Biosintesi della berberina
La berberina alcaloide ha uno scheletro tetraciclico derivato da un sistema benziltetraidroisochinolina con l’incorporazione di un atomo di carbonio extra come ponte. La formazione del ponte di berberina è razionalizzata come un processo ossidativo in cui il gruppo N-metile, fornito da S-adenosil metionina (SAM), viene ossidato a uno ion iminio e una ciclizzazione all’anello aromatico avviene in virtù del gruppo fenolico.,
La reticolina è conosciuta come il precursore immediato degli alcaloidi della protoberberina nelle piante. La berberina è un alcaloide derivato dalla tirosina. L-DOPA e acido 4-idrossipiruvico provengono entrambi da L-tirosina. Sebbene due molecole di tirosina siano utilizzate nella via biosintetica, solo il frammento di fenetilammina del sistema ad anello tetraidroisochinolina si forma tramite DOPA, gli atomi di carbonio rimanenti provengono dalla tirosina tramite 4-idrossifenilacetaldeide. L-DOPA perde anidride carbonica per formare dopamina 1. Allo stesso modo, l’acido 4-idrossipiruvico perde anche anidride carbonica per formare 4-idrossifenilacetaldeide 2., La dopamina 1 reagisce quindi con 4-idrossi-fenilacetaldeide 2 per formare (S)-norcolaurina 3 in una reazione simile alla reazione di Mannich. Dopo l’ossidazione e la metilazione da parte di SAM, (S)-si forma la reticolina 4. (S) – la reticolina funge da intermedio fondamentale per altri alcaloidi. Si verifica quindi l’ossidazione dell’ammina terziaria e si forma uno ion di iminio 5. In una reazione simile a Mannich la posizione orto al fenolo è nucleofila e gli elettroni vengono spinti a formare 6. Il prodotto 6 poi subisce il tautomerism del cheto-enol per formare (S)-scoulerine, che poi è metilato dal SAM per formare (S)-tetraidrocolumbamine 7., Il prodotto 7 viene quindi ossidato per formare l’anello metilendiossi dall’orto-metossifenolo, attraverso un enzima O2-, NADPH – e citocromo P450-dipendente, dando (S)-canadina 8. (S)-la canadina viene quindi ossidata per dare il sistema di isochinolinio quaternario di berberina. Ciò avviene in due fasi di ossidazione separate, entrambe che richiedono ossigeno molecolare, con H2O2 e H2O prodotti nei processi successivi.