THE BIOSYNTHESIS OF CLAVINE ALKALOIDS

Summary

Employing a replacement culture technique, 5–hydroxytryptophan, phenylalanine, phenyllactic acid, tyrosine and tryptophan were tested singly and in combination with succinic acid for their ability to serve as clavine alkaloid precursors. The test organism was a strain of Claviceps originally parasitic upon Pennisetum typhoideum and which produced elymoclavine as its major alkaloid together with small quantities of agroclavine and penniclavine.

Phenylalanine, tyrosine and tryptophan were shown to serve as ergoline precursors of nearly equal efficiency, but alkaloid biosynthesis in the case of all three of these compounds was greatly enhanced by the addition of succinic acid. Phenyllactic acid and 5–hydroxytryptophan apparently did not function as alkaloid precursors.

It is concluded that in this organism the ergoline nucleus is formed from two different types of precursors: (1) an aromatic nucleus which may be derived from phenylalanine, tyrosine or tryptophan, and (2) a compound closely related to succinic acid or at least easily derived from it. The necessity of furnishing the organism with adequate amounts of two different types of moieties may explain some apparent inconsistencies in previous feeding experiments.

Zusammenfassung

Mit Hilfe von Austauschkulturen wurden 5–Hydroxytryptophan, Phenylalanin, Phenyl–Milchsäure, Tyrosin und Tryptophan einzeln und in Kombination mit Bernsteinsäure auf ihr Vermögen, als Vorstufe für Clavin–Alkaloide zu dienen, untersucht. Als Test diente ein Stamm von Claviceps, der ursprünglich parasitisch auf Pennisetum typhoideum wuchs und als Hauptalkaloid Elymoclavin und in kleineren Mengen Agroclavin und Penniclavin bildete.

Phenylalanin, Tyrosin und Tryptophan erwiesen sich als etwa gleich wirksame Vorstufen für Ergolin, jedoch war bei allen dreien die Alkaloidsynthese stark gesteigert, wenn Bernsteinsäure zugegeben wurde. Phenyl–Milchsäure und 5–Hydroxytryptophan wirken anscheinend nicht als Alkaloid–Vorstufe.

Es wird geschlossen, daß in Claviceps der Ergolin–Kern aus 2 verschiedenen Arten von Vorstufen gebildet wird: (1) einem aromatischen Ring, der von Phenylalanin, Tyrosin oder Tryptophan abgeleitet sein mag, und (2) einer Verbindung, die der Bernsteinsäure nahe verwandt ist oder doch leicht daraus abgeleitet werden kann. Die Notwendigkeit, den Organismus mit entsprechenden Mengen zweier verschiedener Vorstufen zu versorgen, mag einige offensichtliche Widersprüche in früheren Versuchen erklären.