植物三萜皂苷生物合成途径及调控机制研究进展

三萜皂苷是一类天然存在的结构多样的三萜苷类化合物,广泛分布于植物中.三萜皂苷不仅是植物抵御病原微生物和食草动物的防御化合物,还具有多种药理活性,被广泛应用在医药、日化、食品、农业等领域.近年来,随着科学技术的发展和研究的深入,植物三萜皂苷生物合成途径的基本框架及调控机制研究已经取得了一定的进展.植物三萜皂苷种类繁多、结...     

大肠杆菌异源合成三萜化合物研究进展和前景分析

三萜化合物具有可观的药用价值和经济价值,但是目前的生产过程复杂、产量低,利用微生物异源合成三萜化合物已成为当前研究趋势,大肠杆菌作为常用萜类合成底盘细胞具有异源合成三萜化合物及其前体的天然优势和研究前景。对三萜化合物微生物异源合成研究进展进行了综述,从三萜化合物合成代谢途径、关键酶的特点及大肠杆菌三萜表达模块和底盘细胞适配三个方面对该途径进行了阐述和分析,针对实现大肠杆菌高效合成三萜类化合物所需要解决的基础问题进行讨论,为扩展大肠杆菌作为三萜化合物合成底盘细胞提供建议和前景分析。     

P450酶在植物三萜化合物生物合成中的催化与调控

植物三萜化合物是一类具有6个C₅异戊二烯单元的高附加值天然化合物,具有抗炎、护肝、抗肿瘤、抗氧化和降血压等重要药理活性。在三萜化合物生物合成过程中,细胞色素P450酶通过引入羟基、羧基、羰基以及环氧基等官能团,为丰富三萜结构的多样性起到了重要的作用。然而,目前P450酶底物催化特异性机制仍不清晰,异源底盘细胞中表达率低、与细胞色素氧化还原酶(CPR)的适配性差限制了其在植物三萜化合物微生物异源合成中的应用。本文系统地介绍了植物三萜化合物的合成途径、P450酶的催化系统组成和催化机制。通过P450酶的理性与非理性的分子改造,P450酶及其CPR的适应性匹配以及关键代谢途径的区室化研究,以期为P450酶在高效合成三萜化合物的应用提供研究思路。     

植物三萜皂苷生物合成中关键后修饰酶研究进展

三萜皂苷是由三萜苷元、糖基、糖醛酸等组成的C30萜类化合物,是许多药用植物的主要活性成分,具有广泛的药理作用。三萜皂苷的生物合成包括前体和三萜皂苷骨架的形成以及调控皂苷结构多样性的后修饰。三萜皂苷的后修饰包括三萜骨架的氧化/羟基化和糖基化,分别由不同超基因家族编码的细胞色素P450单加氧酶和糖基转移酶进行催化。三萜皂苷通过后修饰最终可形成多种单体皂苷。目前,已在少数植物中识别和确认了个别与三萜皂苷生物合成相关的关键后修饰酶,发现了部分很可能参与后修饰过程的候选基因。该文就近年来国内外有关三萜皂苷生物合成途径关键后修饰酶的研究进行综述,为进一步开展相关研究和对合成精细途径的解析提供参考。     

白酒草属植物化学成分研究进展

综述了近年来白酒草属植物化学成分的研究概况,主要包括三萜及其皂苷类、二萜及其苷类、黄酮类、鞘脂、γ-吡喃酮类化合物等化学成分,该属植物所含三萜皂苷的结构特征以及天然产物研究中较为少见的芹糖的波谱特征.     

三叶木通转录组分析及三萜皂苷生物合成途径关键酶基因的发掘

为了解三叶木通(Akebia trifoliata(Thunb.)Koidz.)的三萜皂苷合成途径及其关键酶,本研究对其花、叶、根、茎进行转录组测序,组装获得了57.25 Gb数据,含140 859个unigenes,序列平均长度为1350 bp。KEGG代谢通路富集结果显示,517个unigenes参与三萜皂苷合成相关的3条代谢途径,其中415个unigenes编码三萜皂苷生物合成途径的19个关键酶。对三萜皂苷生物合成过程中的关键酶角鲨烯环氧酶(SE)进行序列分析和同源建模,发现其具有保守的底物结合结构域。将三叶木通茎与花、叶、根的基因表达水平进行比较,发现茎与根相比较其上调基因数目最多,其中295个差异表达基因(DEGs)与三萜皂苷生物合成途径相关。     

三萜皂苷生物合成途径研究进展

三萜皂苷是一类重要的植物次生代谢产物,在体外具有抗癌、抗病毒、降低胆固醇等药理学作用。由于三萜皂苷生物合成途径中的关键酶在细胞中的表达水平较低,决定了其在植物中的含量低,因而对其生物合成途径的探讨具有重要的现实意义和应用价值。     

