EDILSON LEAL DA CUNHA

VIAS BIOSSINTÉTICAS DOS ALCALÓIDES

INTRODUÇÃO

Os estudos sobre os alcalóides começaram em 1817 com a Descoberta do ópio, posteriormente foi descoberta a narcotina por  Robiquet e a estricnina  por Pelletier, esse autor em 1988 definiu os alcalóides como: São moléculas cíclicas que contém N e são verdadeiros metabólitos secundários.

Ocorrem em microrganismos, animais plantas inferiores e superiores cujas principais famílias são: Solanaceae (Hioscianina), Liliaceae (Colchicina), Alcalóides do esporão de centeio em fungos Claviceps purpurea e espécies de Ipomea.

Aplicações terapêuticas: Antihipertensivos, Psicoterápicos, Oncolíticos.

Classificação: os alcalóides são classificados de acordo com a fonte, estrutura química, ou ação farmacológica.

Do ponto de vista econômico, pode-se mencionar os alcalóides indólicos, terpenoídicos vincristina (leucemia) e vinblastina (corio-carcinomas e doença de Hodgkin.) de Catharanthus roseus, com valores de mercado estimados em US$ 6.000 e 12.000/g, respectivamente.

PROPRIEDADES GERAIS DOS ALCALÓIDES

}  Em ambiente natural existem na forma de sais de ácidos orgânicos simples: Málico, tartárico, cítrico ou ácidos incomuns: Quínico, (Chinchona) e meconico (Ópio)

}  Composição química: Porção básica (NH3) + Grupamento funcional, além de C e H todos possuem N, e geralmente O.

}  Os não voláteis são sólidos os voláteis são líquidos e não contem O.

}  São basicamente cristalizáveis

}  São geralmente brancos, insolúveis em água, solúveis em álcool, clorofórmio ou benzeno.

}  São fisiologicamente ativos e alguns extremamente venenosos.

SÍNTESE DOS ALCALÓIDES

}  Síntese total: A partir de elementos como C, H, O.

}  Síntese parcial: O produto final é obtido a partir de substância complexa de origem natural relacionada estruturalmente com o produto final desejado: Ác lisérgico – Ergonovina.

}  São sintetizados no Retículo endoplasmático concentrando-se em vacúolos de locais diferentes de onde foram sintetizados

}  A formação de alcalóides pode ser mais bem descrita como um processo metabólico envolvendo sequências longas ou curtas relacionadas que são iniciadas com substâncias normais e essenciais para o metabolismo da planta e terminam com compostos que não necessariamente servem para esse propósito.

}  O processo de formação dos alcalóides é controlado geneticamente, e dessa forma uma planta produtora de alcalóide é meramente aquela na qual a reação metabólica adicional evoluiu por mutação de um ou mais genes.

}  Os alcalóides são produtos finais estruturalmente complexos de energia necessitando de energia reacional.

}  Como os produtos finais usualmente possuem diversos centros quirais, as sínteses são complicadas, ainda pela exigência de que eles passem por estágios que levarão ao produto com a configuração correspondente ao do produto natural.

}  Usando-se a fórmula estrutural de um alcalóide como protótipo, esforços tem sido feitos no sentido de determinar a porção farmacodinamicamente importante da molécula, variantes sintéticas da estrutura fundamental são preparados e testados até que um único composto ou família é encontrado.

BIOGÊNESE

}  Teoria biogenética: Em condições fisiológicas (pH, Temperatura) a planta usando compostos intermediários elabora todo um grupo de alcalóides e ocasionalmente diversas classes químicas de alcalóides.

}  Os blocos de construção dos alcalóides são os aminoácidos e seus produtos de degradação metabólica, fontes de formaldeidos também estão disponíveis e processos biológicos de desaminação, descarboxilação e oxidação são operativos.

}  Inclui pelo menos um aa e unidades provenientes de piruvato, malonato, mevalonato.

}  Aminoácidos precursores: Ornitina, lisina, fenilalanina, tirosina, triptofano e ácido antranílico.

Ornitina e Lisina: C4N e C5N

ALCALÓIDES DERIVADOS DA ORNITINA E LISINA

Neste grupo estão incluídos os alcalóides com estruturas de pirrolidina, piperidina, pirrolizidina, quinolizidina e piridina.

ALCALÓIDES DERIVADOS DE FENILALANINA E TIROSINA

Possuem uma unidade ArC2N proveniente da fenilalanina ou tirosina os quais provêm do ácido xiquímico com quatro grupos estruturais:

Compostos monocíclicos simples (ArC2N)

O Benzilisoquinolinas (ArC2N - C2Ar)

Da condensação do precursor proveniente do aminoácido com outra unidade estrutural, ArC2 ou ArC1 (proveniente da degradação da cadeia lateral dos aminoácidos aromáticos) resultam estruturas de benzilisoquinolinas (tetra-hidro-benzilisoquinolinas), (ArC2N - C2Ar). No processo biossintético estão envolvidas reacções do tipo acoplamento fenólico e/ou rearranjos do tipo dienona-fenol. Aminoácido precursor pode sofrer alteração da cadeia lateral C3, para formar estruturas monocíclicas simples (ArC2N). 

Isoquinolinas (ArC2N - Ralquilo).

Ocorre condensação do precursor proveniente do aminoácido com unidades alifáticas para formar isoquinolinas (tetra-hidro-isoquinolinas), (ArC2N - Ralquilo).

ALCALÓIDES DE AMARYLLIDACEAE (ArC2N - C1Ar)

            Estes alcalóides ocorrem essencialmente na família das Amaryllidaceae. Derivam de fenilalanina e tirosina via formação de 3,4-di-hidroxibenzaldeído e tiramina, respectivamente. Estas duas unidades condensam e, de metilação subsequente, resulta a O-metilnorbeladina que é o intermediário a partir do qual se formam os alcalóides de amaryllidaceae (ArC2N - C1Ar), segundo 3 acoplamentos diferentes

ALCALÓIDES DERIVADOS DE ÁCIDO ANTRANÍLICO

Neste grupo incluem-se alcalóides com estruturas modificadas do ácido antranílico (aminoácido derivado do ácido xiquímico), que podem condensar com unidades C2 provenientes de malonato (alcalóides do tipo quinolina ou acridina) e/ou com unidades C5 provenientes de mevalonato.

Há metabolitos que não se incluem na classificação anterior uma vez que provêm de outros aminoácidos (glicina e ácido glutâmico) apesar de serem alcalóides segundo a definição de Pelletier. Existem ainda outras estruturas de metabolitos secundários que têm origem poliacetato ou terpenóide e contêm N proveniente de amônia. Estas substâncias são consideradas pseudo-alcalóides (ex. coniina).

CONSIDERAÇÕES FINAIS

A razão pela qual os organismos sintetizam alcalóides não está completamente esclarecida, uma vez que a grande maioria dos aminoácidos são utilizados na síntese de peptideos. Para a formação dos alcalóides os organismos têm de adotar vias biossíntéticas completamente diferentes. Sabe-se, no entanto que a formação de alcalóides pode estar associada à defesa que estes desenvolvem frente ao ataque por parte do meio exterior, como por exemplo, conferindo sabor amargo às espécies que os sintetizam podendo eventualmente afastar predadores. Muitos são conhecidos pelas suas propriedades venenosas (estriquinina), alucinogénicas (ópio) ou terapêuticas (penicilinas).