A Verbascoside bioszintézisével kapcsolatos kutatási eredmények

Absztrakt:

Verbascoside(tudomakteozid)egy kávésavból, hidroxi-tiroszolból, glükózból és ramnózból álló fenetil-glikozid származék, amely széles körben megtalálható számos természetes gyógynövényben,gyulladáscsökkentő, antibakteriálisl, antiviral,daganatellenes, antioxidáns, fájdalomcsillapító, neuroprotektív,javított szexuális funkció,immunszabályozásvalamint javította a sejtmemóriát és sok más biológiai tevékenységet.

A növényi eredetű verbaszkozid azonban alacsony tartalommal és környezetszennyezéssel rendelkezik, és nem tudja elérni a zöld és fenntartható nagyüzemi termelést. A szintetikus biológia segítségével sikeresen felépítettek egy sor növényi természetes termékből álló mikrobiális sejtgyárat (Wecistanche Bio-Tech), amely új ötletet adott a verbaszkozid hatékony előállításához. Áttekintették a verbaszkozid sejtgyárak kutatási helyzetét, beleértve a fenetil-amin bioszintézis kulcsfontosságú metabolikus útvonalainak elemzését, a kulcsfontosságú génelemek bányászatát és optimalizálását, valamint a kulcsfontosságú prekurzorok szintézisét, hogy megalapozzák a verbaszkozid bioszintézisét. Kulcsszavak fenetilozid, Verbascoside, útvonalelemzés, bioszintézis

A feniletanoid-glikozidok (PhG-k) a növényi másodlagos metabolitok egy osztálya, amelyet különféle cukorcsoportok módosítottak, és amelyek fontos biológiai hatással rendelkeznek, például antibakteriális, daganatellenes, vírusellenes, gyulladásgátló és antioxidáns hatásúak [1]. A fenil-etanol-glikozidok széles körben jelen vannak a kétszikű növényekben. Eddig számos fenil-etanoid vegyületet izoláltak növényekből, mint például a cisztanozid C-t, a tuberosin B-t és a verbaszkozidot (1a. ábra). A molekulaszerkezet azt mutatja, hogy a feniletanoid-glikozidok központi cukormagja a -D-glükopiranóz, oldalláncai az acetil-, koffeoil-, feruloil-, kumaroil-, fahéj- és vanillil-, valamint ramnóz, arabinoil Különböző glikozil-módosítások, például cukor, celóz és glükóz. galaktóz, gazdag szerkezeti sokféleséggel rendelkeznek. A glikozidok száma szerint a fenetil-glikozidok monoglikozidokra, diglikozidokra, triglikozidokra és tetraglikozidokra oszthatók [2] (1c. ábra).

Az akteozid (ACT) a fenetil-diozid tipikus képviselője, szerkezete kávésavból (CA), hidroxitirozolból (HT), glükózból és C3-mal módosított ramnózból áll. A gyulladásos, antibakteriális, a HIV-1 reverz transzkriptáz gátlása, a daganatellenes és antioxidáns stb. fontos védő hatást fejtenek ki az idegrendszeri károsodások helyreállítására, az emésztőrendszer szabályozására, az immunrendszer szabályozására stb. potenciál és gazdasági érték az új gyógyszerek fejlesztése terén. 1].Verbascosidefőként több mint 200 növényfaj gyökerében, szárában, levelében és virágában található meg, köztük a verbéna, a gesneriaceae, a lamiaceae, a scrophulariaceae, az oleaceae, a ledanaceae, a mutongaceae és az útifű [3], magának a növénynek a bioszintetikus kapacitásának különbsége miatt. , valamint a faj, a származás, a termesztés és a betakarítás körülményei között jelentős különbségek vannak a növények verbaszkozid tartalmában [4-13], például a "sivatagi ginzeng". 

További információ az Acteoside-ról a Cistanche Tubulosa-ban

Az átlagos tartalomCistanche Tubulosa, amely a Cistanche deserticola családjába tartozik, elérheti a 4,75 százalékot, míg a sivatagi Cistanche és Cistanche sivatagban az átlagos tartalom megegyezik, csak 0,23 százalék [9] (1b. ábra). ). Jelenleg a verbaszkozid kémiai módszerrel történő előállítása során[14] olyan problémák merülnek fel, mint a hosszú szintetikus út, számos mellékreakció, nehézkes királis felbontás, alacsony hozam és magas költségek. Ezért a növénykitermelésből származó verbaszkozid továbbra is domináns pozíciót foglal el a piacon. Azonban az alacsony növényi tartalom, a bonyolult extrakciós folyamat és a növények hosszú növekedési ciklusa miatt, amelyeket nagymértékben befolyásolnak olyan tényezők, mint az éghajlat és a környezet, lehetetlen stabil nyersanyagforrást biztosítani a természetes termékek kitermeléséhez. , ami nagymértékben korlátozza a nagyüzemi gyártását. A szintetikus biológia felhasználása a természetes termékek szintézisének racionális tervezésére és átalakítására várhatóan új megoldásokat kínál az emberiség előtt álló fő kihívásokra az erőforrások és a környezet terén. Például új enzim- és fehérjekomponensek nagyszabású bányászata a természetből, nagymértékben javítva az enzimfehérjék áramlását és hatékonyságát az átalakítás révén; a különböző forrásokból származó bioszintézishez kapcsolódó metabolikus útvonalak komponensesítése és moduláris összeállítása, hogy végül hatékony mikrobiális sejtgyárakat építsenek fel. Jelenleg számos természetes termék, például terpenoidok, flavonoidok, alkaloidok és szaponinok bioszintézise és átalakítása sikeresen megvalósult [15]. A fenil-etanol-glikozidok esetében a mikroorganizmusok szintetizálják kulcsfontosságú prekurzoraikat (például kávésavat, hidroxi-tirozolt stb.), tirozolt és Rhodiola oldalt.

Mivel azonban a verbaszkozid szintézis kulcsfontosságú elemei és útvonalai nem teljesen feloldódtak, főként az aciltranszferázokról és ramnoziltranszferázokról nem számoltak be a downstream aciltranszfer és glikozil-módosítási útvonalakban, és az acilezés és ramnoziláció katalitikus szekvenciájáról nem számoltak be. Nem is validálták, ami hátráltatja a verbaszkozid bioszintézisével kapcsolatos kutatásokat. Ebben a cikkben a fenetil-glikozidok kutatási státuszát mutatjuk be a fenetil-alkohol bioszintézisének kulcsfontosságú metabolikus útjainak elemzéséből, a kulcsfontosságú génelemek bányászatából és optimalizálásából, valamint a kulcsfontosságú prekurzorok szintéziséből, valamint a jelenlegi problémákról és a jövőbeni fejlesztésekről. trendekről lesz szó. A Verbascoside cellagyár építésének alapja érdekében.