皂苷的结构、活性及其在水产养殖中的应用

皂苷是由皂苷元和糖链两部分组成的化合物,根据苷元不同可分为三萜皂苷或甾体皂苷。苷元为三萜化合物的是三萜皂苷,苷元为螺旋甾烷化合物的是甾体皂苷。皂苷在自然界中的分布极为广泛,主要存在于陆生高等植物中。其中三萜皂苷主要分布于豆科、五加科、远志科等植物中。甾体皂苷主要存在于薯蓣科、百合科、玄参科等植物中。人参、黄芪、柴胡、麦冬、三七、知母等中药以及大豆、花生中都含有皂苷。除此之外,在海星、海参等海洋生物中也存在皂苷。现代药理学研究表明,皂苷具有许多重要的生物活性和药理作用,如增强机体免疫力、降低胆固醇、降血糖、溶血、抗氧化、抗病毒、抗癌、抗炎、抗过敏、防治心血管疾病、治疗白血病等。在水产养殖中,皂苷作为清塘药物,常用于毒鱼、灭螺。在水产饲料中,皂苷常作为抗营养因子而被大量研究。然而,随着研究的深入,研究人员发现,皂苷作为一种饲料添加剂或药物佐剂,能够提高养殖动物的生长性能,增强养殖动物的免疫能力。本综述介绍了皂苷的结构和分类,同时介绍了皂苷的生物学功能,总结了皂苷对水产动物的影响,探讨了皂苷在水产养殖中的应用及其发展前景。     

油茶化学成分及对肿瘤细胞抑制活性研究进展

本文结合国内外文献综述了油茶化学成分的研究进展,并对该植物的抗肿瘤活性进行了总结。油茶所含化学成分主要为三萜及三萜皂苷类、黄酮类、脂肪酸类、甾体类、木脂素类等。三萜及三萜皂苷类成分为油茶中最主要的化学成分。油茶提取物及单体化合物Oleiferasaponin B1、B2、C1、C2、油茶皂苷B对肿瘤细胞有抑制活性,多糖和油茶皂苷A、B具有抑制移植瘤活性,其作用机制有待进一步深入研究。     

人参皂苷生物合成和次生代谢工程

人参皂苷属于植物三萜皂苷类化合物,是传统名贵药材人参和西洋参的主要活性成分,具有抗炎、抗氧化作用,还有广泛的抗肿瘤作用。人参皂苷与植物甾醇共享前期代谢途径,通过2, 3-氧化鲨烯环化步骤进入三萜代谢分支途径,在三萜碳环骨架复杂修饰的基础上形成人参皂苷。综述了近年人参皂苷生物合成途径及关键酶基因研究的最新进展,揭示了人参皂苷生物合成的基本途径,对途径中关键酶的基因进行了综述,并结合次生代谢工程技术, 探讨了该技术在人参皂苷生物合成中的应用前景。     

UPLC-QTOF/MS~E联合UNIFI筛选平台快速分析牛膝中三萜皂苷类成分

为明确牛膝三萜皂苷主要化学成分,采用超高效液相色谱-四极杆飞行时间质谱(UPLC-QTOF/MS)联合UNIFI科学信息系统对牛膝中的三萜皂苷进行快速定性分析。首先,经UPLC色谱分离后的牛膝三萜皂苷化学成分群在MS~E模式下采集质谱数据;然后,通过UNIFI平台自动检出并经过MassLynx工作站进行逐个核对,以快速完成牛膝三萜皂苷化学成分群的定性分析。本实验共分离、鉴定了40种三萜类皂苷类成分,其中以齐墩果酸为母核的化合物有38种,另有其它母核的三萜皂苷化合物2种。该方法可以快速的对牛膝中的三萜皂苷进行全面分析,将为牛膝皂苷的质量控制及后续药效物质研究提供参考。     

芳香族香料化合物生物合成研究进展

芳香族化合物在香料中占很大的比重,传统生产方式有化学合成和植物提取。化学合成依赖于石油资源,并具有环境不友好、反应条件恶劣等缺点。植物提取方法受限于植物资源,且占用耕地。近年来,随着代谢工程和合成生物学技术的发展,利用可再生原料,微生物合成芳香族香料化合物成为一种新的生产方式。文中介绍了大肠杆菌和酵母菌等模式微生物合成芳香族香料的研究进展,包括利用莽草酸途径合成香兰素等,聚酮途径合成覆盆子酮等。综述重点介绍了生物合成途径解析、人工合成途径创建及代谢调控等,为微生物发酵法生产芳香族香料化合物提供参考。     

细胞色素P450在植物三萜和甾醇骨架修饰中的功能研究进展

植物三萜类化合物在植物生长发育、抵御逆境胁迫与病虫害、生物间相互作用以及传递信息等方面发挥重要作用,植物甾醇具有重要的药用价值.细胞色素P450单加氧酶(CYP450)是参与植物代谢的最大酶家族,在三萜及甾醇骨架结构多样化及功能化修饰中具有关键作用.到目前为止,研究发现约有80个CYP450参与植物三萜代谢,包括亚家族CYP51H, CYP71A, D, CYP72A, CYP81Q, CYP87D, CYP88D, L, CYP93E, CYP705A, CYP708A和CYP716A, C, E, S, U, Y,它们参与包括特定病原体的化学防御功能和药理活性的三萜及其皂苷类化合物的代谢.亚家族CYP51G, CYP85A, CYP90B-D, CYP710A, CYP724B和CYP734A与甾醇和类固醇激素的生物合成有关.本文针对CYP450基因在三萜及甾醇化合物形成过程中不同位点的修饰功能进行概述,重点探讨了陆地植物CYP450基因11个家族的进化及在双子叶、单子叶植物中五环三萜物质合成过程中的功能.以期为充分利用具有重要价值的抗肿瘤、抗艾滋病的三萜物质的合成生物学的研究及其代谢调控提供进一步的理论依据.     

