Biosíntesis de los alcaloides indólicos. una revisión crítica

Rev. Soc. Quím. Méx. 2004, 48, 67-94

Revisión

Biosíntesis de los alcaloides indólicos. Una revisión crítica
Víctor M. Loyola-Vargas*, Patricia Sánchez-Iturbe, Blondy Canto-Canché, Luis C. Gutiérrez-Pacheco, Rosa M. Galaz-Ávalos y Oscar Moreno-Valenzuela
Unidad de Bioquímica y Biología Molecular de Plantas, Centro de Investigación Científica de Yucatán, Calle 43 No. 130, Colonia Chuburnáde Hidalgo, CP 97200, Mérida, Yuc. Correo electrónico: vmlyola@cicy.mx. Tel. (999)-9813961, fax (999)-9813900 Recibido el 4 de noviembre del 2004; aceptado el 8 de enero del 2004
Resumen. Los alcaloides son uno de los grupos de metabolitos secundarios más diversos encontrados en los organismos vivos. Este grupo incluye alrededor de 12,000 productos, entre los cuales se encuentran los alcaloidesindólicos, alcaloides derivados del triptofano que conforman alrededor de la cuarta parte de todos ellos. Los alcaloides se han reportado en varias familias vegetales, pero principalmente en las Apocinacea, Loganiaceae y Rubiaceae, todas del orden Gentianales. Entre los alcaloides más importantes se tiene a los de tipo bisindólico como la vinblastina, utilizada en el tratamiento del mal de Hodgkin,y a la vincristina empleada en el tratamiento de la leucemia; además de los alcaloides monoterpén-indólicos ajmalicina y serpentina utilizados como agentes antihipertensivos contra las arritmias cardiacas y el mejoramiento de la circulación cerebral. La complejidad de los procesos genéticos, catalíticos y de transporte en la biosíntesis de los alcaloides monoterpén indólicos, es actualmente uno delos retos intelectuales más estimulantes en el área de los metabolitos secundarios. Si bien se requieren más de 50 pasos metabólicos para sintetizar los alcaloides más importantes producidos por C. roseus, hasta ahora solamente se han determinado y caracterizado, en algún grado, 20 de las enzimas requeridas. Faltan aún por elucidar un importante número de pasos metabólicos, para después purificarlas correspondientes enzimas e intentar clonar sus genes. También es necesario elucidar los diversos aspectos de la regulación de la biosíntesis de los alcaloides, tanto en el nivel celular como en el molecular, pero sobre todo determinar cual es su función en las plantas que los producen. En esta revisión se presenta un análisis del estado actual que guarda el conocimiento en las rutas debiosíntesis de los alcaloides monoterpén-indólicos en C. roseus. Abstract. Alkaloids are one of most diverse groups of secondary metabolites found in living organisms. This group includes around 12,000 products, among them we can find indole alkaloids, which are derived from tryptophan and comprise around 25% of all alkaloids. These types of alkaloids are present in several family plants, mainlyApocinaceae, Loganiaceae and Rubiaceae, all of them from the Gentiales order. The most economically important alkaloids are the bisindolics vinblastine, used for treating Hodgkin’s disease, and vincristine, used for children’s leukemia. Furthermore, the monoterpene alkaloids ajmalicine and serpentine are utilized as antihypertensive agents against cardiac arrythmias and the improvement of the brain’sblood circulation. The complexity of the genetic, catalytic and transport processes of the monoterpene indole alkaloid biosynthesis are actually one of the more stimulating intellectual challenges in plant secondary metabolism field. More than 50 metabolic steps are required to synthetize the most important alkaloids in Catharanthus roseus. Until now about only 20 of the 50 enzymes required for theirbiosynthesis have been determined and characterized. Hence, there is still an important number of enzymes that need to be characterized and genes to be isolated and cloned. It is also fundamental to elucidate the regulatory aspects of their biosynthesis, both at the cellular and the molecular level, in order to address the question of their function in the plants producing them. In this review,...