β-ситостерин ( бета-ситостерин ) — один из нескольких фитостеролов (растительных стеролов) с химической структурой , похожей на структуру холестерина . Это белый восковой порошок с характерным запахом, один из компонентов пищевой добавки E499 . Фитостерины гидрофобны и растворимы в спиртах.
β-ситостерин широко распространен в растительном мире . Он содержится в растительном масле , орехах , авокадо и полученных из них готовых продуктах, таких как заправки для салатов . [2] Olavius algarvensis , вид морских кольчатых червей, в основном включает ситостерин в свои клеточные мембраны вместо холестерина, хотя холестерин также присутствует в указанных мембранах. [3]
β-ситостерин изучается на предмет его способности снижать доброкачественную гиперплазию предстательной железы (ДГПЖ) [4] [5] и уровень холестерина в крови . [6]
Хотя растительные стерины обычно полезны, существует редкое аутосомно-рецессивное генетическое заболевание фитостеролемии , которое вызывает чрезмерное поглощение фитостеринов. [7]
Будучи стероидом, β-ситостерол является предшественником анаболического стероида болденона . Болденон ундециленат обычно используется в ветеринарии для стимуляции роста крупного рогатого скота, но он также является одним из наиболее часто употребляемых анаболических стероидов в спорте. Это привело к подозрению, что некоторые спортсмены, у которых результаты тестов на болденон ундециленат оказались положительными, на самом деле не злоупотребляли самим гормоном, а употребляли пищу, богатую β-ситостеролом. [8] [9] [10]
Использование ситостерола в качестве химического промежуточного продукта в течение многих лет было ограничено из-за отсутствия химической точки атаки на боковой цепи, которая позволила бы удалить его. Обширные усилия со стороны многих лабораторий в конечном итоге привели к открытию микроба псевдомонаса , который эффективно осуществлял эту трансформацию. Ферментация переваривает всю алифатическую боковую цепь на углероде 17, давая смесь 17-кетопродуктов, включая дегидроэпиандростерон . [11]
Полный синтез β-ситостерола не был достигнут. Однако β-ситостерол был синтезирован из стигмастерола 1 , что включает специфическое гидрирование боковой цепи стигмастерола.
На первом этапе синтеза из стигмастерола 1 (чистота 95%) образуется тозилат стигмастерола 2 с использованием p-TsCl, DMAP и пиридина (выход 90%). Затем тозилат 2 подвергается сольволизу, поскольку он обрабатывается пиридином и безводным MeOH, что дает соотношение 5:1 метилового эфира i-стигмастерола 3 (выход 74%) к метиловому эфиру стигмастерола 4 , который впоследствии удаляется хроматографией. На этапе гидрирования ранее предложенного синтеза использовались катализатор Pd/C и растворитель этилацетат. Однако из-за изомеризации во время гидролиза были испытаны другие катализаторы, такие как PtO 2 , и растворители, такие как этанол. При использовании другого катализатора изменений было мало. Однако этанол предотвратил изомеризацию и образование неопознанной примеси, что дало соединение 5 . Последним шагом синтеза является снятие защиты двойной связи β-кольца 5 с помощью p-TsOH, водного диоксана и нагревания (80 °C) для получения β-ситостерина 6. Кумулятивный выход для последних двух шагов составил 55%, а общий выход для синтеза составил 37%. [12]
Регуляция биосинтеза как стеролов, так и некоторых специфических липидов происходит во время биогенеза мембран. [13] С помощью 13C-маркировки было установлено, что как мевалонатный, так и дезоксиксилулозный пути участвуют в образовании β-ситостерола. [14] Точный механизм образования β-ситостерола варьируется в зависимости от организма, но, как правило, он происходит из циклоартенола . [15]
Биосинтез циклоартенола начинается с того, что одна молекула изопентенилдифосфата (ИПП) и две молекулы диметилаллилдифосфата (ДМАПФ) образуют фарнезилдифосфат (ФПП). Затем две молекулы ФПП соединяются хвост к хвосту, образуя сквален , тритерпен . Сквален, через реакцию циклизации с 2,3-оксидоскваленом 6 в качестве промежуточного продукта, образует циклоартенол.
Двойная связь циклоартенола (соединение 7 на схеме) метилируется SAM, образуя карбокатион, который претерпевает гидридный сдвиг и теряет протон, образуя соединение с метиленовой боковой цепью. Оба эти шага катализируются стерол C-24 метилтрансферазой (шаг E1 на схеме). Затем соединение 8 катализируется стерол C-4 деметилазой (E2) и теряет метильную группу, образуя циклоэукаленол. После этого циклопропановое кольцо раскрывается циклоэукаленол циклоизомеразой (E3), образуя 10. Соединение 10 теряет метильную группу и подвергается аллильной изомеризации, образуя грамистерол 11 . Этот шаг катализируется стерол C-14 деметилазой (E4), стерол Δ14-редуктазой (E5) и стерол Δ8-Δ7-изомеразой (E6). Последняя метильная группа удаляется стерол деметилазой (E7) с образованием эпистерола 12. Эпистерол 12 метилируется SAM с образованием второго карбокатиона, который теряет протон с образованием 13. Этот шаг катализируется 24-метиленстерол C-метилтрансферазой (E8). Соединение 13 теперь подвергается восстановлению NADPH и модификациям в β-кольце с образованием β-ситостерола. Описан альтернативный путь синтеза фитостерола у некоторых животных, ключевым ферментом, ответственным за это, является стеролметилтрансфераза (SMT). [3]