环境因子对植物黄酮类化合物生物合成的影响

黄酮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，其合成过程受到苯丙氨酸解氨酶（PAL）、查尔酮合成酶（CHS）、查尔酮异构酶（CHI）、黄烷酮醇还原酶（DFR）、异黄酮合成酶（IFS）等系列酶的调控，而这些酶的活性及其分子合成水平又受到光照、温度、水分、矿物质等环境因素的影响。本文列出了黄酮类化合物生物合成途径及其关键酶，并对环境因子影响黄酮生物合成及其分子机制的研究进展进行综述和评价。     

光对植物黄酮类化合物的影响研究进展

黄酮类化合物是植物中普遍存在的一类次生代谢产物,对植物自身起着非常重要的作用,光保护和抗氧化是主要作用,因此光照对黄酮类化合物的生物合成的影响十分显著。该研究从光强和光质2个方面综述了近年来光照对植物中黄酮类化合物含量的影响,以及简要概述了光作用于黄酮代谢上游关键酶苯丙氨酸解氨酶(PAL)和查尔酮合酶(CHS)的特点。     

菘蓝查尔酮异构酶基因的克隆与体外酶活鉴定

查尔酮异构酶是高等植物黄酮类化合物生物合成中的关键限速酶，决定了植物体内黄酮类化合物的产生。该研究从菘蓝的不同部位中提取RNA,反转录为cDNA,并设计带有酶切位点的特异性引物，克隆得到1个菘蓝查尔酮异构酶基因，命名为IiCHI。该基因全长756 bp,含有1个完整的开放阅读框，编码251个氨基酸。通过同源比对显示IiCHI与拟南芥Arabidopsis thaliana的CHI蛋白亲缘关系较近，并且具有查尔酮异构酶典型的活性位点，系统发育树分析显示IiCHI归属于Ⅰ型CHI。构建原核表达载体pET28a-IiCHI并进行诱导表达，纯化后获得IiCHI的重组蛋白。体外酶活性检测实验显示IiCHI重组蛋白可以把柚皮素查尔酮催化生成柚皮素，而不能把异甘草素催化生成甘草素。实时荧光定量PCR结果显示菘蓝中IiCHI在地上部分的表达量明显高于地下部分，其中地上部分在花中表达量最高，叶与茎次之，在地下部分的须根、根的皮部与木质部几乎不表达。该研究为进一步探讨菘蓝中查尔酮异构酶的功能及其在黄酮类化合物的生物合成研究中提供了参考。     

黄酮类化合物生物合成途径的进化及其在淫羊藿中的研究展望

黄酮类化合物是植物最重要的次级代谢产物之一。大多数植物黄酮类化合物的生物合成具有相同的步骤,其合成途径是植物进化过程中的保守代谢途径。迄今已经克隆、鉴定了多种植物黄酮类化合物生物合成相关酶的结构基因,并进行了一些黄酮类化合物合成代谢的分子调控研究。结合本实验室研究实践,综述了植物黄酮类化合物生物合成途径的进化研究进展,并在此基础上初步比较研究了淫羊藿与其他植物的黄酮类化合物合成途径,提出了研究淫羊藿黄酮类化合物生物合成的比较基因组学和比较代谢组学方法,指出应当从最保守的代谢中间产物和结构酶入手,结合淫羊藿种间和种内黄酮类化合物水平的比较,研究淫羊藿黄酮类化合物的代谢途径及其调控机制。     

甘草查尔酮A抗肿瘤作用研究进展

甘草查尔酮A是从甘草根中提取出来的黄酮类化合物,具有多种药理学活性,目前最受关注的是其抗肿瘤活性,本文将对近年来国内外关于甘草查尔酮A抗肿瘤活性及其机制的研究进展进行综述。     

盐肤木查尔酮异构酶的克隆、表达及特性分析

黄酮类化合物是药用植物盐肤木Rhus chinensis中主要的功能成分,具有多种药理活性,广泛用于疾病治疗和食品保健等领域。查尔酮异构酶(chalcone isomerase,CHI,EC 5. 5. 1. 6)是黄酮类化合物生物合成途径的关键酶。该研究通过RTPCR及rapid-amplification of c DNA Ends (RACE)技术克隆了盐肤木查尔酮异构酶(命名为Rc CHI)全长c DNA序列共1 058bp,包含738 bp的开放阅读框,编码245个氨基酸。序列分析表明,Rc CHI与其他植物CHI序列相似性在47. 1%～71. 6%,属于Ⅰ型CHI。通过实时荧光定量PCR检测发现盐肤木不同组织总黄酮含量与Rc CHI的mRNA表达呈正相关。进一步构建原核表达载体p GEX-6P-1-RcCHI并转化大肠杆菌BL21,成功获得了重组Rc CHI的高效可溶表达。该研究为利用基因工程菌株进行黄酮类化合物的生物合成奠定了基础。     

