Tiến độ nghiên cứu về sinh tổng hợp Verbascoside

Trừu tượng:

Verbascoside(biết nhưActeoside)là một dẫn xuất phenethyl glycoside bao gồm axit caffeic, hydroxytyrosol, glucose và rhamnose, được tìm thấy rộng rãi trong nhiều loại cây thuốc tự nhiên, vớichống viêm, vi khuẩnl, antiviral,chống khối u, chống oxy hóa, giảm đau, bảo vệ thần kinh,cải thiện chức năng tình dục,điều hòa miễn dịchvà cải thiện trí nhớ tế bào và nhiều hoạt động sinh học khác.

Tuy nhiên, verbascoside có nguồn gốc từ thực vật có vấn đề về hàm lượng thấp và ô nhiễm môi trường, và không thể đạt được sản xuất quy mô lớn xanh và bền vững. Một loạt nhà máy sản xuất tế bào vi sinh vật (Wecistanche Bio-Tech) sản xuất các sản phẩm tự nhiên thực vật đã được xây dựng thành công bằng sinh học tổng hợp, cung cấp một ý tưởng mới để sản xuất verbascoside hiệu quả. Tình trạng nghiên cứu của các nhà máy sản xuất tế bào verbascoside đã được xem xét, bao gồm phân tích các con đường trao đổi chất quan trọng để sinh tổng hợp phenethylamine, khai thác và tối ưu hóa các yếu tố gen quan trọng, và tổng hợp các tiền chất quan trọng, để tạo nền tảng cho quá trình sinh tổng hợp verbascoside. Từ khóa phenethyloside, Verbascoside, phân tích con đường, sinh tổng hợp

Phenylethanoid glycoside (PhGs) là một loại chất chuyển hóa thứ cấp của thực vật được biến đổi bởi các nhóm đường khác nhau, có các hoạt tính sinh học quan trọng như kháng khuẩn, kháng u, kháng virus, chống viêm và chống oxy hóa [1]. Phenylethanol glycoside hiện diện rộng rãi trong thực vật hai lá mầm. Cho đến nay, nhiều hợp chất phenylethanoid đã được phân lập từ thực vật, chẳng hạn như cistanoside C, tuberosin B, và verbascoside (Hình 1a). Cấu trúc phân tử cho thấy các glycoside phenylethanoid có -D-glucopyranose làm lõi đường trung tâm, acetyl, caffeoyl, feruloyl, coumaroyl, cinnamyl và vanillyl là chuỗi bên, và rhamnose, arabinoyl Các biến đổi glycosyl khác nhau, chẳng hạn như đường, celose, glucose và galactose, có cấu trúc đa dạng phong phú. Theo số lượng glycoside, phenethyl glycoside có thể được chia thành monoglycoside, diglycoside, triglycoside và tetraglycoside [2] (Hình 1c).

Acteoside (ACT) là đại diện điển hình của phenethyl disoside, và cấu trúc của nó bao gồm axit caffeic (CA), hydroxytyrosol (HT), glucose và rhamnose biến đổi C3. Viêm, kháng khuẩn, ức chế men sao chép ngược HIV -1, chống khối u và chống oxy hóa, v.v., có tác dụng bảo vệ quan trọng đối với việc sửa chữa tổn thương hệ thần kinh, điều hòa hệ tiêu hóa, điều hòa hệ thống miễn dịch, v.v. và có tác dụng tuyệt vời tiềm năng và giá trị kinh tế trong lĩnh vực phát triển thuốc mới. 1].Verbascosidechủ yếu tồn tại trong rễ, thân, lá và hoa của hơn 200 loài thực vật bao gồm Verbena, Gesneriaceae, Lamiaceae, Scrophulariaceae, Oleaceae, Ledanaceae, Mutongaceae và Plantain [3], do sự khác biệt về khả năng sinh tổng hợp của bản thân thực vật. , cũng như loài, nguồn gốc, điều kiện trồng trọt và thu hoạch, có sự khác biệt đáng kể về hàm lượng verbascoside trong thực vật [4-13], chẳng hạn như tên của "nhân sâm sa mạc". 

Thông tin thêm về Acteoside tại Cistanche Tubulosa

Nội dung trung bình củaCistanche Tubulosa, thuộc họ Cistanche desticola, có thể đạt 4,75 phần trăm, trong khi hàm lượng trung bình ở sa mạc Cistanche và sa mạc Cistanche là như nhau, chỉ 0. 23 phần trăm [9] (Hình 1b). ). Hiện nay, khi tổng hợp verbascoside bằng phương pháp hóa học [14] gặp những vấn đề như đường tổng hợp dài, nhiều phản ứng phụ, phân giải bất đối phức tạp, năng suất thấp và giá thành cao. Do đó, verbascoside chiết xuất từ ​​thực vật vẫn chiếm vị trí thống lĩnh trên thị trường. Tuy nhiên, do hàm lượng trong thực vật thấp, quy trình khai thác phức tạp, chu kỳ sinh trưởng dài của cây, chịu tác động lớn của các yếu tố như khí hậu, môi trường nên không thể cung cấp nguồn nguyên liệu ổn định cho việc khai thác các sản phẩm tự nhiên. , điều này làm hạn chế rất nhiều việc sản xuất quy mô lớn của nó. Sử dụng sinh học tổng hợp để thiết kế và chuyển đổi hợp lý các sản phẩm tự nhiên được kỳ vọng sẽ cung cấp các giải pháp mới cho những thách thức lớn mà nhân loại phải đối mặt trong các lĩnh vực tài nguyên và môi trường. Ví dụ, khai thác quy mô lớn các thành phần enzyme và protein mới từ tự nhiên, cải thiện đáng kể dòng và hiệu quả của protein enzyme thông qua quá trình biến đổi; thành phần hóa và lắp ráp mô-đun các con đường trao đổi chất liên quan đến sinh tổng hợp từ các nguồn khác nhau để cuối cùng xây dựng các nhà máy sản xuất tế bào vi sinh vật hiệu quả. Hiện nay, quá trình sinh tổng hợp và biến đổi các sản phẩm tự nhiên khác nhau như terpenoit, flavonoit, ancaloit và saponin đã được thực hiện thành công [15]. Đối với glycoside phenylethanol, vi sinh vật tổng hợp các tiền chất quan trọng của chúng (chẳng hạn như axit caffeic, hydroxytyrosol, v.v.), tyrosol và bên Rhodiola.

Tuy nhiên, vì các yếu tố chính và con đường tổng hợp verbascoside chưa được phân giải đầy đủ, chủ yếu là các acyltransferase và rhamnosyltransferase trong con đường chuyển acyl và biến đổi glycosyl hạ nguồn chưa được báo cáo, và trình tự xúc tác của quá trình acyl hóa và rhamnosyl hóa chưa được báo cáo. Nó cũng chưa được xác nhận, điều này cản trở việc nghiên cứu sinh tổng hợp verbascoside. Trong bài báo này, tình hình nghiên cứu của phenethyl glycoside sẽ được giới thiệu từ việc phân tích các con đường trao đổi chất chính trong quá trình sinh tổng hợp phenethyl alcohol, việc khai thác và tối ưu hóa các yếu tố gen quan trọng, và tổng hợp các tiền chất quan trọng, các vấn đề hiện tại và sự phát triển trong tương lai xu hướng sẽ được thảo luận. Nhằm tạo cơ sở cho việc xây dựng nhà máy sản xuất tế bào Verbascoside.