Le immine cicliche formano una classe generale di composti chimici che include i metaboliti dei farmaci usati per trattare un'ampia varietà di condizioni. Gli alcaloidi β-carboline, in particolare, sono stati ampiamente studiati come medicinali, mostrando eccellenti bioattività, e sono stati utilizzati nei trattamenti per l'ipertensione. Però, nonostante la comprensione significativa della biosintesi che forma immine cicliche, la degradazione di questi composti non è ben compresa. Ora, ricercatori dell'Università di Tsukuba hanno isolato dal suolo microrganismi che metabolizzano le immine cicliche, identificato un enzima ciclico che metabolizza le immine, e ne propose il meccanismo catalitico. I loro risultati sono pubblicati in Comunicazioni sulla natura .

Uno dei più semplici alcaloidi β-carbolina è l'armalina, che è un componente bioattivo della pianta medicinale Peganum harmala. Le radici, semi, foglie e corteccia di P. harmala sono state utilizzate nella medicina tradizionale in varie culture in tutto il mondo. Con questo in testa, i ricercatori hanno ipotizzato che l'armalina prodotta dalle piante debba essere degradata dai microrganismi presenti nel terreno circostante.

"Siamo stati in grado di isolare i batteri che metabolizzano l'armalina Arthrobacter sp. C-4A dal terreno intorno alle radici di P. harmala, ", spiega l'autore principale dello studio Toshiki Nagakubo. "Successivamente, il particolare enzima coinvolto nella catalisi è stato isolato dai batteri, e l'abbiamo identificato come rame ammino ossidasi. Questa è la prima volta che viene stabilito un collegamento tra la rame ammino ossidasi e l'apertura dell'anello di immina ciclica".

A seguito delle loro scoperte, i ricercatori hanno proposto un meccanismo in due fasi per la rottura enzimatica del doppio legame carbonio-azoto che è particolare per i composti immine. Oltre a identificare la rame ammino ossidasi come catalizzatore, il team è stato in grado di dimostrare che lo stesso enzima isolato da batteri diversi ha un effetto simile sulla degradazione. Data la vasta gamma di organismi, compresi gli umani, che producono alcaloidi β-carboline, questa espansione della comprensione generale della degradazione ciclica dell'immina ha il potenziale per avere un impatto su molte aree di ricerca.

"I nostri risultati aggiungono una dimensione interessante alle attuali conoscenze sulle ammino ossidasi di rame, "Spiega l'autore corrispondente dello studio Michihiko Kobayashi. "Speriamo che il nostro meccanismo e la trasferibilità delle nostre osservazioni consentano l'identificazione di ulteriori processi fisiologici catalitici e portino a sviluppi significativi in ​​farmacologia".