异叶天南星查尔酮合成酶和异构酶基因的克隆及蛋白的结构性质分析

查尔酮合成酶(CHS)和查尔酮异构酶(CHI)是黄酮类物质生物合成途径中的关键酶,该研究从中药异叶天南星(Arisaema heterophyllum Blume,Ah)转录组数据库中筛选出查尔酮合成酶基因(Ah CHS)和查尔酮异构酶基因(Ah CHI),利用RT-PCR技术克隆了它们的开放阅读框(ORF)部分,并对其编码蛋白Ah CHS和Ah CHI的理化性质、表达及结构特点进行分析。Ah CHS的ORF长度为1 176 bp,编码392个氨基酸的蛋白质;而Ah CHI的ORF长度为630 bp,编码蛋白含209个氨基酸。Ah CHS作为对称同二聚体,N端螺旋互相交换,每个单体由2个亚结构域组成,位于2个亚结构域之间交界处的4个保守的氨基酸残基构成了酶的活性中心; Ah CHI的三级结构采用了开放的β-三明治褶皱,1个大的β折叠片层(β4～β11)和1个α螺旋片层(α1～α7)组成其核心结构,其中β4,β5,α4和α6在不同物种间高度保守,部分疏水氨基酸形成了酶的活性位点。系统进化树分析发现Ah CHS与火鹤花CHS亲缘关系最近;而Ah CHI与紫牡丹CHI亲缘关系最近。表达分析表明编码Ah CHS的基因在根和块茎中的表达量明显比叶多,而编码Ah CHI的基因在块茎部位的表达量最高。该研究为Ah CHS和Ah CHI功能的进一步研究及植物黄酮类化合物生物合成途径的解析提供了基础。     

化橘红黄酮类生物合成中功能基因的克隆与序列分析

目的:克隆获得广东道地药材化橘红黄酮类化合物生物合成中几个重要功能基因。方法:利用CTAB-LiCl法提取高质量的化橘红总RNA,采用RT-PCR技术克隆基因。结果:克隆获得了化橘红黄酮类生物合成中三个重要功能基因,它们分别为查尔酮合成酶基因,该基因编码区全长1173 bp,编码391个氨基酸,NCBI序列登录号:GQ892059;黄烷酮-3-羟化酶基因,该基因编码区全长1 086 bp,编码362个氨基酸,登录号:GU323284;查尔酮异构酶基因,该基因全长666 bp,编码222个氨基酸,登录号:GU323285。结论:CTAB-LiCl法能提取高质量的化橘红总RNA,克隆获得的三个功能基因都具有开放阅读框。     

甘草黄酮类和三萜类化合物抗氧化作用的研究

本文报道１４种甘草黄酮类化合物和３种三萜类化合物对４种活性氧的清除效应。胀果香豆素Ａ对超氧阴离子自由基（Ｏ２）的清除效应最显著。光甘草酮和甘草查尔酮Ａ对Ｈ２Ｏ２溶血的抑制效应最明显。有１０个黄酮类化合物明显对抗血卟啉衍生物（ＨＰＤ）的光溶血。甘草查尔酮Ａ和４’－甲氧基－４－羟基查尔酮对羟自由基（ＯＨ）的清除作用最为显著。甘草酸和甘草次酸没有对抗Ｏ２和ＨＰＤ的光溶血效应，但明显抑制Ｈ２Ｏ２溶血。     

植物Ⅲ型聚酮合酶研究进展

聚酮化合物是一大类结构各异并具有不同生物活性的天然产物,具有重要的药用价值。植物Ⅲ型聚酮合酶(polyketide synthases,PKSs)是植物中聚酮化合物生物合成的关键酶,主要通过催化初始酰基底物和二碳酰基单元的乙酰基发生一系列的缩合反应合成聚酮化合物骨架结构。该文简要概述了植物Ⅲ型聚酮合酶的催化机制、功能改造、表达调控及其分子进化等方面的研究进展。