Verbaskosidin biosynteesin tutkimuksen edistyminen

Abstrakti:

Verbascoside(tunnetaan nimelläActeoside)on fenetyyliglykosidijohdannainen, joka koostuu kahvihaposta, hydroksityrosolista, glukoosista ja ramnoosista, jota esiintyy laajalti useissa luonnollisissa lääkekasveissa.tulehdusta ehkäisevä, antibakteerinenl, antiviral,kasvainten vastainen, antioksidantti, kipulääke, hermostoa suojaava,parantunut seksuaalinen toiminta,immuunijärjestelmän säätelyja paransi solumuistia ja monia muita biologisia aktiviteetteja.

Kasviperäisellä verbaskosidilla on kuitenkin vähäisiä pitoisuuksia ja ympäristön saastumista koskevia ongelmia, eikä se voi saavuttaa vihreää ja kestävää laajamittaista tuotantoa. Synteettisen biologian avulla rakennettiin menestyksekkäästi sarja mikrobisolutehtaita (Wecistanche Bio-Tech) kasvin luonnontuotteista, mikä antoi uuden idean verbaskosidin tehokkaaseen tuotantoon. Verbaskosidisolutehtaiden tutkimustilannetta tarkasteltiin sisältäen fenetyyliamiinin biosynteesin keskeisten aineenvaihduntareittien analyysin, avaingeenielementtien louhinnan ja optimoinnin sekä tärkeimpien esiasteiden synteesin verbaskosidin biosynteesin perustan luomiseksi. Avainsanat fenetylosidi, verbaskosidi, reittianalyysi, biosynteesi

Fenyylietanoidiglykosidit (PhG:t) ovat eri sokeriryhmien modifioimien kasvien sekundaaristen aineenvaihduntatuotteiden luokka, joilla on tärkeitä biologisia vaikutuksia, kuten antibakteerisia, kasvainten vastaisia, virustenvastaisia, anti-inflammatorisia ja antioksidantteja [1]. Fenyylietanoliglykosideja on laajalti kaksisirkkaisissa kasveissa. Tähän mennessä kasveista on eristetty erilaisia ​​fenyylietanoidiyhdisteitä, kuten cistanosidi C, tuberosiini B ja verbaskosidi (kuvio la). Molekyylirakenne osoittaa, että fenyylietanoidiglykosidien keskeisenä sokeriytimenä on -D-glukopyranoosi, sivuketjuina asetyyli, kofeoyyli, feruloyyli, kumaroyyli, kanyyli ja vanillyyli sekä ramnoosi, arabinoyyli. Erilaisia ​​glykosyylimuunnelmia, kuten sokeri, seloosi ja glukoosi galaktoosi, niillä on runsaasti rakenteellista monimuotoisuutta. Glykosidien lukumäärän mukaan fenetyyliglykosidit voidaan jakaa monoglykosideiksi, diglykosideiksi, triglykosideiksi ja tetraglykosideiksi [2] (Kuva 1c).

Akteosidi (ACT) on tyypillinen fenetyylidisosidin edustaja, ja sen rakenne koostuu kahvihaposta (CA), hydroksityrosolista (HT), glukoosista ja C3-modifioidusta ramnoosista. Tulehduksilla, antibakteerisilla, HIV-1-käänteiskopioijaentsyymin esto-, kasvaimia ja hapettumista estävä aineilla jne. on tärkeitä suojaavia vaikutuksia hermoston vaurioiden korjaamiseen, ruoansulatusjärjestelmän säätelyyn, immuunijärjestelmän säätelyyn jne., ja niillä on suuri vaikutus. potentiaalia ja taloudellista arvoa uusien lääkkeiden kehittämisen alalla. 1].Verbascosideesiintyy pääasiassa yli 200 kasvilajin juurissa, varressa, lehdissä ja kukissa, mukaan lukien Verbena, Gesneriaceae, Lamiaceae, Scrophulariaceae, Oleaceae, Ledanaceae, Mutongaceae ja Plantain [3], johtuen kasvin biosynteesikyvyn eroista. , samoin kuin lajin, alkuperän, viljelyn ja sadonkorjuun olosuhteet, verbaskosidin pitoisuudessa kasveissa on merkittäviä eroja [4-13], kuten nimessä "aavikon ginseng". 

Lisätietoja Acteosidesta Cistanche Tubulosassa

Keskimääräinen sisältöCistanche Tubulosa, joka kuuluu Cistanche deserticola -heimoon, voi saavuttaa 4,75 prosenttia, kun taas Cistanchen ja Cistanchen autiomaassa keskimääräinen pitoisuus on sama, vain 0,23 prosenttia [9] (kuva 1b). ). Tällä hetkellä verbaskosidin syntetisoinnissa kemiallisella menetelmällä[14] on ongelmia, kuten pitkä synteesireitti, monet sivureaktiot, hankala kiraalinen erottelukyky, alhainen saanto ja korkeat kustannukset. Tästä syystä kasvien louhinnasta saadulla verbaskosidilla on edelleen määräävä asema markkinoilla. Kasvien alhaisen pitoisuuden, monimutkaisen uuttoprosessin ja kasvien pitkän kasvusyklin vuoksi, joihin ilmaston ja ympäristön kaltaiset tekijät vaikuttavat suuresti, on kuitenkin mahdotonta tarjota vakaata raaka-ainelähdettä luonnontuotteiden louhinnalle. , mikä rajoittaa suuresti sen laajamittaista tuotantoa. Synteettisen biologian käyttämisen luonnontuotteiden synteesin järkevään suunnitteluun ja muuntamiseen odotetaan tarjoavan uusia ratkaisuja ihmiskunnan suuriin haasteisiin luonnonvarojen ja ympäristön alalla. Esimerkiksi uusien entsyymi- ja proteiinikomponenttien laajamittainen louhinta luonnosta, mikä parantaa merkittävästi entsyymiproteiinien virtausta ja tehokkuutta transformaation kautta; eri lähteistä peräisin olevaan biosynteesiin liittyvien aineenvaihduntareittien komponentointi ja modulaarinen kokoonpano tehokkaiden mikrobisolutehtaiden rakentamiseksi. Tällä hetkellä useiden luonnontuotteiden, kuten terpenoidien, flavonoidien, alkaloidien ja saponiinien, biosynteesi ja muuntaminen on onnistunut [15]. Fenyylietanoliglykosideja varten mikro-organismit syntetisoivat tärkeimmät esiasteet (kuten kahvihappo, hydroksityrosoli jne.), tyrosoli ja Rhodiola-puoli.

Koska verbaskosidisynteesin avainelementtejä ja reittejä ei kuitenkaan ole täysin selvitetty, pääasiassa asyylitransferaaseja ja ramnosyylitransferaaseja alavirran asyylinsiirto- ja glykosyylimodifikaatioreiteissä ei ole raportoitu, eikä asyloinnin ja ramnosylaation katalyyttistä sekvenssiä ole raportoitu. Sitä ei myöskään ole validoitu, mikä haittaa verbaskosidin biosynteesin tutkimusta. Tässä artikkelissa esitellään fenetyyliglykosidien tutkimusasemaa fenetyylialkoholin biosynteesin keskeisten aineenvaihduntareittien analysoinnista, keskeisten geenielementtien louhinnasta ja optimoinnista sekä keskeisten esiasteiden synteesistä sekä tämänhetkisistä ongelmista ja tulevasta kehityksestä. trendeistä keskustellaan. Verbascoside kennotehtaan rakentamisen perustaksi.