Cyanogent glykosid

De cyanogene glykosidene , de cyanogene glykosidene cyanoglykosider eller er plantetoksiner (fytotoksiner) utbredt, gruppen glykosider . De består av et glykosid, som er kombinasjonen av en alkohol og et karbohydrat (sukker), som i tillegg bærer en nitril- CN- gruppe . Nedbrytningen av sistnevnte ved hydrolyse under påvirkning av visse enzymer frigjør blant annet hydrogencyanid (HCN), et meget giftig stoff også kalt hydrocyansyre (derav navnet cyanogen). Denne prosessen kalles "  cyanogenese  ". De er sekundære metabolitter av planter som spesielt gir planteforsvarsfunksjoner mot deres planteetende eller fytofagiske rovdyr .

Disse forbindelsene, som kan defineres kjemisk som glykosider av a-hydroksinitriler , er avledet fra aminosyrebestanddeler av planter. De er til stede i mer enn 2500 plantearter .

Noen "biosyntetiske typer" cyanogene glykosider ser ut til å ha flere evolusjonære opprinnelser, mens andre ser ut til å ha skjedd bare en gang, og har derfor en distribusjon begrenset til bare noen få beslektede plantetaxa .

Struktur

Cyanogene glykosider er molekyler som består av to elementer: aglykonen, en ikke-karbohydratdel, bestående av cyanohydrin (α-hydroksinitril), stabilisert av et sukker (eller ose), ofte glukose, som utgjør glykonen. Deres struktur er variert, mer enn 60 forskjellige former er kjent, forskjellene oppstår enten fra variasjoner av aglykonen , eller fra ytterligere glykosylering av glykonen. Det sentrale karbonatomet er ofte asymmetrisk , derfor er strukturen kiral og kan forekomme i både R- og S-former ( enantiomerer ).

Med få unntak faller de kjente cyanogene glykosidene i seks grupper, avledet av fem proteinaminosyrer ( valin , isoleucin , leucin , fenylalanin og tyrosin ) og en ikke-proteinaminosyre ( cyclopentenyglycin ).

Hovedgrupper av cyanogene glykosider og deres forløpere og derivater
Forløpere Grunnleggende strukturer Eksempler på derivater
L-Valin - L-Valine.svg
Valine 		Linamarin Linustatin
L-Isoleucin - L-Isoleucine.svg
Isoleucin 		R- Lotaustralin ,
S- Neolotaustralin 		Neolinustatin
L-Leucin - L-Leucine.svg
Leucine 		R- Heterodendrin ,
S- Epiheterodendrin 		Proacacipetaline ,
Cardiospermine ,
Proacaciberin
Syklopentenyglycin R- Deidaclin ,
S- Tetraphylline A 		Taraktofyllin ,
gynokardin
L-fenylalanin - L-fenylalanin.svg
Fenylalanin 		R- Prunasin ,
S- Sambunigrine 		Amygdalin ,
Holocalin ,
Vicianine
D-Tyrosine.svg
Tyrosin 		R- Dhurrine ,
S- Taxifyllin 		Protein ,
Nandinin

Fordeling

Tilstedeværelsen av cyanogene glykosider er blitt anerkjent i minst 2650 arter av planter, i mer enn 550 slekter og 130 familier . Denne påvisningen er avhengig av enkle kolorimetriske tester, men cyanogene forbindelser er faktisk blitt isolert og studert i rundt 475 plantearter, og den kjemiske strukturen til disse forbindelsene er kun publisert i 60 tilfeller. De fleste av de berørte familiene tilhører angiospermene , hovedsakelig dikotyledonene , men det er unntak som Polypodiaceae ( pteridophytes ) og Taxaceae ( gymnosperms ).

Visse cyanogene glykosider har en bred distribusjon og er til stede i mange planter av planter. Således linamarin og lotaustralin er funnet i fem familier: Asteraceae , Euphorbiaceae , linfamilien , Papaveraceae og Fabaceae , mens prunasin er til stede i seks familier ( sisselrotfamilien , Myrtaceae , Rosaceae , Saxifragaceae , Scrophulariaceae og myoporaceae ). Det mest generelle tilfellet er at en bestemt cyanogen forbindelse bare vises i en eller to familier. Omvendt inneholder ofte en gitt familie bare ett eller to karakteristiske glykosider. Dette er for eksempel for Poaceae ( dhurrin ), for Asteraceae ( linamarin ), for Polypodiaceae ( prunasin og vicianin ), for Rosaceae ( amygdalin og prunasin). Denne spesielle fordelingen gir disse forbindelsene en kjemotaksinomisk karakter .

Mange arter av bakterier og sopp har også cyanogene forbindelser, men disse er generelt labile .

I dyreriket synes tilstedeværelsen av cyanogene glykosider å være begrenset til leddyr . Enkelte insekter , ofte med aposematisk farging , kan enten syntetisere disse cyanogene stoffene de novo eller sekvestre dem fra vertsplanter.

