Synthesis of Trichothecene Putative Precursors

Nikolakakis, Anastasia (1989). Synthesis of Trichothecene Putative Precursors Mémoire. Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en microbiologie appliquée, 113 p.

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Résumé

Les trichothécènes sont des sesquiterpenes. Le composé intermediaire dans la biosynthèse des trichothécènes est le 6,7- trans farnesyl pyrophosphate qui provient de la condensation de trois molecules de mevalonate. Les trichothécènes sont isolés à partir de sources naturelles mais en majorité ils proviennent de certaines souches de Fungi Imperfecti des genres Fusarium, Myrothecium, Trichothecium, Cephalosporium, Trichoderma et Verticimonosporium. Ces sesquiterpenes ont un squelette tricyclique avec une double liaison entre les carbones 9 et 10 et un époxide entre les positions 12 et 13. L'importance allouée aux trichothécènes est due à leurs qualités biologiques et physiologiques. Ils servent sommes agents fungicides, antibiotiques, antileucémiques, phytotoxiques and neurotoxiques. Récemment la recherche de la biosynthèse des métabolites de Fusarium culmorum et Fusarium graminearum a été augmentée a cause du danger que représentent les toxines qui sont produites dans les grains et dans le maïs. La menace est surtout présente dans l'industrie agricole car l'empoisonnement des animaux de ferme, par ces toxines, cause le rejet de l'alimentation et en conséquence la perte de poids. En cultures liquides, les métabolites majeurs de Fusarium culmorum, sont le 3-acétyldeoxynivalenole et le sambucinole. Presque rien n'est connu de la biosynthèse de ces métabolites sauf que le 6, 7-trans farnesyl pyrophosphate est incorporé dans trichodiene. Trichodiene est le composé bicyclique qui provient de l'isomerization et de la cyclization du 6,7-trans farnesyl pyrophosphate. Les mechanismes responsables de la conversion du 6,7-trans farnesyl pyrophosphate à trichodiene sont bien connues. Plusieurs chercheurs ont montré en utilisant des composés radioactifs, que le trichodiene est incorporé dans les trichothécènes. Zamir et al. (1989) ont récemment confirmé en utilisant des radioisotopes stables, que le trichodiene bicyclique est le précurseur des trichothécènes tricycliques. Afin de préparer un mechanisme, plusieurs précurseurs sont nécessaires pour élucider la biosynthèse des trichothécènes à partir du trichodiene. Certains métabolites ont été isolés en petites quantités par HPLC à partir de milieux du cultures de Fusarium culmorum. Par exemple, le 12,13-époxytrichothécène, l'isotrichodermine et l'apotrichoole ont été identifiés. Zamir et al. ont montré que l'EPT et l'ITD sont des précurseurs de l'ADN et que l'apotrichool est le précurseur du SOL. Pour confirmer les résultats qui ont été obtenus par des expériences utilisant des précurseurs radioactifs, il est nécessaire de démontrer 1 1 incorporation de chaque composé marqué par des radioisotopes stables dans les métabolites majeurs du 3-ADN et du SOL. Par cette voie, la présence de l'isotope dans l'acétyldeoxynivalenole ou le sambucinole peut être confirmé et identifié par la spectroscopie RMN. Donc pour réaliser ces expériences il est nécessaire d'avoir les composés en question en grande quantité et marqués au deutérium. Les manipulations chimiques des différents groupes fonctionnels de trichothécènes permettent la préparation facile de métabolites mineurs en grande quantité, à partir d'autres métabolites qui sont abondants comme l'anguidine ou le verrucarole. C'est la première fois que l' isotrichodermine a été synthétisé en grande quantité, à partir uniquement de l'anguidine en dix étapes avec de hauts rendements. Le 12,13- époxytrichothécène, le composé clé entre trichodiene et les métabolites plus complexes du trichothécène, a été egalement synthétisé en dix étapes seulement et en grande quantité à partir du verrucarole. Antérieurement à ce present travail, l'isotrichodermine n'a jamais été synthétisé. Le 12,13- époxytrichothécène a été obtenu à partir de plusieurs synthèses inefficaces et à faibles rendements. Le 12,13-époxytrichothécène a été utilisé comme materiel de départ pour la synthèse de trois apotrichothécènes: l'apotrichoole, le 2à-apotrichodiol et le 2Bapotrichodiol. A l'aide de ces apotrichothécènes synthétiques il sera possible de comprendre la biosynthèse du SOL car l 'apotrichoole semble être le précurseur du SOL. D'autre part l'EPT et l'ITD synthétiques permettrons d'élucider la biosynthèse de l 'ADN.

Abstract

3-Acetyldeoxynivalenol and sambucinol are the major metabolites isolated from liquid cultures of Fusarium culmorum. To elucidate their biosynthesis, putative precursors were synthesized, radiolabeled with deuterium and tritium. For the first time Isotrichodermin was synthesized in large amounts from anguidine, in only ten high yield reactions. 12, 13- Epoxytrichothecene, the elusive key link between trichodiene and the more complex trichothecene metabolites, was also synthesized in only ten steps and in large amounts from verrucarol. Prior to this Isotrichodermin had never been synthesized. 12,13- Epoxytrichothecene had been obtained via ineff icient total syntheses in numerous low yield reactions. To understand the novel isolations of two apotrichothecene metabolites from culture broths of Fusarium culmorum, 12,13-Epoxytrichothecene was used as the starting material for the synthesis of three apotrichothecenes, namely apotrichool, 2à-apotrichodiol and 28- apotrichodiol. Chemical manipulation of the different functional groups of trichothecenes, allows the facile preparation of otherwise minor metabolites, in large quantities, from other more readily available ones, such as anguidine or verrucarol.

Type de document:	Thèse Mémoire
Directeur de mémoire/thèse:	Zamir, Lolita
Mots-clés libres:	-
Centre:	Centre INRS-Institut Armand Frappier
Date de dépôt:	14 juin 2023 18:22
Dernière modification:	14 juin 2023 18:22
URI:	https://espace.inrs.ca/id/eprint/13526

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