Chất chuyển hóa thứ cấp

Chất chuyển hóa thứ cấp là các hợp chất mà thực vật sản xuất ngoài bộ máy cốt lõi của sự tăng trưởng và sinh sản — chúng không cần thiết cho sự sống cơ bản của mọi tế bào nhưng đóng vai trò trung gian trong tương tác của thực vật với môi trường, trong phòng vệ, tín hiệu và bảo vệ. Nhiều trong số chúng là các thành phần có hoạt tính dược lý làm cho thực vật trở thành nguồn thuốc.

Definition

Chất chuyển hóa thứ cấp là các hợp chất hữu cơ được thực vật sản xuất mà không trực tiếp tham gia vào quá trình tăng trưởng, phát triển hoặc sinh sản bình thường, nhưng thường phục vụ các vai trò sinh thái và thường có hoạt tính sinh học được quan tâm trong dược phẩm.

Scope

Chủ đề này bao gồm khái niệm về chuyển hóa thứ cấp (chuyên biệt) ở thực vật, cách nó khác với chuyển hóa sơ cấp, nguồn gốc sinh tổng hợp tổ chức các nhóm hợp chất chính và tại sao các phân tử này lại là trung tâm của dược liệu học sản phẩm tự nhiên. Đây là tài liệu tham khảo về hóa học thực vật, không phải hướng dẫn lâm sàng.

Core questions

• Điều gì phân biệt chuyển hóa thứ cấp với chuyển hóa sơ cấp?
• Các nhóm chất chuyển hóa thứ cấp chính phát sinh từ những con đường sinh tổng hợp nào?
• Tại sao các chất chuyển hóa thứ cấp lại có tầm quan trọng đặc biệt như các hợp chất dẫn đầu trong dược phẩm?

Key concepts

• Chuyển hóa sơ cấp so với chuyển hóa thứ cấp
• Vai trò sinh thái và phòng vệ
• Sản xuất cấu thành so với sản xuất cảm ứng
• Các con đường shikimate, mevalonate, MEP và polyketide
• Đa dạng hóa học từ các tiền chất chung
• Hóa phân loại

Mechanisms

Chất chuyển hóa thứ cấp được xây dựng từ các chất trung gian của quá trình chuyển hóa sơ cấp — acetyl-CoA, axit amin thơm và các đơn vị isoprenoid — được chuyển hướng vào các con đường chuyên biệt. Con đường shikimate cung cấp phenolic và nhiều alkaloid, con đường mevalonate và methylerythritol-phosphate cung cấp terpenoid, và axit amin là tiền chất của hầu hết các khung alkaloid. Quá trình xử lý bằng enzyme, oxy hóa và liên hợp sau đó tạo ra sự đa dạng cấu trúc rộng lớn đặc trưng cho nhóm này. Việc sản xuất thường được điều hòa theo sự phát triển và được kích thích bởi căng thẳng hoặc tấn công, phù hợp với các vai trò sinh thái trong phòng vệ và tín hiệu.

Clinical relevance

Bởi vì rất nhiều loại thuốc là chất chuyển hóa thứ cấp hoặc các dẫn xuất của chúng, nhóm này là nguồn dự trữ chính mà dược lý học sản phẩm tự nhiên khai thác. Mục này giải thích tại sao hóa học thực vật tạo ra các phân tử có hoạt tính y học; nó mang tính mô tả và không phải là cơ sở để chẩn đoán, định liều hoặc quyết định điều trị.

Evidence & guidelines

Bằng chứng ở đây là hóa học và sinh tổng hợp — các nghiên cứu phân lập, làm sáng tỏ con đường và các đánh giá về sản phẩm tự nhiên như nguồn thuốc — hơn là bằng chứng thử nghiệm lâm sàng. Các đánh giá ghi lại sự đóng góp của sản phẩm tự nhiên vào các loại thuốc đã được phê duyệt tóm tắt tầm quan trọng thực tiễn của lĩnh vực này.

History

Sự công nhận rằng thực vật tạo ra các hợp chất ngoài những chất cần thiết cho sự tăng trưởng đã được hình thành rõ ràng vào thế kỷ XX khi các nghiên cứu sinh tổng hợp đã lập bản đồ các con đường liên kết các chất trung gian sơ cấp với các sản phẩm chuyên biệt. Việc coi các hợp chất này có chức năng sinh thái, thay vì chất thải trao đổi chất, đã định hình lại cách hiểu về sự đa dạng và giá trị dược lý của chúng.

Seminal works

• newman-2007
• dewick-2009

Frequently asked questions

Tại sao chúng được gọi là chất chuyển hóa 'thứ cấp'?

Thuật ngữ này phân biệt chúng với các chất chuyển hóa sơ cấp thiết yếu cho sự sống cơ bản của tế bào; chất chuyển hóa thứ cấp không cần thiết cho sự sống sót của mọi tế bào nhưng phục vụ các chức năng chuyên biệt, thường là sinh thái.

Chất chuyển hóa thứ cấp có giống với sản phẩm tự nhiên không?

Trong dược liệu học, các thuật ngữ này trùng lặp rất nhiều: hầu hết các 'sản phẩm tự nhiên' thực vật có hoạt tính dược phẩm là chất chuyển hóa thứ cấp, mặc dù lĩnh vực sản phẩm tự nhiên rộng hơn cũng bao gồm các hợp chất từ vi sinh vật và các sinh vật khác.