پژوهشگران به سرپرستی Yasuhiro Igarashi در ژاپن موفق به جداسازی و شناسایی ساختار رودوپیران (Rhodopyran)، یک محصول طبیعی دوحلقه‌ای و پیش‌تر ناشناخته، از سویه Rhodococcus sp. RD066637 شدند. رودوپیران دارای یک اسکلت شیمیایی موسوم به هگزاهیدروسیکلوپنتا[b]پیران کربوکسیله است؛ ساختاری که در میان محصولات طبیعی بسیار نادر محسوب می‌شود.

جداسازی و تعیین ساختار رودوپیران

برای جداسازی این ترکیب، سویه Rhodococcus sp. RD066637 رودوکوکوس در محیط کشت رشد داده شد. سپس محیط کشت با 1-BuOH استخراج و ترکیبات حاصل با استفاده از کروماتوگرافی سیلیکاژل و در ادامه HPLC تهیه‌ای (Preparative HPLC) جداسازی شدند. در نهایت، از 2 لیتر محیط کشت، 22.7 میلی‌گرم رودوپیران به دست آمد.

تعیین ساختار این متابولیت با استفاده از مجموعه‌ای از روش‌های طیف‌سنجی انجام شد. پژوهشگران از طیف‌سنجی جرمی با وضوح بالا (HRMS)، طیف‌سنجی IR و روش‌های مختلف NMR یک‌بعدی و دوبعدی از جمله COSY، HSQC و HMBC استفاده کردند. همچنین ثابت‌های کوپلینگ بین هسته‌های مجاور و همبستگی‌های NOESY برای تعیین پیکربندی نسبی مولکول مورد استفاده قرار گرفتند. با این حال، پیکربندی مطلق رودوپیران همچنان مشخص نشده است.

ساختار شیمیایی غیرمعمول

اهمیت اصلی رودوپیران در نوآوری ساختاری و شیمیایی آن است. محصولات طبیعی دارای اسکلت cyclopenta[b]pyran بسیار کمیاب هستند و این ترکیب ویژگی‌های ساختاری غیرمعمولی را در کنار یکدیگر دارد. رودوپیران شامل یک سیستم دوحلقه‌ای جوش‌خورده، دو گروه کربوکسیل و یک جانشین E-1-پروپنیل است. ترکیب این ویژگی‌ها، رودوپیران را به یک متابولیت طبیعی قابل‌توجه از نظر شیمی ساختاری تبدیل می‌کند.

اهمیت رودوپیران در تحقیقات محصولات طبیعی

در این مطالعه، فعالیت زیستی مشخص و اثبات‌شده‌ای برای رودوپیران گزارش نشده است؛ بنابراین اهمیت اصلی این کشف به کشف یک اسکلت مولکولی نادر و جدید مربوط می‌شود. چنین ترکیباتی می‌توانند به افزایش تنوع شناخته‌شده محصولات طبیعی و درک بهتر مسیرهای بیوسنتزی در میکروارگانیسم‌ها کمک کنند.

این پژوهش همچنین بر ظرفیت Rhodococcus به‌عنوان یک منبع کمتر مورد بررسی قرارگرفته برای کشف متابولیت‌های ثانویه با ساختارهای غیرمعمول تأکید می‌کند. در حالی که جنس Streptomyces برای تولید و کشف بسیاری از محصولات طبیعی شناخته شده است، یافته‌هایی مانند رودوپیران نشان می‌دهند که Rhodococcus نیز می‌تواند منبع ارزشمندی برای شناسایی ترکیبات شیمیایی جدید باشد.

جمع‌بندی

کشف رودوپیران از Rhodococcus sp. RD066637 نمونه‌ای از ظرفیت میکروارگانیسم‌ها برای تولید محصولات طبیعی با اسکلت‌های شیمیایی نادر است. ساختار دوحلقه‌ای خاص، وجود دو گروه کربوکسیل و جانشین E-1-پروپنیل، این ترکیب را از نظر شیمیایی متمایز می‌کند و آن را به موضوعی جالب برای مطالعات بیشتر در زمینه شیمی محصولات طبیعی و بیوسنتز تبدیل کرده است.