мевалонатный и метилэритритол-фосфатный пути питают терпеноиды, а аминокислоты служат основой большинства алкалоидных скелетов. Ферментативная доработка, окисление и конъюгация затем генерируют широкое структурное разнообразие, характерное для этого класса. Производство часто регулируется на уровне развития и индуцируется стрессом или атакой, что соответствует экологическим ролям в защите и сигнализации.

Clinical relevance

Поскольку так много лекарств являются вторичными метаболитами или их производными, этот класс представляет собой основной резервуар, из которого черпает фармакология природных соединений. Статья объясняет, почему химия растений дает лекарственно активные молекулы; она носит описательный характер и не является основой для диагностики, дозирования или принятия решений о лечении.

Evidence & guidelines

Доказательства здесь носят химический и биосинтетический характер — исследования по выделению, выяснение путей и обзоры природных соединений как источников лекарств, — а не доказательства клинических испытаний. Обзоры, документирующие вклад природных соединений в одобренные лекарства, суммируют практическую значимость этой области.

History

Признание того, что растения производят соединения помимо тех, которые необходимы для роста, оформилось в двадцатом веке, когда биосинтетические исследования картировали пути, связывающие первичные промежуточные продукты со специализированными продуктами. Представление этих соединений как экологически функциональных, а не метаболических отходов, изменило понимание их разнообразия и фармакологической ценности.

Seminal works

• newman-2007
• dewick-2009

Frequently asked questions

Почему их называют «вторичными» метаболитами?

Этот термин отличает их от первичных метаболитов, необходимых для базовой клеточной жизни; вторичные метаболиты не требуются для выживания каждой клетки, но выполняют специализированные, часто экологические, функции.

Являются ли вторичные метаболиты тем же самым, что и природные соединения?

В фармакогнозии эти термины сильно пересекаются: большинство растительных «природных соединений», представляющих фармацевтический интерес, являются вторичными метаболитами, хотя более широкая область природных соединений также включает соединения из микробов и других организмов.