Alkaloide Biosynthesis

Alkaloida adalah kelompok senyawa organic bahan alam yang bersifat basa karena adanya atom Nitrogen dalam molekul senyawa tersebut yang umumnya terdapat dalam struktur lingkar heterosiklik atau aromatic.

Beberapa contoh senyawa golongan Alkaloida:

 

Klasifikasi Alkaloida

Alkaloida biasanya diklasifikasikan berdasarkan jenis cincin hetero siklik Nitrogennya dan kesamaan sumber asal molekulnya (precursor) yang didasari dengan jalur metabolism.

Berdasarkan jenis cincin heterosiklik Nitrogennya:

1. Alkaloid Piperidin
2. Alkaloid Pirolizidin
3. Alkaloid Piridin
4. Alkaloid Isokuinolin
5. Alkaloid Kuinolin
6. Alkaloid Indol
7. Alkaloid Feniletilamin
8. Dan lain-lain

Berdasarkan prekursornya:

Alkaloid Alisiklik

   Berasal dari asam amino ornitin dan lisin. Contoh: Higrin

Alkaloid Aromatik jenis Fenilalanin

   Berasal dari asam amino fenilalanin, tirosin dan 3,4-dihidrofenilalanin. Contoh: Morfin

Alkaloid Aromatik jenis Indol

   Berasal dari asam amino triptofan. Contoh: Harmin

   

Pada kesempatan ini, kita hanya akan bahas biosintesis morfin, senyawa yang sering digunakan sebagai obat bius...

morfine

Pembentukan senyawa morfin pada tumbuhan dengan fenilalanin/tirosin sebagai prekursor terjadi melalui beberapa tahapan metabolisme, yaitu:

1. Pembentukan 3,4-dihidroksifenilalanin
2. Pembentukan Dopamin dan 3,4-dihidroksifenilasetaldehida
3. Pembentukan (S)-Norlaudanosilina
4. Pembentukan (S)-Retikulina
5. Pembentukan Thebain
6. Pembentukan Morfin

Adapun fenilalanin/tirosin itu sendiri terbentuk dari prekursor eritrosa 4P dengan melewati serangkaian tahap metabolisme sebagaimana Gambar di bawah.

Pembentukan Asam Shikimat (3) dari fosfoenolpiruvat (1) dan eritrosa 4P (2)

Pembentukan Asam Chorismat (4)

Asam Chorismat (4) yang terbentuk selanjutnya mengalami reaksi penataan ulang Cleisen, suatu reaksi perisiklik di mana allyl vinyl ether akan terkonversi menjadi b,g-enone, sehingga membentuk asam Prefenat (5)

Pembentukan Asam Prefenat (5)

Pembentukan Fenilpiruvat (6) dan 4-hidroksifenilpiruvat (7)

Fenilpiruvat (6) dan 4-hidroksifenilpiruvat (7) selanjutnya mengalami transaminasi reduktif sehingga membentuk Fenilalanin (8) dan Tirosin (9)

Pembentukan Fenilalanin (8) dan Tirosin (9)

Pembentukan 3,4-dihidroksifenilalanin (10)

3,4-dihidroksifenilalanin (10) terbentuk dari hidroksilasi tirosin (9) dengan O2 yang melibatkan enzim Tyrosine-3-monooxygenase; kofaktor tetrahydrobiopterin (THB); dan katalis Fe (II)

Pembentukan Dopamin (11) dan 3,4-dihidroksifenilasetaldehida (13)

Sebagian 3,4-dihidroksifenilalanin (10) yang terbentuk dengan adanya basa dan enzim L-DOPA decarboxylase akan membentuk senyawa dopamin (11) disertai dengan pelepasan karbondioksida (CO2)

Sebagian 3,4-dihidroksifenilalanin (10) lainnya dengan aktivitas enzim 3,4-dihydroxyphenylalanine transaminase dan NAD+ mengalami deaminasi oksidatif membentuk 3,4-dihidroksifenilpiruvat (12) yang selanjutnya dengan adanya basa dan enzim 3,4-dihydroxyphenylpyruvate decarboxylase membentuk 3,4-dihidroksifenilasetaldehida (13) disertai pelepasan CO2

 

Pembentukan (S)-Norlaudanosilina (16)

Dopamin (11) mengalami reaksi kondensasi Mannich dengan 3,4-dihidroksifenilasetaldehida (13) dan adanya enzim (S)-Norlaudanosoline synthase sehingga membentuk (S)-Norlaudanosolina (16)

Pembentukan (R)-Retikulina (17)

       (S)-Norlaudanosolina (16) kemudian secara bertahap mengalami 3 kali reaksi metilasi membentuk (S)-Retikulina (S-17) dengan S-Adenosyl methionine sebagai sumber metil dan adanya enzim: (I) (S)-Norlaudanosoline 6-O-Methyltransferase; (II) 6-O-Methyl-(S)-Norlaudanosoline-N-Methyltransferase; dan (III) 6-O-Methyl-(S)-Laudanosoline-4'-O-Methyltransferase.

       Diikuti dengan isomerasi (S)-Retikulina (S-17) menjadi (R)-Retikulina (R-17) yang melibatkan  enzim: (I) 1,2-dehydroreticuline synthase; dan (II) 1,2-dehydroreticuline reductase

Pembentukan Thebain (20)

(R)-Retikulina (R-17) yang terbentuk selanjutnya mengalami siklisasi disertai pelepasan H2 dan H2O yang melibatkan suasana asam (H+), NADPH dan tiga enzim, yaitu (I) Salutaridine Synthase; (II) Salutaridine NADPH-7-oxidoreductase; dan (III) Thebain Synthase.

Pembentukan Morfin (23)

Kedua gugus metil pada dua gugus metoksi Thebain didemetilasi dengan bantuan enzim (I) Thebain 6-O-Demethylase; (II) Codeinone Reductase; dan (III) Codeine O-Demethylase sehingga terbentulah MORFIN.