3. Nhiệm vụ nghiên cứu
1.1.4. Mối liên quan giữa cấu trúc và hoạt tính sinh học [3], [13]
Sesquiterpene (đặc biệt là sesquiterpen lacton) là một nhóm chất quan trọng của sản phẩm tự nhiên thu được từ nhiều loài cây thuốc. Sự đa dạng về cấu trúc cung như các hoạt tính sinh học tiềm năng đa dạng như chống ung thư, chống viêm, chống ung thư, chống sốt rét, kháng virus, kháng khuẩn, kháng nấm... đã và đang được các nhà hóa học quan tâm và nghiên cứu nhiều hơn. Vai trò của các sesquiterpene trong nấm đến các tác động về các vấn đề sức khỏe con người đã được xem xét theo nhiều cách. Do hoạt tính sinh học cao, terpen, và đặc biệt là các sesquiterpene, thường được nghiên cứu như là nguồn nguyên liệu quan trọng trong hóa dược. Mặc dù, các cơ chế chính xác các hoạt tính của sesquiterpen vẫn chưa được nghiên cứu chính xác, nhưng nó đã được ghi nhận một phần thông qua các báo cáo khác nhau được công bố trước đây.
Trong các sesquiterpen, thì sesquiterpen lacton chiếm một địa vị quan trọng trong lĩnh vự nghiên cứu đối với y học và nông nghiệp. Người ta thường tin rằng hoạt tính sinh học của sesquiterpen lacton qua trung gian alkyl hóa của nucleophil qua cấu trúc cacbonyl α, β – bão hòa hoặc α, β, γ - không bão hòa, chẳng hạn như α – CH2 - γ - lacton hoặc vòng cyclopentenon α , β - không bão hòa. Dây nối α, β không bão hòa của vòng lacton hoặc vòng cyclopentenon dễ dàng kết hợp với các nhóm SH, OH, NH của các axit amin và protein nói chung trong vi khuẩn, tuân
theo cơ chế nucleopil. Về bản chất, sự tương tác giữa sesquiterpen lacton và các nhóm thiol protein dẫn đến sự giảm hoạt động của enzyme hoặc gây ra sự gián đoạn của quá trình trao đổi chất và cân bằng oxi hóa khử cực kỳ quan trọng trong tế bào. O O SH H3N COO O O S H3N COO + _ _ + +
Hình 1.8: Sự kết hợp vòng lacton với axit amin
Đa số hợp chất sesquiterpen lacton đều có vị đắng, và mùi vị khó chịu gây ra cảm giác chán ăn của động vật và sâu bọ. Mối quan hệ giữa cấu trúc hóa học và hoạt tính sinh học của sesquiterpen lacton đã được nghiên cứu trong một số hệ thống, đặc biệt là liên quan đến khả năng gây độc tế bào, antifeedant, chống viêm và hoạt tính kháng u. Người ta tin rằng nhóm exo- methylen trên vòng lacton là điều cần thiết cho khả năng gây độc tế bào bởi vì sự thay đổi cấu trúc như bão hòa, hoặc thêm các nhóm methylene dẫn đến sự mất khả năng gây độc tế bào và ức chế khối u. Tuy nhiên, điều đó cũng cho thấy rằng các yếu tố chịu trách nhiệm về khả năng gây độc của sesquiterpen lacton có thể là sự hiện diện của hệ thống O = C - C = CH2, bất kể là vòng lacton hay vòng cyclopentenon. Sau này người ta chứng minh rằng sự hiện diện của các nhóm alkyl tăng cường hơn rất nhiều khả năng gây độc của sesquiterpen lacton. Hơn nữa, có thể khẳng định rằng sự hiện diện của α – CH2 - γ - lacton và vòng cyclopentenon α, β - không bão hòa trong sesquiterpen lacton cần thiết cho chúng trong hoạt động chống khối u trong cơ thể. Nó được xác nhận thông qua các báo cáo được công bố về các loại hoạt tính sinh học khác nhau của sesquiterpen lacton là do sự hiện diện của một trong hai yếu tố: α – CH2 - γ - lacton và vòng cyclopentenone α,β - không bão hòa.
O O O
( ) n
Hình 1.9: Cấu chúc chung của một sesquiterpen lacton
Tóm lại, sự khác biệt trong hoạt tính giữa các sesquiterpen lacton có thể được giải thích bởi sự khác biệt về số lượng các yếu tố alkyl hóa, hình học phân tử, và môi trường hóa học của nhóm SH, OH, NH.
Sự hiểu biết của chúng ta về sinh thái, hóa học của nấm chắc chắn từ sẽ được hưởng lợi từ những kiến thức ngày càng tăng của các tác động của sesquiterpene trên côn trùng và thực vật. Kỹ thuật phân tích tinh vi hơn sẽ cho phép hiểu biết hơn về các tương tác thú vị, phức tạp và cân bằng cao giữa nấm-thực vật-côn trùng. Đồng thời sự hiểu biết sâu sắc hơn về sinh thái hóa học, cơ chế tác động của sesquiterpene chắc chắn sẽ mở ra cửa sổ mới cho các ứng dụng trong các lĩnh vực bảo vệ thực vật, kiểm soát côn trùng và y dược.