Forschungsfortschritt zur Biosynthese von Verbascosid

Abstrakt:

Verbascosid(bekannt alsAkteosid)ist ein Phenethylglycosid-Derivat, das aus Kaffeesäure, Hydroxytyrosol, Glucose und Rhamnose besteht und in einer Vielzahl natürlicher Heilpflanzen weit verbreitet istAntiphlogistikum, Antibiotikal, antiviral,Antitumor, antioxidativ, schmerzlindernd, neuroprotektiv,verbesserte sexuelle Funktion,Immunregulationund verbessertes Zellgedächtnis und viele andere biologische Aktivitäten.

Aus Pflanzen gewonnenes Verbascosid hat jedoch Probleme mit niedrigem Gehalt und Umweltverschmutzung und kann keine umweltfreundliche und nachhaltige Produktion in großem Maßstab erreichen. Eine Reihe mikrobieller Zellfabriken (Wecistanche Bio-Tech) aus pflanzlichen Naturprodukten wurde erfolgreich durch synthetische Biologie konstruiert, was eine neue Idee für die effiziente Produktion von Verbascosid lieferte. Der Forschungsstatus der Verbascosid-Zellfabriken wurde überprüft, einschließlich der Analyse der wichtigsten Stoffwechselwege für die Phenethylamin-Biosynthese, des Abbaus und der Optimierung von Schlüsselgenelementen und der Synthese von Schlüsselvorläufern, um eine Grundlage für die Biosynthese von Verbascosid zu legen. Schlüsselwörter Phenethylosid, Verbascosid, Pathway-Analyse, Biosynthese

Phenylethanoidglykoside (PhGs) sind eine Klasse von pflanzlichen Sekundärmetaboliten, die durch verschiedene Zuckergruppen modifiziert sind und wichtige biologische Aktivitäten wie antibakterielle, antitumorale, antivirale, entzündungshemmende und antioxidative Wirkungen haben [1]. Phenylethanolglykoside sind in zweikeimblättrigen Pflanzen weit verbreitet. Bisher wurde eine Vielzahl von Phenylethanoidverbindungen aus Pflanzen isoliert, wie Cistanosid C, Tuberosin B und Verbascosid (Abb. 1a). Die Molekülstruktur zeigt, dass die Phenylethanoidglykoside -D-Glucopyranose als zentralen Zuckerkern, Acetyl, Caffeoyl, Feruloyl, Cumaroyl, Cinnamyl und Vanillyl als Seitenketten und Rhamnose, Arabinoyl und verschiedene Glykosylmodifikationen, wie Zucker, Celose, Glucose u Galactose, haben eine reiche strukturelle Vielfalt. Nach der Anzahl der Glykoside lassen sich Phenethylglykoside in Monoglykoside, Diglykoside, Triglykoside und Tetraglykoside unterteilen [2] (Abb. 1c).

Acteosid (ACT) ist ein typischer Vertreter von Phenethyldisosid und setzt sich in seiner Struktur aus Kaffeesäure (CA), Hydroxytyrosol (HT), Glucose und C3-modifizierter Rhamnose zusammen. Entzündung, antibakteriell, Hemmung der reversen Transkriptase von HIV-1, Antitumor und Antioxidation usw. haben wichtige schützende Wirkungen auf die Reparatur von Schäden am Nervensystem, die Regulierung des Verdauungssystems, die Regulierung des Immunsystems usw. und sind großartig Potenzial und wirtschaftlichen Wert im Bereich der Entwicklung neuer Medikamente. 1].Verbascosidkommen hauptsächlich in den Wurzeln, Stängeln, Blättern und Blüten von mehr als 200 Pflanzenarten vor, darunter Verbena, Gesneriaceae, Lamiaceae, Scrophulariaceae, Oleaceae, Ledanaceae, Mutongaceae und Wegerich [3], aufgrund der unterschiedlichen Biosynthesekapazität der Pflanze selbst , sowie Art, Herkunft, Anbau- und Erntebedingungen gibt es deutliche Unterschiede im Gehalt an Verbascosid in Pflanzen [4-13], wie etwa im Namen von „Wüsten-Ginseng". 

Weitere Informationen zu Acteoside in Cistanche Tubulosa

Der durchschnittliche Inhalt vonCistanche Tubulosa, das zur Familie Cistanche deserticola gehört, kann 4,75 Prozent erreichen, während der durchschnittliche Gehalt in Wüsten-Cistanche und Cistanche-Wüste gleich ist, nur 0,23 Prozent [9] (Abb. 1b). ). Gegenwärtig treten bei der chemischen Synthese von Verbascosid[14] Probleme auf, wie z. B. ein langer Syntheseweg, viele Nebenreaktionen, umständliche Auflösung der Chiralität, geringe Ausbeute und hohe Kosten. Aus Pflanzenextrakten gewonnenes Verbascosid nimmt daher noch immer eine beherrschende Stellung auf dem Markt ein. Aufgrund des geringen Gehalts in Pflanzen, des komplexen Extraktionsprozesses und des langen Wachstumszyklus von Pflanzen, die stark von Faktoren wie Klima und Umwelt beeinflusst werden, ist es jedoch unmöglich, eine stabile Rohstoffquelle für die Gewinnung von Naturprodukten bereitzustellen , was seine Produktion in großem Maßstab stark einschränkt. Der Einsatz der Synthetischen Biologie zur rationalen Gestaltung und Transformation der Synthese von Naturstoffen soll neue Lösungen für die großen Herausforderungen der Menschheit in den Bereichen Ressourcen und Umwelt bieten. Zum Beispiel der groß angelegte Abbau neuer Enzym- und Proteinkomponenten aus der Natur, wodurch der Fluss und die Effizienz von Enzymproteinen durch Transformation erheblich verbessert werden; Komponentenisierung und modulare Zusammenstellung von Stoffwechselwegen im Zusammenhang mit der Biosynthese aus verschiedenen Quellen, um schließlich effiziente mikrobielle Zellfabriken aufzubauen. Derzeit ist die Biosynthese und Umwandlung verschiedener Naturstoffe wie Terpenoide, Flavonoide, Alkaloide und Saponine erfolgreich gelungen [15]. Für Phenylethanolglykoside synthetisieren Mikroorganismen ihre wichtigsten Vorläufer (wie Kaffeesäure, Hydroxytyrosol usw.), Tyrosol und Rhodiola-Seite.

Da jedoch die Schlüsselelemente und Wege der Verbascosid-Synthese noch nicht vollständig geklärt sind, wurden hauptsächlich die Acyltransferasen und Rhamnosyltransferasen in den nachgeschalteten Acyltransfer- und Glycosylmodifikationswegen nicht berichtet, und die katalytische Sequenz der Acylierung und Rhamnosylierung wurde nicht berichtet. Es wurde auch nicht validiert, was die Forschung zur Biosynthese von Verbascosid behindert. In diesem Beitrag wird der Forschungsstand von Phenethylglykosiden anhand der Analyse wichtiger Stoffwechselwege in der Biosynthese von Phenethylalkohol, des Abbaus und der Optimierung wichtiger Genelemente und der Synthese wichtiger Vorstufen sowie der aktuellen Probleme und zukünftigen Entwicklung vorgestellt Trends werden diskutiert. Um die Grundlage für den Bau der Zellfabrik von Verbascoside zu schaffen.