Berberin

Das Alkaloid Berberin hat ein tetracyclisches Skelett, das von einem Benzyltetetraisochinolinsystem mit dem Einbau eines zusätzlichen Kohlenstoffatoms als Brücke abgeleitet ist. Die Bildung der Berberin-Brücke wird als oxidativer Prozess rationalisiert, bei dem die von S-Adenosylmethionin (SAM) zugeführte N-Methylgruppe zu einem Iminiumion oxidiert wird und eine Zyklisierung des aromatischen Rings aufgrund der Phenolgruppe erfolgt.,

Retikulin ist als unmittelbarer Vorläufer von Protoberberin-Alkaloiden in Pflanzen bekannt. Berberin ist ein Alkaloid aus Tyrosin. L-DOPA und 4-Hydroxypyruvinsäure stammen beide aus L-Tyrosin. Obwohl zwei Tyrosinmoleküle im Biosyntheseweg verwendet werden, wird nur das Phenethylaminfragment des Tetrahydroisochinolinringsystems über DOPA gebildet, die restlichen Kohlenstoffatome stammen von Tyrosin über 4-Hydroxyphenylacetaldehyd. L-DOPA verliert Kohlendioxid, um Dopamin 1 zu bilden. Ebenso verliert 4-Hydroxypyruvinsäure auch Kohlendioxid unter Bildung von 4-Hydroxyphenylacetaldehyd 2., Dopamin 1 reagiert dann mit 4-Hydroxy-Phenylacetaldehyd 2 zu bilden (S)-Norcolaurin 3 in einer Reaktion ähnlich der Mannich-Reaktion. Nach Oxidation und Methylierung durch SAM wird (S)-Retikulin 4 gebildet. (S)-Retikulin dient als zentrales Zwischenprodukt zu anderen Alkaloiden. Anschließend erfolgt eine Oxidation des tertiären Amins und es bildet sich ein Iminiumion 5. In einer mannich-ähnlichen Reaktion ist die Orthoposition zum Phenol nukleophil, und Elektronen werden zur Bildung von 6 geschoben. Produkt 6 unterliegt dann einer Keto-Enol-Tautomerie, um (S)-Scoulerin zu bilden, das dann von SAM zu Form (S)-Tetrahydrocolumbamin 7 methyliert wird., Produkt 7 wird dann oxidiert, um den Methylendioxyring aus dem Orthomethoxyphenol zu bilden, über ein O2 -, NADPH – und Cytochrom P450-abhängiges Enzym, das (S)-Canadin 8 ergibt. (S)-Canadin wird dann oxidiert, um das quartäre Isochinolinium-System von Berberin zu erhalten. Dies geschieht in zwei getrennten Oxidationsschritten, die beide molekularen Sauerstoff erfordern, wobei H2O2 und H2O in den aufeinanderfolgenden Prozessen erzeugt werden.