Henry M. Kissman

Chemical contributions to the mechanism of the biological oxidation of tryptophan.

Die Oxydation von Indol-Derivaten einschließlich Tryptophan durch molekularen Sauerstoff, Autoxydation, Persäuren und Enzyme führt primär zu β-Hydroperoxy-und β-Hydroxy-ψ-indolen. Solche Hydroxyindolenine zeigen folgende charakteristische Reaktionen: 1 In saurem Medium gehen sieintermolekulare oder, falls geeignete Substituenten (zum Beispiel die Alanin-Seitenkette in Tryptophan) vorhanden sind,intra-molekulare Kondensation ein zu Verbindungen vom Eserolin-Typus. 2 Sie addieren unter anderm Wasser (a), Essigsäure (b), Essigsäureanhydrid (c), Persäuren (d, X=Ac, Bz usw.), Wasserstoffsuperoxyd (d, X=H) zu Produkten, die formal hydratisierten Ketonen (a), deren Mono- (b) und Ortho-Azetaten (c) sowie Ketonhydroperoxyden (d) entsprechen. 3 Die oxydative Ringspaltung, die über das Zwischenprodukt (d) erfolgt, ist ein Vorgang, welcher der Lactonbildung aus Ketonen mittels Persäuren und Wasserstoffperoxyd analog ist. Vom chemischen Standpunkt erklärt dieser Mechanismus den biologischen Abbau des Tryptophans zu Formylkynurenin zufriedenstellend. 4 Die Anlagerungsverbindungen von Wasser oder Essigsäure an β-Hydroxy-ψ-indole vom Typ (a) und (b) sind Glykole, die in saurer Lösung, falls Wasserabspaltung erfolgen kann (a R2=H), in Oxindole übergehen oder in alkalischem oder neutralem Medium möglicherweise oxydative Ringspaltung erleiden; ein Seitenweg zu Derivaten des Dioxindols ist möglich, würde aber nicht weiter zu Formylkynurenin führen. Die Bildung von Formylkynurenin aus Tryptophan nach SchemaB würde den enzymatischen Versuchen vonKnox undMehler gerecht. 5 Als dritter Mechanismus (SchemaC in der Übersicht auf Tafel I) für den biologischen Abbau des Tryptophans läßt sich ein β-Hydroperoxy-ψ-tryptophan nicht unbedingt ausschließen. Eine solche Verbindung könnte sich direkt zu Formylkynurenin umlagern. In saurem Medium gehen sieintermolekulare oder, falls geeignete Substituenten (zum Beispiel die Alanin-Seitenkette in Tryptophan) vorhanden sind,intra-molekulare Kondensation ein zu Verbindungen vom Eserolin-Typus. Sie addieren unter anderm Wasser (a), Essigsäure (b), Essigsäureanhydrid (c), Persäuren (d, X=Ac, Bz usw.), Wasserstoffsuperoxyd (d, X=H) zu Produkten, die formal hydratisierten Ketonen (a), deren Mono- (b) und Ortho-Azetaten (c) sowie Ketonhydroperoxyden (d) entsprechen. Die oxydative Ringspaltung, die über das Zwischenprodukt (d) erfolgt, ist ein Vorgang, welcher der Lactonbildung aus Ketonen mittels Persäuren und Wasserstoffperoxyd analog ist. Vom chemischen Standpunkt erklärt dieser Mechanismus den biologischen Abbau des Tryptophans zu Formylkynurenin zufriedenstellend. Die Anlagerungsverbindungen von Wasser oder Essigsäure an β-Hydroxy-ψ-indole vom Typ (a) und (b) sind Glykole, die in saurer Lösung, falls Wasserabspaltung erfolgen kann (a R2=H), in Oxindole übergehen oder in alkalischem oder neutralem Medium möglicherweise oxydative Ringspaltung erleiden; ein Seitenweg zu Derivaten des Dioxindols ist möglich, würde aber nicht weiter zu Formylkynurenin führen. Die Bildung von Formylkynurenin aus Tryptophan nach SchemaB würde den enzymatischen Versuchen vonKnox undMehler gerecht. Als dritter Mechanismus (SchemaC in der Übersicht auf Tafel I) für den biologischen Abbau des Tryptophans läßt sich ein β-Hydroperoxy-ψ-tryptophan nicht unbedingt ausschließen. Eine solche Verbindung könnte sich direkt zu Formylkynurenin umlagern. Im Zusammenhang mit der Erörterung dieser Oxydationsmechanismen werden einige neue Beziehungen und Aspekte im Stoffwechsel des Tryptophans diskutiert.