Напредък в изследванията върху биосинтезата на вербаскозид

Резюме:

Вербаскозид(познат катоактеозид)е производно на фенетил гликозид, съставено от кафеена киселина, хидрокситирозол, глюкоза и рамноза, широко разпространено в различни естествени лечебни растения, спротивовъзпалително, антибактериалниl, антивирал,противотуморен, анти-оксидант, аналгетично, невропротективно,подобрена сексуална функция,имунна регулацияи подобрена клетъчна памет и много други биологични дейности.

Въпреки това вербаскозидът, получен от растения, има проблеми с ниско съдържание и замърсяване на околната среда и не може да постигне зелено и устойчиво широкомащабно производство. Поредица от фабрики за микробни клетки (Wecistanche Bio-Tech) от растителни естествени продукти бяха успешно конструирани чрез синтетична биология, която предостави нова идея за ефективно производство на вербаскозид. Изследователският статус на вербаскозидните клетъчни фабрики беше прегледан, включително анализ на ключови метаболитни пътища за биосинтеза на фенетиламин, извличане и оптимизиране на ключови генни елементи и синтез на ключови прекурсори, за да се постави основа за биосинтезата на вербаскозид. Ключови думи фенетилозид, вербаскозид, анализ на пътя, биосинтеза

Фенилетаноидните гликозиди (PhG) са клас растителни вторични метаболити, модифицирани от различни захарни групи, които имат важна биологична активност като антибактериална, противотуморна, антивирусна, противовъзпалителна и антиоксидантна [1]. Фенилетанол гликозидите са широко представени в двусемеделните растения. Досега различни фенилетаноидни съединения са изолирани от растения, като цистанозид С, туберозин В и вербаскозид (фиг. 1а). Молекулярната структура показва, че фенилетаноидните гликозиди имат -D-глюкопираноза като централно захарно ядро, ацетил, кафеоил, ферулоил, кумароил, цинамил и ванилил като странични вериги и рамноза, арабинил Различни гликозилови модификации, като захар, целоза, глюкоза и галактоза, имат богато структурно разнообразие. Според броя на гликозидите, фенетил гликозидите могат да бъдат разделени на моногликозиди, дигликозиди, тригликозиди и тетрагликозиди [2] (фиг. 1в).

Актеозидът (ACT) е типичен представител на фенетилдизозида и структурата му се състои от кафеена киселина (CA), хидрокситирозол (HT), глюкоза и C3 модифицирана рамноза. Възпаление, антибактериално, инхибиране на обратната транскриптаза на ХИВ-1, противотуморно и антиокислително и т.н., имат важни защитни ефекти върху възстановяването на уврежданията на нервната система, регулирането на храносмилателната система, регулирането на имунната система и т.н. и имат големи потенциал и икономическа стойност в областта на разработването на нови лекарства. 1].Вербаскозидсъществуват основно в корените, стъблата, листата и цветовете на повече от 200 вида растения, включително Verbena, Gesneriaceae, Lamiaceae, Scrophulariaceae, Oleaceae, Ledanaceae, Mutongaceae и Plantain [3], поради разликата в биосинтетичния капацитет на самото растение , както и видовете, произхода, условията на отглеждане и прибиране на реколтата, има значителни разлики в съдържанието на вербаскозид в растенията [4-13], като например в името на "пустинен женшен". 

Повече информация за Acteoside в Cistanche Tubulosa

Средното съдържание наCistanche Tubulosa, който принадлежи към семейство Cistanche deserticola, може да достигне 4,75 процента, докато средното съдържание в пустинята Cistanche и пустинята Cistanche е същото, само 0.23 процента [9] (фиг. 1b). ). Понастоящем, когато се синтезира вербаскозид по химичен метод [14], има проблеми като дълъг синтетичен път, много странични реакции, тромаво хирално разделяне, нисък добив и висока цена. Следователно вербаскозидът, получен от растителна екстракция, все още заема доминираща позиция на пазара. Въпреки това, поради ниското съдържание в растенията, сложния процес на извличане и дългия цикъл на растеж на растенията, които са силно повлияни от фактори като климат и околна среда, е невъзможно да се осигури стабилен източник на суровини за извличане на естествени продукти , което силно ограничава мащабното му производство. Използването на синтетична биология за рационално проектиране и трансформиране на синтеза на естествени продукти се очаква да предостави нови решения на основните предизвикателства, пред които е изправено човечеството в областта на ресурсите и околната среда. Например, широкомащабно извличане на нови ензимни и протеинови компоненти от природата, значително подобряване на потока и ефективността на ензимните протеини чрез трансформация; компонентизиране и модулно сглобяване на метаболитни пътища, свързани с биосинтезата от различни източници, за да се изградят накрая ефективни фабрики за микробни клетки. Понастоящем биосинтезата и трансформацията на различни природни продукти като терпеноиди, флавоноиди, алкалоиди и сапонини са успешно постигнати [15]. За фенилетанол гликозидите микроорганизмите синтезират техните ключови прекурсори (като кафеена киселина, хидрокситирозол и др.), тирозол и страна на родиола.

Въпреки това, тъй като ключовите елементи и пътища на синтеза на вербаскозид не са напълно разкрити, не са докладвани главно ацилтрансферазите и рамнозилтрансферазите в пътищата за ацил трансфер и гликозилна модификация надолу по веригата и не е докладвана каталитичната последователност на ацилиране и рамнозилиране. Освен това не е валидиран, което възпрепятства изследванията върху биосинтезата на вербаскозид. В тази статия изследователският статус на фенетиловите гликозиди ще бъде въведен от анализа на ключовите метаболитни пътища в биосинтезата на фенетилов алкохол, извличането и оптимизирането на ключови генни елементи и синтеза на ключови прекурсори, както и настоящите проблеми и бъдещото развитие ще бъдат обсъдени тенденциите. За да се осигури основата за изграждането на фабриката за клетки Verbascoside.