Eksempler

Eksempler på cyanogene glykosider i matplanter
Cyanogent glykosid Plantearter
Vernakulært navn Vitenskapelig navn
Amygdalin Mandeltre (mandler) Prunus amygdalus
Dhurrine Sorghum Sorghum bicolor , Sorghum album
Linamarin Cassava Manihot esculenta , Manihot carthaginensis
Lima bønne Phaseolus lunatus
Lotaustralin Cassava Manihot carthaginensis
Lima bønne Phaseolus lunatus
Prunasin Steinfrukt Prunus spp., For eksempel: Prunus avium , Prunus padus ,
Prunus persica , Prunus macrophylla
Taksifyllinje Bambus skudd Bambusa vulgaris

Polymorfisme av cyanogenese hos hvitkløver

Vi har kjent i Europa i nesten et århundre, en genetisk polymorfisme av cyanogenese i forskjellige populasjoner av hvitkløver ( trifolum repens ). Denne polymorfismen, som manifesteres ved frigjøring eller ikke av cyanid i tilfelle skade på vev av planter og under virkningen av det passende enzymet, kontrolleres av to uavhengige gener , Ac og Li.

Ac-genet bestemmer plantens evne til å produsere cyanogene glykosider ( lotaustralin og linamarin ). Disse glykosidene lagres i vakuolene i blad- og stamceller. En plante må ha minst en dominerende Ac- allel for å produsere cyanogene glukosider, noe en homozygot resessiv plante (acac-genotype) ikke gjør.

Genet, Li, bestemmer tilstedeværelsen eller fraværet av enzymet linamarase , som er nødvendig for hydrolyse av cyanogene glykosider og frigjøring av cyanid, og er derfor farligere. Linamarase lagres i veggen til bladepidermale celler, så det er først når cellene brytes ned at enzymet kan komme i kontakt med glykosidene og frigjøring av cyanid kan forekomme. En plante som bærer to recessive alleler av Li-genet (lili genotype) produserer ikke linamarase.

Det er derfor fire forskjellige typer kløver i forhold til deres potensielle toksisitet ved cyanogenese. Den cyanogene fenotypen bestemmes av tilstedeværelsen av en dominerende allel på hvert sted:

Det er først når begge gener er dominerende at en toksisk effekt er mulig. I andre tilfeller er enten glykosidene eller enzymet eller begge fraværende, og planten kan ikke frigjøre cyanid (acyanogenplante).

bruk

Prunasin og amydalin i de friske bladene på mandeltreet eller kirsebærlaurbæren er tradisjonelt sett på som aktive stoffer i urtemedisin . De tillegges bedøvende og antispasmodiske egenskaper i dermatologi.

Fra friske kirsebærlaurbærblader ( Prunus laurocerasus ), som er rike på prunasin (120 til 180 mg / 100 g), tilberedes "kirsebærlaurbær destillert vann", titrert til 100 mg / 100 g Total HCN . Dette preparat ble innskrevet i den franske farmakope (10 th edition) og benyttes som smakstilsetning, krampeløsende og respiratorisk stimulerende.

Merknader og referanser

  1. (in) Hegnauer R., "  cyanogene forbindelser som systematiske markører i Tracheophyta  " , Plant Syst Evol. , vol.  Suppl 1,1977, s.  191-209.
  2. (en) David S. Seigler, “  Cyanogenic Glycosides and Cyanolipids  ” , in Plant Secondary Metabolism , Springer Science & Business Media,1998, 759  s. ( ISBN  9780412019814 , leses online ) , s.  273-299.
  3. (en) Michael Wink, Biochemistry of Plant Secondary Metabolism , t.  2, CRC Press, koll.  "Sheffield Annual Plant Reviews",1999, 374  s. ( ISBN  978-0-8493-4085-7 , leses online ) , s.  79-106.
  4. (no) János Vetter, “  Plant cyanogenic glycosides  ” , Toxicon , vol.  38, n o  1,januar 2000, s.  11-36 ( les online ).
  5. (in) Matthias Lechtenberg, "  Cyanogenesis in Higher Plants and Animals  " , eLS , John Wiley & Sons,juli 2011( DOI  10.1002 / 9780470015902.a0001921.pub2 , abstrakt ).
  6. (in) Mika Zagrobelny Søren Baka Anne Vinther Rasmussen, Bodil Jørgensen, Clas Naumann, Birger Lindberg Møller, "  cyanogenic glycosides and plant-insect interactions  " , Phytochemistry , vol.  65,2004, s.  293–306 ( les online ).
  7. (i) G. Speijers, "  cyanogenic glykosider  " på IPCS INCHEM , internasjonale program for kjemikaliesikkerhet (IPCS) (besøkt 13.12.2016 )
  8. (in) MA Hughes, "  The cyanogenic polymorphism in Trifoliumrepens L. (white clover)  " , Arvelighet , vol.  66,1991, s.  105—115 ( les online ).
  9. "  Variasjon i naturlige populasjoner  " (åpnet 14. desember 2016 ) .
  10. (in) "  Laboratory: Clover Cyanogenesis  " , om kunst og vitenskap , Washington University i St. Louis,september 2012(åpnet 14. desember 2016 ) .
  11. Émilie Lebreton, "  Plants for cutaneous use in children (thesis)  " , Université Joseph Fourier - UFR de pharmacy de Grenoble = (åpnet 15. desember 2016 ) .
  12. Jean Bruneton, farmakognosi, fytokjemi, medisinske planter (4. utg.) , Lavoisier,2009, 1292  s. ( ISBN  978-2-7430-1904-4 , les online ).

Se også

Bibliografi

Eksterne linker