การศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างโครงสร้างกับฤทธิ์ทางชีวภาพของฮอร์โมนลอกคราบแมลง

Titleการศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างโครงสร้างกับฤทธิ์ทางชีวภาพของฮอร์โมนลอกคราบแมลง
Publication TypeReport
Year of Publication2000
Authorsสุขสำราญ, อภิชาต
Series Editorพันธุ์อุไร, ประคอง, ยิ่งยงณรงค์กุล บุญเอก, ถาวร อุษาวดี, พัฒนาประทีป ประเสริฐ
Series Title-
Date Published2000
Institutionมหาวิทยาลัยรามคำแหง
City-
Typeโครงการวิจัย
Report NumberBRG4080006
ISBN NumberBRG4080006
Keywords-
Abstract

ได้มีการแยกเอคไดสเตียรอยด์ชนิดใหม่จากเปลือกรากของ Vitex canescens คือ 24-epi-
abutasterone, (24R)-11?,20,24-trihydroxyecdysone และ 11?,20,26-trihydroxyecdysone โดย
สองชนิดหลังเป็นเอคไดสเตียรอยด์ที่มีขั้วสูงมาก คือมีหมู่ไฮดรอกซิลถึง 8 หมู่อยู่ในโมเลกุล และเอคไดส
เตียรอยด์ชนิดหลังสุดมีอยู่เป็นสอง C-25 epimers นอกจากนี้ยังได้แยกเอคไดสเตียรอยด์ที่ทราบโครง
สร้างมาก่อนแล้ว คือ 20-hydroxyecdysone (20-ECD), 24-epi-makisterone A, shidasterone,
calonysterone, turkesterone และ 20,26-dihydroxyecdysone จากพืชชนิดนี้ ได้แยก pterosterone
ซึ่งเป็นส่วนประกอบย่อยออกมาจากเปลือกต้นของ V. glabrata นอกจากนี้ยังได้มีการแสดงให้เห็นว่า
20,26-dihydroxyecdysone อยู่ในลักษณะของสอง C-25 epimers โดยอัตราส่วนของ epimer แตก
ต่างกันตามชนิดของพืชในสกุล Vitex
ได้มีการสังเคราะห์เอคไดสเตียรอยด์ชนิดใหม่หรือหายากเพื่อใช้ในการศึกษาความสัมพันธ์
ระหว่างโครงสร้างกับฤทธิ์ทางชีวภาพ โดยใช้ 20-ECD เป็นสารตั้งต้น จาก 20-ECD ได้มีการ
เตรียม stachysterone C ซึ่งเป็นเอคไดสเตียรอยด์ที่หายาก และนำสารนี้ไปทำ asymmetric
dihydroxylation ได้ 24-epi-abutasterone และ abutasterone ก็สังเคราะห์โดยวิธีเดียวกันนี้ โดยการ
ใช้วิธีการเดียวกัน ได้สังเคราะห์ 20,26-dihydroxyecdysone และสามารถแยก C-25 epimers ทั้ง
สองออกจากกันได้ และได้ศึกษาหาข้อมูลทางสเปกโตรสโกปีอย่างละเอียด ได้มีการสังเคราะห์ 24-
epi-pterosterone อย่าง regioselective นอกจากนี้ เพื่อศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างโครงสร้างกับ
ฤทธิ์ในการเป็นฮอร์โมนลอกคราบของเอคไดสเตียรอยด์ ได้มีการปรับเปลี่ยน oxygen function ที่
ตำแหน่ง 3 และ 6 ของ 20-ECD ให้เป็น 3-oximes และ 3-methoxime และ 6-oximes และ 6-
methoximes แต่ละชนิดอยู่ในรูปของสอง geometric isomers และ ได้มีการเตรียม heterocyclic
esters ของ 20-ECD คือ furan-2-carboxylate, thiophene-2-carboxylate และ pyrrole-2-
carboxylate esters
ได้นำสารที่แยกและสังเคราะห์ได้ไปทดสอบฤทธิ์การเป็นฮอร์โมนลอกคราบโดยใช้ Musca
bioassay ปรากฏว่า abutasterone และ 24-epi-abutasterone มีฤทธิ์ทางชีวภาพใกล้เคียงกัน แต่มี
ฤทธิ์ต่ำกว่า 20-ECD แสดงว่าหมู่ไฮดรอกซิลตำแหน่งที่ 24 ลดฤทธิ์ทางชีวภาพ 20,26-
dihydroxyecdysone ทั้งสอง C-25 epimers แสดงฤทธิ์ทางชีวภาพที่ต่ำกว่า 20-ECD แสดงว่าเมื่อ
เพิ่มหมู่ไฮดรอกซิลเข้าไปที่ตำแหน่ง 26 ของ 20-ECD ทำให้ฤทธิ์ทางชีวภาพลดลง ส่วน
inokosterone ทั้งสอง epimers แสดงฤทธิ์ทางชีวภาพที่แตกต่างกัน ปรากฏว่า pterosterone ซึ่งเป็น
C-25 deoxy analogue ของ 20-ECD แสดงฤทธิ์ทางชีวภาพใกล้เคียงกับ 20-ECD อย่างไรก็ตาม C-
24 epimers ของสารนี้คือ 24-epi-pterosterone มีฤทธิ์ทางชีวภาพต่ำมาก แสดงว่าสเตียริโอเคมี
ของตำแหน่ง 24 ของเอคไดสเตียรอยด์มีบทบาทสำคัญต่อการแสดงฤทธิ์ทางชีวภาพ ได้พบว่าฤทธิ์
การเป็นฮอร์โมนลอกคราบของ 3- และ 6-oximes และ methoximes น่าสนใจมาก ซึ่งจะทำให้ทราบ
ข้อมูลเกี่ยวกับการยึดเกาะของเอคไดสเตียรอยด์ กับ receptor ของแมลงได้ดียิ่งขึ้น ส่วน
heterocyclic esters ของเอคไดสเตียรอยด์ก็แสดงฤทธิ์ทางชีวภาพที่น่าสนใจ สารส่วนใหญ่แสดง
ฤทธิ์ทางชีวภาพที่สูงกว่าอะซีเตตหรือ acyl esters อื่นๆ ผลที่ได้มีคุณค่าต่อการศึกษาความสัมพันธ์
ระหว่างโครงสร้างกับฤทธิ์ทางชีวภาพมาก

