Pokrok ve výzkumu biosyntézy verbascosidu

Abstraktní:

Verbascoside(znám jakoakteosid)je derivát fenethylglykosidu složený z kyseliny kávové, hydroxytyrosolu, glukózy a rhamnózy, široce se vyskytující v řadě přírodních léčivých rostlin, sprotizánětlivé, antibakteriálníl, antiviral,protinádorové, antioxidační, analgetikum, neuroprotektivní,zlepšené sexuální funkce,imunitní regulacea zlepšenou buněčnou paměť a mnoho dalších biologických aktivit.

Verbaskosid rostlinného původu má však problémy s nízkým obsahem a znečištěním životního prostředí a nemůže dosáhnout ekologické a udržitelné velkovýroby. Série továren na mikrobiální buňky (Wecistanche Bio-Tech) rostlinných přírodních produktů byla úspěšně postavena syntetickou biologií, což poskytlo nový nápad pro efektivní výrobu verbascosidu. Byl přezkoumán stav výzkumu verbascosidových buněčných továren, včetně analýzy klíčových metabolických drah pro biosyntézu fenetylaminu, těžby a optimalizace klíčových genových prvků a syntézy klíčových prekurzorů, aby byl položen základ pro biosyntézu verbascosidu. Klíčová slova fenethylosid, verbascosid, analýza dráhy, biosyntéza

Fenylethanoidové glykosidy (PhGs) jsou třídou rostlinných sekundárních metabolitů modifikovaných různými cukernými skupinami, které mají důležité biologické aktivity, jako jsou antibakteriální, protinádorové, antivirové, protizánětlivé a antioxidační [1]. Fenylethanolové glykosidy jsou široce přítomny v dvouděložných rostlinách. Doposud byly z rostlin izolovány různé fenylethanoidové sloučeniny, jako je cistanosid C, tuberosin B a verbascosid (obr. 1a). Molekulární struktura ukazuje, že fenylethanoidní glykosidy mají -D-glukopyranózu jako centrální cukerné jádro, acetyl, caffeoyl, feruloyl, kumaroyl, cinnamyl a vanilyl jako postranní řetězce a rhamnózu, arabinoyl Různé glykosylové modifikace, jako je cukr, celose, glukóza a galaktóza, mají bohatou strukturní rozmanitost. Podle počtu glykosidů lze fenethylglykosidy rozdělit na monoglykosidy, diglykosidy, triglykosidy a tetraglykosidy [2] (obr. 1c).

Akteosid (ACT) je typickým představitelem fenethyldisosidu a jeho struktura je složena z kyseliny kávové (CA), hydroxytyrosolu (HT), glukózy a C3 modifikované rhamnózy. Zánětlivé, antibakteriální, inhibice HIV-1 reverzní transkriptázy, protinádorové a antioxidační účinky atd. mají důležité ochranné účinky na opravu poškození nervového systému, regulaci trávicího systému, regulaci imunitního systému atd. potenciál a ekonomickou hodnotu v oblasti vývoje nových léků. 1].Verbascosidevyskytují se hlavně v kořenech, stoncích, listech a květech více než 200 druhů rostlin včetně Verbena, Gesneriaceae, Lamiaceae, Scrophulariaceae, Oleaceae, Ledanaceae, Mutongaceae a jitrocele [3], kvůli rozdílu v biosyntetické kapacitě samotné rostliny , stejně jako v druhu, původu, kultivaci a podmínkách sklizně existují významné rozdíly v obsahu verbascosidu v rostlinách [4-13], například v názvu „pouštní ženšen". 

Více informací o Acteosidu v Cistanche Tubulosa

Průměrný obsahCistanche Tubulosa, který patří do čeledi Cistanche deserticola, může dosáhnout 4,75 procenta, zatímco průměrný obsah v poušti Cistanche a poušti Cistanche je stejný, pouze 0,23 procenta [9] (obr. 1b). ). V současné době se při syntéze verbascosidu chemickou metodou[14] objevují problémy, jako je dlouhá syntetická cesta, mnoho vedlejších reakcí, těžkopádné chirální rozlišení, nízký výtěžek a vysoká cena. Proto verbascosid získaný z rostlinné extrakce stále zaujímá dominantní postavení na trhu. Vzhledem k nízkému obsahu v rostlinách, složitému procesu extrakce a dlouhému růstovému cyklu rostlin, které jsou značně ovlivněny faktory, jako je klima a životní prostředí, je však nemožné zajistit stabilní zdroj surovin pro těžbu přírodních produktů. , což značně omezuje jeho velkosériovou výrobu. Očekává se, že použití syntetické biologie k racionálnímu navrhování a transformaci syntézy přírodních produktů poskytne nová řešení hlavních problémů, kterým lidstvo čelí v oblasti zdrojů a životního prostředí. Například rozsáhlá těžba nových enzymových a proteinových složek z přírody, což výrazně zlepšuje tok a účinnost enzymových proteinů prostřednictvím transformace; komponentizace a modulární sestavování metabolických drah souvisejících s biosyntézou z různých zdrojů, aby se nakonec vybudovaly účinné továrny na mikrobiální buňky. V současné době je úspěšně dosaženo biosyntézy a transformace různých přírodních produktů, jako jsou terpenoidy, flavonoidy, alkaloidy a saponiny [15]. U fenylethanolových glykosidů syntetizují mikroorganismy své klíčové prekurzory (jako je kyselina kávová, hydroxytyrosol atd.), tyrosol a strana Rhodiola.

Protože však klíčové prvky a cesty syntézy verbascosidů nebyly plně vyřešeny, nebyly popsány zejména acyltransferázy a rhamnosyltransferázy v následných drahách přenosu acylu a glykosylové modifikace a katalytická sekvence acylace a rhamnosylace nebyla popsána. Rovněž nebyl ověřen, což brání výzkumu biosyntézy verbascosidu. V tomto příspěvku bude představen stav výzkumu fenethylglykosidů na základě analýzy klíčových metabolických drah v biosyntéze fenetylalkoholu, těžby a optimalizace klíčových genových prvků a syntézy klíčových prekurzorů a současných problémů a budoucího vývoje o trendech se bude diskutovat. S cílem poskytnout základ pro stavbu továrny na články Verbascoside.