Zwischen Düften und Sterolen: Cyclisierung von labdanverwandten Diterpenen als Modellssysteme für die enzymatische Kontrolle von Carbocationskaskaden

Der Zitrusduft entsteht aus dem flüchtigen Monoterpen Limonen, dessen zyklische Natur als miniaturisierte Form der polycyclischen Sterol-Triterpenoide betrachtet werden kann. Insbesondere werden diese Ringe alle aus polyisoprenyl Vorläufern durch Carbocationskaskaden gebildet. Die relevanten Reaktionen werden jedoch durch unterschiedliche Mechanismen initiiert, entweder durch Lysis/Ionisierung einer allylischen Diphosphatesterbindung, wie bei Limonen-Synthasen, oder durch Protonierung eines terminalen Olefins oder Epoxids, wie bei Lanosterol-Synthasen. Labdanverwandte Diterpenoide sind einzigartig in ihrer Nutzung beider Reaktionsarten. Mit über 7000 bekannten Naturstoffen dieser Art erzeugt dieses Paar von Reaktionen eindeutig privilegierte Gerüste, Kohlenwasserstoffrückgrate, aus denen biologische Aktivität leicht abgeleitet wird. Darüber hinaus dienen die relevanten Enzyme als Modellssysteme für die Terpencyclisierung im Allgemeinen. Tatsächlich hat die Untersuchung ihrer enzymatischen Struktur-Funktions-Beziehungen die Bedeutung der Positionierung der katalytischen Base innerhalb der aktiven Stelle zur Spezifizierung der Produktergebnisse hervorgehoben. Im Gegensatz dazu deutet der Vergleich mit den Cyclasen anderer Arten von terpenoidalen Naturstoffen auf neue Entdeckungs- und/oder Ingenieuransätze zur Katalytik derjenigen aus der Biosynthese labdanverwandter Diterpenoide hin.