龙葵素合成(以α-茄碱和α-卡茄碱为例)是以乙酰辅酶A为底物,途经萜类和甾醇类合成途径,产生胆甾醇,进一步合成茄啶,最终通过糖基化作用得到最终产物。
在萜类途径中,首先以乙酰辅酶A经3-羟基-3-甲基-戊二酰辅酶A还原酶(HMG-CoA还原酶)产生3-羟基-3-甲基-戊二酰辅酶A(HMG-CoA),再进入甲羟戊酸途径合成法尼基焦磷酸(Farnesyl-PP),通过鲨烯合酶(PSS1)催化鲨烯(Squalene)合成,氧化和环化作用催化合成环阿屯醇(Cycloartenol)。
甾醇类合成途径中,环阿屯醇通过多步氧化还原反应合成胆甾醇(Cholesterol)。随后,龙葵素合成酶1(PGA1)和2(PGA2)分别催化胆甾醇 26 位与 22 位碳的羟基化。然后,经过两步氧化、转氨作用、还原作用合成番茄碱,继而合成茄啶。
α-茄碱和α-卡茄碱分别由茄啶半乳糖基转移酶(SGT1)和茄啶葡萄糖基转移酶(SGT2)催化茄啶与糖基连接,合成各自的β型生物碱(β-茄碱和β-卡茄碱),再经茄啶鼠李糖基转移酶(SGT3)催化形成α-茄碱和α-卡茄碱。