细胞色素P450在人参皂苷生物合成途径中的研究进展

细胞色素P450(CYP450)是一类超基因家族编码的单加氧酶,参与萜类、生物碱和甾醇类等多种次生代谢产物的合成与代谢。CYP450对人参皂苷三萜碳环骨架进行羟基化和氧化等一系列复杂修饰作用,是人参皂苷生物合成途径中的关键酶。近年来利用新一代测序技术及生物信息学分析等方法,从CYP450家族中筛选出参与人参皂苷生物合成的相关CYP450s,并对候选基因(CYP716A47)进行了生物功能验证,进一步阐明了人参皂苷合成途径。本文对人参皂苷生物合成途径做简要介绍,并对近年来CYP450在人参皂苷生物合成途径中的研究进行综述,为阐明人参皂苷合成途径及通过基因工程手段合成人参皂苷提供理论依据。     

珍稀药用植物珠子参的转录组测序及分析

药用植物珠子参的根茎在中国西南区域已有上千年的药用历史,三萜皂苷为珠子参最主要的活性成分。为了探索珠子参根茎中皂苷物质生物合成的分子基础,该文采用Illumina HiSeq 2000高通量测序获得珠子参根茎的转录组数据;使用Trinity和TGICL软件实现Unigene的de novo拼接;基于BLAST完成Unigene的蛋白功能注释、KOG功能注释、GO分类和KEGG代谢通路分析。最终获得了短读序15.6 Gb,通过de novo拼接注释得到Unigene 62 240个。研究发现,珠子参根茎部表达的19个Unigene与三萜碳环骨架合成相关;69个Unigene与介导三萜碳环骨架的氧化和羟基化等修饰的CYP450相关,18个Unigene与负责三萜碳环骨架的糖基化的糖基化转移酶相关。该研究发现的三萜皂苷合成相关候选基因对于阐明珠子参三萜皂苷合成方式研究提供了重要的基础。     

三萜皂苷的合成生物学研究进展

三萜皂苷是一类重要的植物次生代谢产物,具有抗癌、抗病毒、降低胆固醇等药理作用。但三萜皂苷结构和生物合成途径复杂,在植物中的量低,提取成本高,因此对三萜皂苷生物合成途径研究并通过合成生物学等方法生产三萜皂苷已成为研究热点,合成生物学在三萜类药效成分或其前体的大规模生产应用方面具有广阔前景。综述了三萜皂苷生物合成途径、合成生物学及其在三萜合成方面的应用进展,探讨了三萜生物合成所面临的问题,并对合成生物学在医药领域的巨大潜力进行了预测。     

药用植物四环三萜皂苷生物合成及代谢研究进展

三萜皂苷是药用植物中一种重要的次生代谢物,而四环三萜皂苷作为其中的主要一大类,具有极 高的药用价值及市场需求,但目前对其研究尚未有系统性论述,因此阐明药用植物四环三萜皂苷的生物合成途 径及代谢调控具有重要的理论意义与广阔的应用前景。本文主要对药用植物四环三萜皂苷生物合成途径及代 谢调控等方面展开论述,重点介绍了以达玛烷型为主的几类四环三萜皂苷的代谢合成途径以及利用基因工程 等技术手段对其进行遗传改良等方面的研究进展,为进一步了解药用植物皂苷次生代谢框架、准确定位次生代 谢及其关键酶、推动药用植物资源可持续利用等方面提供参考。     

环境因子对药用植物三萜皂苷合成影响的研究进展

三萜皂苷类化合物是一类具有多种生物及药理活性的植物次生代谢产物,除去遗传因素外,环境对植物体内三萜皂苷的生物合成产生较大的影响。总结三萜皂苷类化合物的生物合成途径及其关键酶,并综述了环境中光照、温度、水分、盐、土壤状况等因子对药用植物三萜皂苷合成的影响和可能的作用机制,以期为优化药用植物的栽培环境和提高药材质量提供参考。     

197三萜皂苷生物合成途径及相关酶

三萜皂苷是一种植物次生代谢物,具有多种生物活性,是许多中药的重要有效成分之一.综述三萜皂苷生物合成途径的研究概况,重点介绍相关酶基因的克隆及其结构特征.     

