Разнообразие химических структур и биологических свойств растительных алкалоидов

Фитохимические соединения, относящиеся к группе алкалоидов, являются характерными специализированными метаболитами, обладающими многочисленными видами биологической активности. Растения защищаются с помощью этих природных азотсодержащих соединений от многочисленных неблагоприятных факторов окружающей среды. Традиционная и современная системы здравоохранения используют потенциал этих органических соединений для лечения многих заболеваний. Разнообразие их биологических свойств обусловлено различными химическими группами, присоединёнными к центральному структурному фрагменту. Совершенствование методов характеристики этих растительных метаболитов и ферментов, участвующих в их биосинтезе, имеет первостепенное значение для повышения их биологической активности и продуктивности. Кроме того, включение полных или частичных метаболических путей в гетерологичные системы и/или сверхэкспрессия этапов биосинтеза в гомологичных системах в последнее время стали альтернативными и экономически привлекательными методами по сравнению с химическим синтезом. Углублённые исследования путей биосинтеза алкалоидов выявили многочисленные химические модификации, происходящие в процессе превращения алкалоидов. Эти химические реакции включают гликозилирование, ацилирование, восстановление, окисление и метилирование и обычно отвечают за формирование биологической активности алкалоидов. В настоящем обзоре рассматривается группа растительных специализированных метаболитов — алкалоидов — и приводится их краткая классификация, охватывающая основные категории. Особое внимание уделено разнообразию базовых структур растительных алкалоидов, возникающему вследствие ферментативно катализируемых структурных модификаций у отдельных видов растений, а также многообразию их биологических активностей. Кратко обсуждаются роль алкалоидов в защите растений и механизмы их действия. Кроме того, обобщается коммерческое использование растительных алкалоидов и различные области их применения.