黄酮类化合物合成生物学研究进展

黄酮类化合物是植物中广泛分布的一大类次级代谢产物,已报道的化合物超过10 000种,结构多样且部分具有抗癌、抗炎等重要的药理活性。黄酮类化合物生物合成相关的基因及酶、生物合成途径解析已有诸多报道;近年来,其合成生物学研究亦取得了较大进展。本文在概述黄酮类化合物生物合成的基础上,对近20年(2001～2021年)报道的黄酮类化合物合成生物学研究进展进行了综述,介绍了代表性黄酮类化合物的细胞工厂创建概况,并对相应的代谢瓶颈及优化策略进行了讨论和展望。     

火木层孔菌液体培养物的化学成分研究

目的:研究针层孔属火木层孔菌Phellinus igniarius液体培养物的化学成分并对其在多种体外药理模型上进行随机活性筛选.方法:分别对发酵液及菌丝体的化学成分进行研究,采用硅胶柱色谱、Sephadex LH-20柱色谱以及反相HPLC柱色谱等分离方法进行分离纯化;运用光谱数据解析鉴定化合物结构;在细胞水平模型上,筛选化合物在肿瘤细胞毒、神经保护、肝保护、抗炎和抗HIV等方面的活性.结果:从发酵液和菌丝体2部分共分离鉴定了29个化合物,分别为3个倍半萜:3S,9R,10S-3-羟基-11,12-O-异丙基血苋烷烯(1),3S,9R,10S-3,11,12-三羟基血苋烷烯(2)和3S,4S,9R,10-11,12,14-三羟基血苋烷烯(3);3个甾体:24R-麦角甾-4,6,8(14),22-四烯-3-酮(4),豆甾-7,22-二烯-3β,5α,6α-三醇(5)和麦角甾5α,8α-过氧-6,22-二烯-3β-醇(6);14个环二肽:环(L-脯氨酸-L-缬氨酸)(7),环(L-亮氨酸-D-脯氨酸)(8),环(L-亮氨酸-L-脯氨酸)(9),环(异亮氨酸-脯氨酸)(10),环(甘氨酸-亮氨酸)(11),环(苯丙氨酸-丝氨酸)(12),环(丙氨酸-脯氨酸)(13),环(丙氨酸-苯丙氨酸)(14),环(4-羟基-脯氨酸-苯丙氨酸)(15),环(L-苯丙氨酸-D-脯氨酸)(16),环(D-苯丙氨酸-D-脯氨酸)(17),环(6-羟基-脯氨酸-苯丙氨酸)(18),环(谷氨酸氨-脯氨酸)(19)和环(天冬氨酸-亮氨酸)(20);9个其他类化合物:乙酰氨基苯丙氨酸(21)、腺苷(22)、苯乙二醇(23)、邻-羟基苯乙醇(24)、苯甲酸(25)、对-甲氧基苯甲酸(26)、间-甲氧基苯甲酸(27)、十六烷酸(28)和3-吡啶羧酸(29).化合物5和8在1×10-5mol·L-1时能够有效地抑制MPP+诱导的PC12-syn细胞损伤,相对保护率分别为90.3%和87.5%,与模型组比较有显著性差异(P<0.05).在1×10-5mol·L-1浓度下,化合物12和18可较好地保护DL-半乳糖胺诱导的WB-F344细胞损伤,细胞成活率分别为25%和24%(双环醇作为对照,细胞成活率为24%).结论:化合物1-29均为首次从针层孔属火木层孔菌液体培养物中分离鉴定;化合物5和S有神经细胞保护活性,化合物12和18具有肝细胞损伤保护活性,其他化合物在测试浓度下在以上筛选模型中未显示明确活性.     

川芎愈伤组织及悬浮培养物化学成分气相色谱-质谱联用分析

目的用气相色谱-质谱联用法分析川芎愈伤组织及悬浮培养物中的化学成分。方法建立川芎愈伤组织及悬浮培养体系,收集愈伤组织及连续三代的悬浮培养物,采用气相色谱-质谱联用法进行川芎愈伤组织及悬浮培养物化学成分的分析。结果川芎愈伤组织及悬浮培养物含有相似的成分,但与原植物中的成分区别很大,原植物中的主要活性成分在愈伤组织及悬浮培养物中也未发现。结论愈伤组织及悬浮培养物的特性与原植物有很大的区别。     

刺孢小克银汉霉Cunninghamella echinulata对和厚朴酚的特异性氧化

在所试验的37株微生物中, 发现刺孢小克银汉霉Cunninghamella echinulata AS 3.3400能在和厚朴酚的8位上进行特异性氧化作用。通过质谱、核磁共振、CD等波谱方法确定了产物(R)-magnolignan C (1) 和(S)-magnolignan C (2) 的结构。其中1为新化合物。     