三萜皂苷生物合成途径及相关酶

三萜皂苷是一种植物次生代谢物，具有多种生物活性，是许多中药的重要有效成分之一。综述三萜皂苷生物合成途径的研究概况，重点介绍相关酶基因的克隆及其结构特征。     

人参皂苷生物合成途径的初步研究

目的 探讨人参皂苷生物合成途径.方法 测定不同浓度的光灭灵和ATP对人参皂苷生物合成的影响.结果 广灭灵抑制人参皂苷生物合成,ATP促进人参皂苷生物合成.结论 人参皂苷苷元的合成经由甲羟戊酸→三十碳六烯→(牛龙)牛儿基二磷酸途径,异戊烯二磷酸异构酶和异戊烯基转移酶是人参皂苷生物合成途径的两个重要的酶.     

五环三萜皂苷生物合成与调控的研究进展

五环三萜皂苷是一类重要的天然产物,具有多种生理活性,临床应用前景诱人,但自然界中,其产量较低.采用分子生物学与蛋白质组学相关知识,通过代谢工程或基因工程进行五环三萜皂苷生物合成的工厂化生产,具有广阔的市场前景.综述了五环三萜皂苷生物合成途径及其调控因子的研究进展,并简要探讨了五环三萜皂苷生物合成的研究方法.     

岗梅转录组及其乌索烷型三萜皂苷生物合成相关酶基因的发掘

目的：发掘与岗梅乌索烷型三萜皂苷生物合成相关的酶基因。方法：利用Illumina 测序平台对岗梅根进行转录组测序,通过基因注释、同源分析、系统发生分析等生物信息学手段,发掘可能参与合成的单基因簇（Unigenes）。结果：在岗梅根转录组中发现了272 条与萜类生物合成相关的Unigenes。这其中包括72 条可能参与萜类生物合成上游途径的Unigenes,以及26 条可能与三萜合成途径下游母核合成、氧化和糖基化相关的Unigenes。对其中部分Unigenes 进行系统发生分析,进一步揭示了这些Unigenes 与同源基因间的进化关系。利用酵母表达系统,鉴定了两个香树酯醇合酶IaAS1 和IaAS2,其中IaAS1 为少数以α-香树脂醇为主要产物的香树酯醇合酶之一。结论：本文从岗梅根转录组数据库中发掘到一系列可能与岗 梅乌索烷型三萜皂苷生物合成相关的酶基因。对这些基因的进一步研究,有助于从分子水平揭示岗梅中乌索烷型三萜皂苷的生物合成途径。     

三七皂苷合成及调控机制的研究进展

三七是我国传统的名贵药材,在活血祛瘀、通脉活络、改善心肌缺血等方面具有重要的临床效果。三七主要活性成分为三七皂苷,包括人参皂苷Rb1,人参皂苷Rg1和三七皂苷R1,均属于达玛烷型四环三萜化合物。本文对三七皂苷的生物合成途径及分子调控机制的最新研究进行了分析、整理和归纳,基于其他植物的研究结果,认为达玛烷型四环三萜皂苷主要通过乙酸/甲羟戊酸途径合成,包括异戊烯基焦磷酸、二甲基烯丙基焦磷酸的合成,2,3-氧化鲨烯的合成及环化、羟基化、糖基修饰等过程,涉及鲨烯合成酶、法呢基焦磷酸合成酶、鲨烯环氧酶、达玛烯二醇合成酶、糖基转移酶等关键合成酶,分析了关键合成酶的作用、表达特性、不同物种来源关键酶氨基酸序列的同源性及其对皂苷积累的影响;同时分析了三七皂苷对重金属、植物激素、内生真菌、温度、营养因子等环境因素刺激的响应方面,二者之间关系复杂,但皂苷类成分含量与各因子在一定范围或特定因子刺激下呈正相关。目前,相关研究主要集中在各个独立的关键酶基因的表达特性和对外界因子的响应,对于具体的催化过程、结构修饰和转录水平的调控仍处于初级阶段,缺乏系统性和完整性的认知。     

