Cykliska iminer bildar en allmän klass av kemiska föreningar som inkluderar metaboliter av läkemedel som används för att behandla en mängd olika tillstånd. Särskilt β-karbolinalkaloider har studerats omfattande som läkemedel, visar utmärkt bioaktivitet, och har använts i behandlingar mot högt blodtryck. Dock, trots stor förståelse för biosyntesen som bildar cykliska iminer, nedbrytningen av dessa föreningar är inte väl förstådd. Nu, forskare från University of Tsukuba har isolerat cykliska imin-metaboliserande mikroorganismer från jord, identifierat ett cykliskt imin-metaboliserande enzym, och föreslog sin katalytiska mekanism. Deras resultat publiceras i Naturkommunikation .

En av de enklaste β-karbolinalkaloiderna är harmalin, som är en bioaktiv komponent i den medicinska växten Peganum harmala. Rötterna, frön, blad och bark av P. harmala har använts i traditionell medicin i olika kulturer runt om i världen. Med detta i åtanke, forskarna antog att harmalin som produceras av växterna måste brytas ned av mikroorganismer i den omgivande jorden.

"Vi kunde isolera de harmalin-metaboliserande bakterierna Arthrobacter sp. C-4A från jorden runt rötterna av P. harmala, "förklarar den ledande författaren Toshiki Nagakubo." Därefter det specifika enzym som är involverat i katalysen isolerades från bakterierna, och vi identifierade det som kopparaminoxidas. Detta är första gången en koppling har gjorts mellan kopparaminoxidas och cyklisk iminringöppning. "

Som ett resultat av deras fynd, forskarna föreslog en tvåstegsmekanism för enzymatisk brytning av kol-kväve-dubbelbindningen som är speciell för iminföreningar. Förutom att identifiera kopparaminoxidas som katalysator, laget kunde visa att samma enzym isolerat från olika bakterier hade en liknande effekt på nedbrytning. Med tanke på det stora utbudet av organismer, inklusive människor, som producerar β-karbolinalkaloider, denna utvidgning av den allmänna förståelsen för cyklisk nedbrytning av imin har potential att påverka många forskningsområden.

"Våra fynd tillför en intressant dimension till den nuvarande kunskapen kring kopparaminoxidaser, "förklarar författare Michihiko Kobayashi." Vi hoppas att vår mekanism och överförbarhet av våra observationer gör det möjligt att identifiera ytterligare katalytiska fysiologiska processer och leda till betydande utveckling inom farmakologi. "