ﻣﺮوري ﺟﺎﻣﻊ ﺑﺮ آﻟﮑﺎﻟﻮﺋﯿﺪﻫﺎي ارزﺷﻤﻨﺪ ﺗﺮوﭘﺎﻧﯽ: اﺳﮑﻮﭘﻼﻣﯿﻦ، آﺗﺮوﭘﯿﻦ و ﻫﯿﻮﺳﯿﺎﻣﯿﻦ

A Comprehensive Overview on Valuable Tropane Alkaloids: Scopolamine, Atropine, and Hyoscyamine

آلكالوئيدهاي تروپاني نظير اسكوپولامين (C17H21NO4)، آتروپين (C17H23NO3) و هيوسيامين (C17H23NO3) به دليل فعاليت آنتي‌كولينرژيك، رقابت با گيرنده‌هاي موسكارين و همچنين استفاده در درمان بيماري‌هاي مختلف از مهم‌ترين متابوليت‌هاي ثانويه گياهي در صنعت داروسازي مي‌باشند. آلكالوئيدهاي اسكوپولامين، هيوسيامين و آتروپين جزء مهم‌ترين آلكالوئيدهاي تروپاني مي‌باشند كه به عنوان داروهاي ضد‌كوليك و اسپاسموليتيكي در دستگاه گوارش و دفع ادرار مورد استفاده قرار گرفته‌اند. آلكالوئيدهاي تروپاني تركيبات فيتوشيميايي طبيعي هستند كه در هفت خانواده مختلف گياهي وجود دارند. اين تركيبات، متابوليت‌هاي ثانويه اصلي گياهان خانواده سولاناسه مانند بذرالبنج (Hyoscyamus niger) و شابيزك (Atropa belladonna) مي‌باشند. منبع اصلي ماده خام براي توليد آلكالوئيدهاي تروپاني در جهان برگ‌هاي گياه Duboisia spp. است كه حاوي 2 الي 4 درصد آلكالوئيد (بيش از 60 درصد آن اسكوپولامين و 30 درصد آن هيوسيامين) مي‌باشد. روش‌هاي رايج آناليز آلكالوئيدهاي تروپاني شامل كروماتوگرافي گازي، كرومانوگرافي مايع با كارآيي بالا و الكتروفورز مويينه مي‌باشد، كه در حال حاضر كروماتوگرافي مايع متداولترين روش براي آناليز اين تركيبات است. آنزيم‌هاي مختلفي در بيوسنتز آلكالوئيدهاي تروپاني دخالت دارند كه در اين بين N-پوتريسين متيل ترانسفراز (PMT)، تروپينون ردوكتاز I و II و هيوسيامين 6-بتا هيدروكسيلاز (H6H) نقش كليدي دارند. به منظور افزايش بيوسنتز اين آلكالوئيدهاي مهم، تحقيقات گسترده‌اي روي دستكاري ژن‌هاي بيان‌كننده آنزيم‌هاي كليدي مسير بيوسنتزي مانند ژن‌هاي pmt و h6h تمركز شده است. اگرچه براي افزايش كارآيي بيوسنتز اين متابوليت‌ها، تحقيقات بيوتكنولوژيكي و زراعي بسياري انجام شده است، اما انجام مطالعات بيشتر ضروري است. اين مقاله با هدف ارائه مروري جامع بر اين نوع آلكالوئيدهاي تروپاني ارزشمند نگارش شده است.

Tropane alkaloids such as scopolamine (C17H21NO4), atropine (C17H23NO3) and hyoscyamine (C17H23NO3) are the most important plant secondary metabolites in the pharmaceutical industry due to anticholinergic activity, competition with muscarinic receptors and also treating different human diseases. Scopolamine, hyoscyamine and atropine are the most important tropane alkaloids used as anticoagulants and spasmolytic drugs in the digestive system and urinary excretion. Tropane alkaloids are natural phytochemical compounds, which are present in different plant families. These compounds are the main secondary metabolites in Solanaceae family plants such as Hyoscyamus niger and Atropa belladonna. The main source of raw material for the production of tropane alkaloids in the world is Duboisia spp. leaves which contain 2-4% alkaloids (more than 60% scopolamine, and 30% hyoscyamine). Common methods of analysis of tropane alkaloids include gas chromatography (GC), high-performance liquid chromatography (HPLC) and capillary electrophoresis (CE), in which liquid chromatography is mostly adopted. Various enzymes involved in the biosynthesis of tropane alkaloids, in which N- Putrescine methyltransferase (PMT), tropinone reductase I and II, and hyoscyamine 6-beta-hydroxylase (H6H) have a key role. To increase the biosynthesis of these important alkaloids, many studies were focused on the manipulation of key genes expressing enzymes in the biosynthesis pathway such as pmt and h6h genes. Although many biotechnological and agronomic studies have been done to increase the biosynthesis efficiency of these metabolites, further investigations are necessary. This paper is intended to provide a comprehensive overview of these tropane alkaloids.