微生物合成黄酮糖苷类天然产物研究进展

黄酮糖苷类天然产物是植物中黄酮类化合物的主要存在形式,通过糖基化修饰,可以改变其水溶性、稳定性等,赋予其新的生物活性和功能。黄酮类化合物的糖基化修饰通常由植物源或微生物源的糖基转移酶催化,根据糖基的位置、类型和数量的不同,可形成多种类型的黄酮糖苷类产物。随着合成生物学和代谢工程的快速发展,在微生物中合成植物源黄酮糖苷类天然产物取得了重要进展。综述了糖基转移酶的聚类分析及糖基供体的途径改造,并对代谢工程优化黄酮糖苷类天然产物的微生物合成进行了分析讨论,并对其发展前景进行了展望。     

皂苷体外生物转化水解反应的研究进展

皂苷(Saponin)是苷元为三萜或螺旋甾烷类的一类较复杂的糖苷类化合物。皂苷分子中糖链的结构与其生物活性密切相关,皂苷中糖链结构的复杂性给糖基的选择性水解研究带来了许多困难。生物转化是利用各种酶体系对天然活性化合物进行合成与结构修饰。利用生物转化技术能对皂苷完成一些有机合成难以进行的水解反应,得到更具新药开发价值的目标化合物。本文综述近几年微生物和游离酶转化技术对皂苷水解反应的研究进展,为皂苷生物转化研究的发展提供方向。     

萜类生物合成的基因操作

萜类是一组结构迥异的化合物家族,其中很多具有较大的应用价值,如青蒿素和紫杉醇等,它们在多种微生物和植物中合成,但其天然产量低。萜类代谢工程通过DNA重组技术改造萜类合成细胞中的代谢途径,以提高萜类最终产量或在不含萜类的生物中合成萜类,为促进有用萜类合成提供了新的机会。以萜类化合物生物合成途径的基因转移与表达为切入点,综述了目前在微生物及植物中应用代谢工程提高萜类产量的研究进展。     

研究发现皂苷合成途径关键酶

三萜类皂苷是重要的医药原料,由一个或多个糖基结合在三萜苷元上,被用于制造可的松、睾丸素、黄体酮和口服避孕药等二十几种甾体激素,也可用于制取洗涤剂、乳化剂、发泡剂、防腐剂等。许多植物都生产皂苷,但其生产路径尚不清楚。2020年11月16日Nature Communication报道,日本大阪大学等机构的研究团队合作突破性地发现了皂苷合成中糖基化环节的重要细节,并在酵母中成功构建了生产甘草皂苷的工程化生物合成途径,为以皂素为原料的高价值产品的商业化生产铺平了道路。     

缘毛紫菀中的4个三萜皂苷

利用溶剂萃取,大孔树脂、硅胶和聚酰胺的色谱法,对缘毛紫菀的正丁醇萃取物的化学成分进行了研究,从中分离得到4个三萜皂苷,经1H-NMR、13C-NMR等现代波谱技术及化学方法分别鉴定为续断皂苷B(1)、臭瓜皂苷A(2)、三褶脉紫菀皂苷A(3)和东风菜皂苷A4(4)。化合物1为首次从该属植物中得到,化合物2、3和4为首次从缘毛紫菀中得到。     

微生物法生产烷烃研究进展

烷烃在自然界中广泛存在。它不仅是化石能源的主要组成部分,而且在润滑剂、化妆品、水果保藏、植物防护等方面具有广泛的应用价值。本文概述了天然产烷烃的微生物及其烷烃的天然合成途径及其途径中关键酶催化的作用机理,并对近几年国内外运用代谢工程手段改造微生物使其细胞合成烷烃的研究进展作了介绍。微生物生产烷烃可以通过改造烷烃的天然合成菌株或通过在模式微生物中引入异源烷烃合成途径两种方法来强化。最后文章讨论了微生物法生产烷烃存在的不足和今后研究的方向与展望。     

三萜皂苷生物合成相关糖基转移酶研究进展

三萜皂苷具有独特的化学性质和丰富的药理活性,在医药、保健品、化妆品、食品添加剂、农业等方面被广泛应用.尿苷二磷酸(UDP)依赖的糖基转移酶(UGTs)是催化三萜皂苷生成的关键酶,对三萜皂苷的结构及其药理活性多样性的形成有重要作用.文中基于UGTs来源及受体底物结构类型对参与植物三萜皂苷生物合成的UGTs进行了综述,并展...