瑞香狼毒细胞培养物的化学成分研究

采用常压与减压硅胶柱色谱、半制备HPLC、Sephadex LH-20等方法,从瑞香狼毒Stellera chamaejasme细胞培养物85％乙醇提取物的乙酸乙酯部分分离纯化得到了17个化合物,依据理化性质和各种波谱技术分别鉴定为:丁香脂素(1),杜仲树脂酚(2),松脂素(3),(1R,2S,5R,6S) -2-(4-hydroxyphenyl) -6-( 3-methoxy-4- hydroxyphenyl)-3,7-dioxabicyclo[3,3,0]octane(4),表松脂酚(5),caruilignan D(6),3-羰基愈创木烷-4-烯-11,12-二醇(7),落叶松脂素(8),tetrahydro-2-( 4-hydroxy-3-methoxyphenyl) -4-[ (4-hydroxyphenyl) methyl] -3-furanmethanol(9),5′-甲氧基落叶松脂醇(10),vladinol D( 11),环(L-脯氨酸-L-缬氨酸)(12),7′-羰基马台树脂醇(13),(+) -guayarol( 14),acutissimalignanB(15),异落叶松脂素(16)以及β-谷甾醇(17).其中化合物12为环二肽类化合物,7为倍半萜类化合物.除化合物7,12与17外,其余均为木脂素类化合物.17个化合物均首次从该植物组织培养物中获得.     

长春花及银杏植物细胞悬浮培养对青蒿素的生物转化研究

目的：对抗疟药物青蒿素（Ⅰ）进行了生物转化研究。方法：利用长春花及银杏植物细胞悬浮培养细胞进行生物转化。用硅胶柱色谱进行产物的分离，波谱方法鉴定产物的结构。结果：此两种植物悬浮细胞体系均能将青蒿素转化成3α-羟基去氧青蒿素（Ⅱ）。结论：此两种植物悬浮细胞体系均有有效转化青蒿素。     

一株番荔枝内生真菌的化学成分研究

目的:研究一株来源于海南刺果番荔枝、能够抑制肿瘤细胞增殖的内生真菌F-31(黑团孢霉,Periconiasp.)的化学成分。方法:采用改良PDA培养基,对内生真菌F-31进行放大培养,通过大孔树脂吸附、硅胶柱色谱、Sephadex LH-20凝胶柱色谱、高效液相色谱等色谱手段对其发酵液及菌丝中的化学成分进行分离,利用IR,MS,NMR等多种波谱手段鉴定获得的化合物的结构,应用MTT法评价化合物的体外抗肿瘤活性。结果:从内生真菌F-31的菌液乙酸乙酯层提取部分和菌丝部分提取物中分离并鉴定了6个化合物,分别为:5-(3-hydroxybutyl)furan-2(5H)-one(1),chloranthalactone E(2),5,7-二甲氧基-6-羟基香豆素(3),(1′R,2′R,3′S,4′R)-1,2,4-三唑核酸(4),L-亮氨酸(5),L-苯丙氨酸(6)。药理活性评价结果表明该6个化合物均无明显的体外抗肿瘤活性。结论:所得的化合物中,化合物1为新化合物。     

海洋真菌Cladosporium cladosporioides化学成分研究

 目的对来源于红树林的海洋真菌Cladosporium cladosporioides的发酵产物进行化学成分研究。方法采用溶剂提取、硅胶柱色谱及半制备HPLC等分离方法对真菌菌丝体进行分离纯化,通过波谱学方法进行结构鉴定。结果分离得到10个化合物,分别为二十四烷酸(1)、麦角甾-5,7,22-三烯-3β-醇(2)、24-亚甲基羊毛脂甾-8-烯-3β-醇(3)、1-(硬脂酸)-2-(亚油酸)-3-油酸甘油酯(4)、1,2,3-三亚油酸甘油酯(5)、1,3-二油酸甘油酯(6)、肉桂酸(7)、苯丙酸(8)、β-谷甾醇(9)、丁二酸单乙酯(10)。结论化合物1～10均为首次从该菌种分离得到。     

商陆培养细胞对6β-santonin的生物转化

目的利用商陆培养细胞对6β-santonin (1)进行生物转化，以获得多种利于进一步进行结构改造的衍生物。方法将底物1与商陆培养细胞共孵化，采用色谱分离技术得到产物，通过理化性质和光谱数据对产物进行结构鉴定。结果与商陆培养细胞共孵化7 d后，底物1转化为5个产物(2～6)，其中3为新化合物。结论利用商陆培养细胞可对6β-santonin进行选择性还原及羟基化反应，可为其进一步化学结构改造提供有价值的中间体。     

HMG-CoA还原酶和FPP合酶基因拷贝数对紫穗槐-4,11-二烯酵母工程菌产量的影响

从青蒿中克隆了紫穗槐-4,11-二烯合酶基因(ADS)，从酿酒酵母中克隆了HMG-CoA还原酶(HMGR)催化结构域和FPP合酶(FPPS)基因。构建含ADS基因的酿酒酵母表达载体pYeDP60/G/AS，将其转入酿酒酵母，获得能产生紫穗槐-4,11-二烯的酵母工程菌，以朱栾倍半萜为参照，产量为10 μg·L^-1。另外构建了含HMGR和FPPS基因的酵母表达载体pGBT9/A/HMG/G/FPP，将该载体和pYeDP60/G/AS共转入酿酒酵母，得到第二个能产生紫穗槐-4,11-二烯的酵母工程菌，产量为23.6 mg·L^-1，结果表明增加HMG-CoA还原酶和FPP合酶基因的拷贝数能显著增加酵母工程菌的紫穗槐-4,11-二烯产量。