A number of novel ecdysteroids, 24-epi-abutasterone, (24R)-11?,20,24-
trihydroxyecdysone and 11?,20,26-trihydroxyecdysone have been isolated and characterized
from Vitex canescens root bark. The latter two compounds are polar ecdysteroids with eight
hydroxyl groups in the molecule and the last ecdysteroids exists as tow C-25 epimers. The
known ecdysteroids, i.e., 20-hydroxyecdysone (20-ECD), 24-epi-makisterone A, shidasterone,
calonysterone, turkesterone and 20,26-dihydroxyecdysone have also been isolated and
identified from plant species. Pterosterone, another known ecdysteroid, has been isolated as
a minor constituent from V. glabrata stem bark. It has been demonstrated that 20,26-
dihydroxyecdysone exists as two C-25 epimers and the epimer ratio varied among the Vitex
species.
In order to study structure-activity relationships, a number of new ecdysteroids have
been synthesized, with 20-ECD as the starting material. Asymmetric dihydroxylation of the
synthesized key intermediate stachysterone C, a rare ecdyssteroid, afforded 24-epi-
abutasterone. A butasterone, the C-24 epimeric ecdysteroid, has also been synthesized. 20,26-
Dihydroxyecdysone has similarly been synthesized and separation of the two C-25 epimers of
this ecdysteroid and detailed spectroscopic studies have been accomplish. Regioselective
synthesis of the rare ecdysteroid 24-epi-pterosterone has been achieved. Two C-25 epimers of
inokosterone have also been synthesized in this study. Also in order to study relationships
between sstructure or ecdysteroid analogues and moulting hormone activity, the oxygen
functions at the 3-and 6-positions of 20-ECD have been replaced by the oxime groups and the
compounds 3-dehydro-2-deoxy-20-hydroxyecdysone 3-oximes and 3-methoximes, and 20-
hydroxyecdysone 6-oximes and 6-methoximes have been prepared. Each of these ecdysteroid
analogues exists as two geometric isomers and each of them has been subjected to biological
activity evaluation. Heterocyclic esters of 20-ECD, i.e., the furan-2-carboxylate, thiophene-2-
carboxylate and pyrrole-2-carboxylate esters have also been prepared.

Musca bioassay has been used to determine moulting hormone actiivity of the isolated
and synthesized ecdysteroids and analogues. Abutasterone and 24-epi-abutasterone exhibited
similar activity but they were significantly less active than 20-CED. The finding indicated that the
presence of a 24-hydroxy1 group in 20-CED resulted in decrease in activity. The two C-25
epimeric 20,26-dihydroxyecdysone showed different activity and they were less active than 20-
hydroxyecdysone, suggesting that an additional hyddroxyl group at the 26-position of 20-ECD
lowered activity. The two epimeers of the C-25 deoxy analogue, inokosterone, also showed
different activity. On the other hand, pterosterone, the C-25 deoxy annalogue of abutasteroone,
exhibited activity comparable to 20-ECD. Hiweverm its C-24 epimer, 24-epi-pterosterone,
exhibited much lower activity. The finding implied that stereochemistry at the 24-position played
an important role in moulting hormone activity. The moulting hormone activity of the 3- and 6-
oxime and methoxime analogues showed interesting activity which provided a better insight into
binding of ecdysteroids to insect receptor. The heterocyclic esters of ecdyssteroids showed
even more interesting results. Most of them exhibited higher activity than the corresponding
acetate or other acyl ester derivatives. Some ester derivatives exhibited even more active than
the parent ecdysteroid, 20-ECD. The results provided valuable informations concerning
structure-activity relationships.

URLhttp://elibrary.trf.or.th/project_content.asp?PJID=BRG4080006
Alternate TitleStructure-activity relationship study of insect moulting hormone.