人参三萜皂苷的研究进展及其生态学作用

人参是我国的传统珍贵药材,三萜皂苷是人参主要的次生代谢产物,具有重要的生态学作用。人参三萜皂苷的积累受多种因素影响。主要对人参三萜皂苷的类型、合成途径、影响人参三萜皂苷积累的因素以及生态学作用等进行简要综述,以期对人参三萜皂苷的开发和利用提供参考。     

三七总皂苷生物合成的关键酶及其调控研究进展

三七总皂苷(Panax notoginseng saponins,PNS)属于达玛烷型三萜皂苷,是中国传统珍贵药材三七的主要活性成分。三七总皂苷对中枢神经系统、心脑血管系统和免疫系统具有较好的保护作用,并被广泛地用于衰老、肿瘤等疾病的治疗。对三七总皂苷生物合成中的关键酶如法呢基焦磷酸合酶(FPS)、鲨烯合成酶(SS)、鲨烯氧化酶(SE)、达玛烯二醇合成酶(DS)、环阿屯醇合成酶(CAS)、P450单加氧酶(CYP450)和糖基转移酶(GT)等在催化机制、基因克隆、转录水平的表达调控及其表达模式和表达组织和器官的特异性方面的研究进展进行综述,并首次总结了多态性和环境胁迫等在三七皂苷生物合成的基因表达调控中的作用,为应用代谢工程人工合成PNS提供依据。     

三七PnbHLH转录因子过表达与PnCAS RNAi协同作用对皂苷合成的影响

该研究克隆了三七转录因子基因PnbHLH,其开放阅读框长为966 bp,编码321个氨基酸。构建了三七转录因子PnbHLH过表达载体,成功实现了转录因子PnbHLH基因过表达与植物甾醇合成支路关键酶基因PnCAS RNAi在三七细胞中的整合,探讨过表达PnbHLH基因与PnCAS RNAi协同作用对三七皂苷生物合成的调控作用。结果表明,转录因子PnbHLH能够与三七皂苷生物合成途径关键酶基因PnDS,PnSS和PnSE的启动子互作,进而通过调控关键酶基因的表达,间接影响皂苷的生物合成。进一步研究证明,过表达PnbHLH与PnCAS RNAi协同作用是调控皂苷生物合成更加高效的手段。与野生型和PnCAS RNAi三七细胞相比,过表达PnbHLH和PnCAS RNAi细胞系中,三七总皂苷和主要单体皂苷(Rd,Rb₁,Re,Rg₁,R₁)的含量均有不同程度提高,说明皂苷生物合成的正向调节和反向调节2种方式产生了叠加效应。该研究既发挥了转录因子的“多点调控”优势,又整合了皂苷副产物支路的弱化调节,探索出针对三七皂苷生物合成更加合理而高效的调控策略。     

盾叶薯蓣转录组分析及其皂苷元生物合成关键酶基因的挖掘

目的分析比较盾叶薯蓣根茎与叶片的转录组,挖掘与盾叶薯蓣中皂苷元生物合成途径相关的关键酶基因。方法利用Illumina Hi Seq2000高通量测序技术对盾叶薯蓣根茎与叶片进行转录组测序,对测序结果进行注释分析;并结合根茎与叶片中皂苷元的含量测定结果,挖掘与盾叶薯蓣中皂苷元生物合成途径相关的关键酶基因;最后利用实时荧光定量PCR(q RT-PCR)技术对部分候选基因的表达模式进行分析。结果共获得了81 660个Unigene,有64.33%在NT、NR、Swiss-Prot、KOG、GO、KEGG数据库中得到注释;根据其表达量与代谢通路分析筛选出29种共227个可能参与盾叶薯蓣中皂苷元生物合成途径的催化酶基因,部分催化酶基因的表达模式与皂苷元含量具有一定相关性;并发现5个盾叶薯蓣内生菌基因。结论研究初步获得了盾叶薯蓣中参与皂苷元生物合成的候选关键酶基因,部分候选酶基因可能参与盾叶薯蓣中皂苷类成分的后修饰过程,并发现盾叶薯蓣根茎中内生菌可能参与其皂苷元的生物合成,为进一步阐明盾叶薯蓣中皂苷元生物合成的分子机制奠定基础。     

