β-ситостерин ( бета-ситостерин ) — один из нескольких фитостеринов (растительных стеринов) с химической структурой, сходной со структурой холестерина . Это белый восковой порошок с характерным запахом, один из компонентов пищевой добавки Е499 . Фитостерины гидрофобны и растворимы в спиртах.
β-ситостерин широко распространен в растительном мире . Он содержится в растительном масле , орехах , авокадо и готовых продуктах, таких как заправки для салатов . [2] Olavius algarvensis , вид морских кольчатых червей, преимущественно включает в свои клеточные мембраны ситостерин 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 стеролы обычно полезны, существует редкое аутосомно-рецессивное генетическое заболевание фитостеролемия , которое вызывает чрезмерное всасывание фитостеролов. [7]
Будучи стероидом, β-ситостерин является предшественником анаболического стероида болденона . Ундециленат болденона обычно используется в ветеринарии для стимулирования роста крупного рогатого скота, но он также является одним из наиболее часто злоупотребляемых анаболических стероидов в спорте. Это привело к подозрению, что некоторые спортсмены с положительным результатом теста на болденон ундециленат на самом деле не злоупотребляли самим гормоном, а потребляли пищу, богатую β-ситостерином. [8] [9] [10]
Использование ситостерола в качестве промежуточного химического продукта в течение многих лет было ограничено из-за отсутствия точки химического воздействия на боковую цепь, которая позволяла бы его удалить. Обширные усилия многих лабораторий в конечном итоге привели к открытию микроба псевдомонас , который эффективно осуществлял эту трансформацию. Ферментация расщепляет всю алифатическую боковую цепь по углероду 17, образуя смесь 17-кетопродуктов, включая дегидроэпиандростерон . [11]
Полный синтез β-ситостерина не достигнут. Однако β-ситостерин был синтезирован из стигмастерола 1 , что включает специфическое гидрирование боковой цепи стигмастерола.
На первом этапе синтеза образуется тозилат стигмастерола 2 из стигмастерола 1 (чистота 95%) с использованием p-TsCl, DMAP и пиридина (выход 90%). Затем тозилат 2 подвергается сольволизу при обработке пиридином и безводным МеОН с получением соотношения 5:1 метилового эфира изостигмастерола 3 (выход 74%) к метиловому эфиру стигмастерола 4 , который затем удаляют хроматографией. Стадия гидрирования ранее предложенного синтеза включала катализатор Pd/C и растворитель этилацетат. Однако из-за изомеризации во время гидролиза были протестированы другие катализаторы, такие как PtO 2 , и растворители, такие как этанол. При использовании другого катализатора изменений было мало. Однако этанол препятствовал изомеризации и образованию неидентифицированной примеси с образованием соединения 5 . Последним этапом синтеза является снятие защиты с двойной связи β-кольца 5 с помощью p-TsOH, водного диоксана и нагревания (80 °C) с получением β-ситостерина 6 . Совокупный выход на последних двух стадиях составил 55%, а общий выход синтеза составил 37%. [12]
Регуляция биосинтеза как стеринов, так и некоторых специфических липидов происходит в ходе мембранного биогенеза. [13] С помощью моделей мечения 13C было установлено, что как мевалонатный, так и дезоксиксилулозный пути участвуют в образовании β-ситостерина. [14] Точный механизм образования β-ситостерола варьируется в зависимости от организма, но обычно происходит из циклоартенола . [15]
Биосинтез циклоартенола начинается с того, что одна молекула изопентенилдифосфата (IPP) и две молекулы диметилаллилдифосфата (DMAPP) образуют фарнезилдифосфат (FPP). Две молекулы FPP затем соединяются хвост к хвосту, образуя сквален , тритерпен . Сквален в результате реакции циклизации с 2,3-оксидоскваленом 6 в качестве промежуточного продукта образует циклоартенол.
Двойная связь циклоартенола (соединение 7 на диаграмме) метилируется SAM с образованием карбокатиона, который претерпевает гидридный сдвиг и теряет протон с образованием соединения с метиленовой боковой цепью. Обе эти стадии катализируются стерол-метилтрансферазой C-24 (этап E1 на схеме). Соединение 8 затем катализируется стерол-деметилазой C-4 (E2) и теряет метильную группу с образованием циклоэвкаленола. После этого циклопропановое кольцо открывается циклоэвкаленолциклоизомеразой (Е3) с образованием 10 . Соединение 10 теряет метильную группу и подвергается аллильной изомеризации с образованием грамистерола 11 . Этот этап катализируется стерол-деметилазой C-14 (E4), стерол-Δ14-редуктазой (E5) и стерол-Δ8-Δ7-изомеразой (E6). Последняя метильная группа удаляется стеролдеметилазой (E7) с образованием эпистерола 12 . Эпистерин 12 метилируется SAM с образованием второго карбокатиона, который теряет протон и дает 13 . Этот этап катализируется 24-метиленстерин-С-метилтрансферазой (Е8). Соединение 13 теперь подвергается восстановлению НАДФН и модификации β-кольца с образованием β-ситостерина. Описан альтернативный путь синтеза фитостерола у некоторых животных, ключевым ферментом которого является стеролметилтрансфераза (SMT). [3]