Φαινυλοπροπανοειδή

Τα φαινυλοπροπανοειδή είναι ποικιλόμορφη οικογένεια οργανικών ενώσεων που συντίθενται στα φυτά, ιδίως από τα αμινοξέα, τη φαινυλαλανίνη και την τυροσίνη. Η ονομασία τους προέρχεται από την εξανθρακική, αρωματική ομάδα του φαινυλίου και την τριανθρακική προπενική ουρά του κουμαρικού οξέος το οποίο είναι το κεντρικό ενδιάμεσο στη βιοσύνθεση των φαινυλοπροπανοειδών. Από το 4-κουμαροϋλ-CoA εκπορεύεται η βιοσύνθεση μυριάδων φυσικών προϊόντων, συμπεριλαμβανομένων των λιγνολών (πρόδρομες ουσίες της λιγνίνης και των φυσικών λιγνοκυτταρινικών πολυμερών, βλ. ξύλωμα, αγρωστώδη κ.α.) φλαβονοειδή, ισοφλαβονοειδή, κουμαρίνες, αυρόνες, στιλβένια, κατεχίνες και φαινυλοπροπανοειδή. Το συστατικό κουμαροϋλίου παράγεται από κιναμωμικό οξύ (ή αλλιώς στα ελληνικά, κινναμικό οξύ). Τα φαινυλοπροπανοειδή βρίσκονται σε όλο το φυτικό βασίλειο, όπου χρησιμεύουν ως βασικά συστατικά σειράς δομικών πολυμερών, παρέχουν προστασία από το υπεριώδες φως, προστατεύουν από φυτοφάγα και παθογόνα και επίσης μεσολαβούν στις αλληλεπιδράσεις φυτών-επικονιαστών ως χρωστικές ουσίες των λουλουδιών, και επίσης αρωματικές (πτητικές) ενώσεις.

 Η φαινυλαλανίνη μετατρέπεται πρώτα σε κινναμικό οξύ με τη δράση του ενζύμου, φαινυλαλανίνη αμμωνία-λυάση (PAL). Μερικά φυτά κυρίως μονοκοτυλήδονα, χρησιμοποιούν την τυροσίνη για να συνθέσουν π-κουμαρικό οξύ μέσω της δράσης του διλειτουργικού ενζύμου, φαινυλαλανίνη/τυροσινική αμμωνία-λυάση (PTAL). Μια σειρά ενζυματικών υδροξυλιώσεων και μεθυλιώσεων οδηγεί τελικά σε κουμαρικό οξύ, καφεϊκό οξύ, φερουλικό οξύ, 5-υδροξυφερουλικό οξύ και σιναπικό οξύ. Η μετατροπή αυτών των οξέων στους αντίστοιχους εστέρες τους παράγει μερικά από τα πτητικά συστατικά των αρωματικών ενώσεων των βοτάνων και λουλουδιών, τα οποία εξυπηρετούν πολλές λειτουργίες όπως π.χ. την προσέλκυση επικονιαστών. Ο κινναμικός αιθυλεστέρας είναι ένα κλασικό τέτοιο παράδειγμα. Η αναγωγή των λειτουργικών ομάδων του καρβοξυλικού οξέος στα κιναμωμικά οξέα προκαλεί παραγωγή σε αντίστοιχες αλδεΰδες, όπως την κινναμαλδεΰδη. Περαιτέρω μείωση παρέχει μονολιγνόλες, συμπεριλαμβανομένης της κουμαρυλικής αλκοόλης, της κωνιφερυλικής αλκοόλης και της σιναπυλικής αλκοόλης, οι οποίες διαφέρουν μόνο ως προς τον βαθμό μεθοξυλίωσής τους. Οι μονολιγνόλες είναι μονομερή που πολυμερίζονται για να δημιουργήσουν διάφορες μορφές λιγνίνης και σουβερίνης, στα ανώτερα φυτά, και οι οποίες χρησιμοποιούνται ως δομικό συστατικό των κυτταρικών τοιχωμάτων τους, είτε στο ξύλωμα είτε στον φλοιό (βλ. σουβερίνη). Τα φαινυλοπροπένια, δηλαδή τα φαινυλοπροπανοειδή με 3-φαινυλοπροπένιο ως μητρική ένωση, προέρχονται επίσης από τις μονολιγνόλες. Παραδείγματα τους περιλαμβάνουν, ευγενόλη, χαβικόλη, σαφρόλη και εστραγκόλη. Αυτές οι ενώσεις είναι τα κύρια συστατικά των διαφόρων αιθέριων ελαίων. Η υδροξυλίωση του κιναμωμικού οξέος στη θέση 4 από την trans-κινναμική 4-μονοοξυγενάση οδηγεί σε π-κουμαρικό οξύ, το οποίο μπορεί περαιτέρω να τροποποιηθεί σε υδροξυλιωμένα παράγωγα όπως την ουμπελιφερόνη. Μια άλλη χρήση του π-κουμαρικού οξέος μέσω του θειοεστέρα του με το συνένζυμο Α, δηλαδή το 4-κουμαροϋλ-CoA, είναι η παραγωγή των χαλκονών. Αυτό επιτυγχάνεται με την προσθήκη 3 μορίων μηλονυλο-CoA και την κυκλοποίησή τους σε μια δεύτερη ομάδα φαινυλίου. Οι χαλκόνες είναι οι πρόδρομες ενώσεις όλων των φλαβονοειδών, μιας ειδικής κατηγορίας, των λεγόμενων φωτοχημικών. Τα στιλβενοειδή, όπως λ.χ. η ρεσβερατρόλη, αποτελούν υδροξυλιωμένα παράγωγα του στιλβενίου. Τα φαινυλοπροπανοειδή και άλλες φαινολικές ενώσεις αποτελούν μέρος της χημικής σύνθεσης της σποροπολενίνης. Αυτή σχετίζεται έντονα με την κουτίνη (ή αλλιώς υμενίνη) και την σουβερίνη (ή αλλιώς φελλίνη). Αυτή η ουσία που βρίσκεται στη γύρη, είναι απίστευτα ανθεκτική στην αποικοδόμηση. Αναλύσεις έχουν αποκαλύψει ένα μείγμα βιοπολυμερών, που περιέχει κυρίως υδροξυλιωμένα λιπαρά οξέα, φαινυλοπροπανοειδή, φαινολικές ενώσεις και ίχνη καροτενοειδών. Πειράματα ιχνηθέτη έχουν δείξει ότι η φαινυλαλανίνη είναι κύρια πρόδρομος ουσία, αλλά συμβάλλουν επίσης και άλλες οργανικές ενώσεις. Είναι πιθανό ότι η σποροπολενίνη να προέρχεται από αρκετές πρόδρομες ενώσεις που συνδέονται χημικά για να σχηματίσουν αυτή την άκαμπτη δομή. Απιόλη Ασαρόνη Χαβικόλη Ντιλαπιόλη Ελεμικίνη Εστραγκόλη Ευγενόλη Μεθυλική ευγενόλη Μυριστικίνη K Hahlbrock, D Scheel (1989). «Physiology and Molecular Biology of Phenylpropanoid Metabolism». Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology 40: 347–69. doi:10.1146/annurev.pp.40.060189.002023.