岗梅全长转录组测序及其三萜皂苷生物合成相关基因的挖掘

目的:获得岗梅全长转录组数据库,为深入挖掘岗梅功能基因奠定基础。方法:采用基于PacBio Sequel平台的单分子实时测序技术获取岗梅的根、茎、叶样品的转录组数据,并利用非冗余蛋白(NR)、核苷酸序列(NT)、SwissProt蛋白序列数据库、京都基因与基因组百科全书(KEGG)、真核生物相邻类的聚簇(KOG)、蛋白家族(Pfam)、基因本体(GO)进行注释,分析并鉴定编码三萜皂苷生物合成的关键酶的转录本。结果:全长转录组共获得89629个转录本,其中81313个在公共数据库进行了注释。KEEG代谢通路富集分析表明,623个转录本参与岗梅中三萜皂苷合成相关的3条代谢通路,其中263个转录本编码了三萜皂苷生物合成途径的21个关键酶。此外,还预测了2471个转录因子、40421个简单重复序列位点、22119个长链非编码RNA(lncRNA)和29131个mRNA。结论:丰富了岗梅的转录组数据,并为鉴定参与三萜皂苷和其他次生代谢物生物合成的候选基因提供参考,促进其分子生物学和基因组学的研究。     

艾纳香萜类物质生物合成途径分析

为了全面了解艾纳香中萜类物质的代谢途径,以及具体的基因和催化酶类,以期为从分子水平调控艾纳香中萜类活性成分提供理论依据。基于艾纳香的转录组数据,将艾纳香的转录组测序结果同KEGG数据库中其他多种高等植物萜类合成途径的研究结论进行比对,预测出艾纳香中萜类代谢的具体途径。结果表明艾纳香在KEGG数据库中比对上4条萜类代谢通路:萜类骨架代谢途径、单萜代谢途径、二萜代谢途径、倍半萜与三萜代谢途径,对应基因的数目分别为103,10,29,59条。通过对催化酶与活性产物进行总结分析,结果显示,单萜活性产物为8种、二萜3种、三萜和倍半萜3种。在萜类代谢途径过程中的关键酶主要为脱氧木酮糖-5-磷酸合酶、HMG-Co A还原酶、烯丙基转移酶系。艾纳香中与单萜类物质合成的酶类相对较少,而产物种类较多,这可能与单萜合酶催化产物的不专一性有关。通过对艾纳香中萜类调控途径的整体分析,并对其中关键酶基因的调控,有望整体提高艾纳香中萜类活性物质的产量。     

植物激素在三萜类化合物生物合成中的作用及调控机制研究进展

三萜类化合物是一类广泛存在于药用植物、以异戊二烯为结构单元的一大类天然化合物,具有抗衰老、抗炎、抗肿瘤、抗血栓、降血压、调血脂等功效;依据化合物的结构和性质,可将其分为三萜皂苷类、甾醇苷类和其他三萜类。植物激素是植物体内产生的一类微量且能促进或抑制自身生理活动的有机化合物,在调节植物生长发育、提高胁迫抗性、诱导次级代谢产物合成、积累等方面发挥着重要作用。在介绍三萜类化合物生物合成通路的基础上,归纳分析了茉莉酸、茉莉酸甲酯、水杨酸等植物激素在三萜类化合物生物合成中的作用及相关机制,认为植物激素或中间代谢产物通过作为信号分子或诱导子调控三萜类化合物生物合成中的关键酶活性或基因差异表达,从而影响最终产物的积累,并初步绘制了茉莉酸、茉莉酸甲酯、水杨酸等植物激素调控三萜类化合物生物合成作用机制模型,为研究三萜类化合物的生物合成机制,实现目标产物超积累提供参考和借鉴。