Forskningsframsteg om biosyntes av Verbascoside

Abstrakt:

Verbascoside(vet somAkteosid)är ett fenetylglykosidderivat som består av koffeinsyra, hydroxityrosol, glukos och ramnos, som finns allmänt i en mängd olika naturliga medicinalväxter, medantiinflammatorisk, antibakterierl, antiviral,antitumör, antioxidativ, smärtstillande, neuroprotektiva,förbättrad sexuell funktion,immunregleringoch förbättrat cellulärt minne och många andra biologiska aktiviteter.

Växthärledd verbascoside har dock problem med lågt innehåll och miljöföroreningar, och kan inte uppnå grön och hållbar storskalig produktion. En serie mikrobiella cellfabriker (Wecistanche Bio-Tech) av naturliga växtprodukter byggdes framgångsrikt genom syntetisk biologi, vilket gav en ny idé för effektiv produktion av verbascoside. Forskningsstatusen för verbascosidecellfabriker granskades, inklusive analys av viktiga metaboliska vägar för fenetylaminbiosyntes, brytning och optimering av nyckelgenelement och syntesen av nyckelprekursorer, för att lägga en grund för biosyntesen av verbascoside. Nyckelord fenetylosid, Verbascoside, väganalys, biosyntes

Fenyletanoidglykosider (PhG) är en klass av sekundära växtmetaboliter modifierade av olika sockergrupper, som har viktiga biologiska aktiviteter såsom antibakteriell, antitumör, antiviral, antiinflammatorisk och antioxidant [1]. Fenyletanolglykosider är allmänt närvarande i tvåhjärtbladiga växter. Hittills har en mängd olika fenyletanoidföreningar isolerats från växter, såsom cistanosid C, tuberosin B och verbascoside (fig. 1a). Molekylstrukturen visar att fenyletanoidglykosiderna har -D-glukopyranos som central sockerkärna, acetyl, koffeoyl, feruloyl, kumaroyl, cinnamyl och vanillyl som sidokedjor, och ramnos, arabinoyl Olika glykosylmodifieringar, såsom socker, glukos och galaktos, har rik strukturell mångfald. Beroende på antalet glykosider kan fenetylglykosider delas in i monoglykosider, diglykosider, triglykosider och tetraglykosider [2] (Fig. 1c).

Akteosid (ACT) är en typisk representant för fenetyldisosid, och dess struktur består av koffeinsyra (CA), hydroxityrosol (HT), glukos och C3-modifierad ramnos. Inflammation, antibakteriell, hämning av HIV-1 omvänt transkriptas, antitumör och antioxidation, etc., har viktiga skyddande effekter på reparation av nervsystemets skador, reglering av matsmältningssystemet, reglering av immunsystemet, etc., och har stor potentiellt och ekonomiskt värde inom området för utveckling av nya läkemedel. 1].Verbascosidefinns huvudsakligen i rötter, stjälkar, blad och blommor hos mer än 200 växtarter, inklusive Verbena, Gesneriaceae, Lamiaceae, Scrophulariaceae, Oleaceae, Ledanaceae, Mutongaceae och Plantain [3], på grund av skillnaden i växtens biosyntetiska kapacitet , såväl som arter, ursprung, odlings- och skördeförhållanden, det finns betydande skillnader i innehållet av verbascoside i växter [4-13], såsom i namnet på "öken ginseng". 

Mer info om Acteoside i Cistanche Tubulosa

Det genomsnittliga innehållet avCistanche Tubulosa, som tillhör familjen Cistanche deserticola, kan nå 4,75 procent , medan medelhalten i Cistanche-öknen och Cistanche-öknen är densamma, endast 0,23 procent [9] (Fig. 1b). ). För närvarande, när man syntetiserar verbascoside med kemisk metod[14], finns det problem som lång syntesväg, många sidoreaktioner, besvärlig kiral upplösning, lågt utbyte och höga kostnader. Därför har verbascoside som härrör från växtutvinning fortfarande en dominerande ställning på marknaden. Men på grund av det låga innehållet i växter, den komplexa utvinningsprocessen och den långa tillväxtcykeln för växter, som i hög grad påverkas av faktorer som klimat och miljö, är det omöjligt att tillhandahålla en stabil källa till råvaror för utvinning av naturprodukter , vilket kraftigt begränsar dess storskaliga produktion. Att använda syntetisk biologi för att rationellt utforma och omvandla syntesen av naturliga produkter förväntas ge nya lösningar på stora utmaningar som mänskligheten står inför när det gäller resurser och miljö. Till exempel storskalig brytning av nya enzym- och proteinkomponenter från naturen, vilket kraftigt förbättrar flödet och effektiviteten av enzymproteiner genom transformation; komponentisering och modulär sammansättning av metabola vägar relaterade till biosyntes från olika källor för att slutligen bygga effektiva mikrobiella cellfabriker. För närvarande har biosyntesen och omvandlingen av olika naturliga produkter som terpenoider, flavonoider, alkaloider och saponiner framgångsrikt uppnåtts [15]. För fenyletanolglykosider syntetiserar mikroorganismer sina nyckelprekursorer (som koffeinsyra, hydroxityrosol, etc.), tyrosol och Rhodiola-sidan.

Men eftersom nyckelelementen och vägarna för verbaskosidsyntes inte har lösts helt, har huvudsakligen acyltransferaserna och rhamnosyltransferaserna i nedströms acylöverförings- och glykosylmodifieringsvägarna inte rapporterats, och den katalytiska sekvensen av acylering och rhamnosylering har inte rapporterats. Det har inte heller validerats, vilket hindrar forskningen kring biosyntesen av verbascoside. I denna artikel kommer forskningsstatusen för fenetylglykosider att introduceras från analysen av viktiga metaboliska vägar i biosyntesen av fenetylalkohol, brytning och optimering av nyckelgenelement, och syntesen av nyckelprekursorer, och de nuvarande problemen och framtida utveckling trender kommer att diskuteras. För att ge underlag för byggandet av Verbascosides cellfabrik.