テルペン
他にも例は少ないものの様々な結合様式が存在することがわかっている。ただし、head-to-tail condensation以外の結合様式は生化学的には興味深いものの、生物界における分布は多くの場合限定的である(以下に記述するスクアレン合成酵素など例外もある)。
スクアレン合成酵素(SQS)により2つのFPP分子の先端同士が結合(head-to-head condensation)するとC30スクアレンが生成する。スクアレン合成酵素はtrans型IPPSと進化上関連している(アミノ酸配列が相同)。スクアレンはホパノイドやステロール(コレステロールやフィトステロールなど)といったトリテルペンの出発物質となる。スクアレン合成酵素は真核生物ではsqs遺伝子、細菌ではsqsまたはhpnCDE遺伝子にコードされている。head-to-head condensationではtrans型の立体配置しか見つかっていない。一方、ゲラニルゲラニル二リン酸合成酵素(CrtB)はFPPとIPPからジテルペンの基本骨格となるC20ゲラニルゲラニル二リン酸 (GGPP) を合成する。さらに、2つのGGPP分子が結合するとC40フィトエンが生成し、テトラテルペン(カロテノイド)の出発物質となる。GGPP分子の結合はFPP分子の結合と同様先端同士が結合する。実際、スクアレン合成酵素はフィトエン合成酵素から派生したと推測されている。
「テルペン」の語源はテレピン油であるが、実際はテレピン油に限らず多くの植物の精油の主成分である。テルペンは2つ以上のイソプレン単位 (C5) から構成されており、イソプレン単位の数に応じて、それぞれモノテルペン (C10)、セスキテルペン (C15)、ジテルペン (C20)、セステルテルペン (C25)、トリテルペン (C30)、テトラテルペン (C40) と呼ばれる。さらにイソプレン単位が多数重合すれば、天然ゴム(イソプレンゴム)が得られる。
モノテルペンはバラや柑橘類のような芳香を持ち、香水などにも多用される。例えばリモネンはレモンなど柑橘類に含まれる香気成分であり、溶剤や接着剤原料などとしても利用される。メントールは爽やかな芳香を持ち、菓子や医薬品に清涼剤として用いられている。
モノテルペン類よりも大きなテルペノイドには生体において重要な役割(生理活性)を果たすものが多い。例えばトリテルペン類のスクアレンやホパノイド、コレステロール(ステロールの一種)は細胞膜の調整に重要な働きをする。特にステロールは真核生物の細胞膜の維持に必須である。また、植物色素として知られるカロテノイドもテルペノイドの一種である。カロテノイドは光合成生物において受光補助作用をもつ。また抗酸化機能も併せ持つ。同様にビタミンA、D、E、K、コエンザイムQあるいはクロロフィル、ヘム、胆汁酸もテルペノイドに由来する。セスキテルペノイドのアブシジン酸は植物ホルモンとして作用し、ジテルペノイドであるパクリタキセルは抗癌剤として使われる。
また、タンパク質を細胞膜に接着させるために疎水性であるイソプレノイド分子をタンパク質に付加するプレニル化が知られる。
http://www.pnas.org/lookup/doi/10.1073/pnas.1809154115.
↑ Tachibana, Akira; Yano, Yoshihisa; Otani, Shuzo; Nomura, Norimichi; Sako, Yoshihiko; Taniguchi, Makoto (2000-01). “Novel prenyltransferase gene encoding farnesylgeranyl diphosphate synthase from a hyperthermophilic archaeon, Aeropyrum pernix: Molecular evolution with alteration in product specificity” (英語). European Journal of Biochemistry 267 (2): 321–328. doi:10.1046/j.1432-1327.2000.00967.x. http://doi.wiley.com/10.1046/j.1432-1327.2000.00967.x.
↑ Lombard, Jonathan; López-García, Purificación; Moreira, David (2012). “Phylogenomic Investigation of Phospholipid Synthesis in Archaea” (英語). Archaea 2012: 1–13. doi:10.1155/2012/630910.
単環式のモノテルペノイドはほとんどがパラメンタン骨格を持つが、シクロプロパンやシクロブタン、シクロペンタン骨格を持つものも存在する。クリサンテモール(シクロプロパン)、グランジソール(シクロブタン)、ジュニオノン(シクロブタン)が例として挙げられる。におい閾値がもっとも低い化合物として知られるチオテルピネオールも単環式モノテルペノイドである。
シクロペンタン骨格を持つモノテルペノイドはおよそ200種ほど知られており、イリドイドやセコイリドイドに分類されている。イリドイドはイリドミルメクス属 (Iridomyrmex) のアリからはじめて単離された(数少ない非植物由来のテルペノイドである)ことからその名が付けられた。シクロペンタンにピロンが縮環した骨格を持ち、炭素数が5の倍数でないものも含まれる。イリドイドは月経困難症の手当てに使われるセイヨウニンジンボクの果実や、リウマチに効くとされるライオンゴロシなどに含まれる。
シクロヘキサン環を持つ単環性モノテルペンはさらにいくつかのグループに分けられる。炭化水素としてはメンタン、リモネン、フェランドレン、テルピノレン、テルピネン、シメンが最もよく知られている。メンタンは他のものに比べ天然に見出されることは少ない。