人参皂苷生物合成和次生代谢工程_吴琼.pdf

DOI：10.13523/j.cb 中国生物工程杂志 China Biotechnology, 2009, 29( 10): 102~ 108 人参皂苷生物合成和次生代谢工程* ** 吴 琼 周应群 孙 超 陈士林 (中国医学科学院 /北京协和医学院药用植物研究所 北京 1000193) 摘要 人参皂苷属于植物三萜皂苷类化合物, 是传统名贵药材人参和西洋参的主要活性成分, 具 有抗炎、抗氧化作用, 还有广泛的抗肿瘤作用。人参皂苷与植物甾醇共享前期代谢途径, 通过 2, 3-氧化鲨烯环化步骤进入三萜代谢分支途径, 在三萜碳环骨架复杂修饰的基础上形成人参皂苷。 综述了近年人参皂苷生物合成途径及关键酶基???研究的必威体育精装版进展, 揭示了人参皂苷生物合成的 基本途径, 对途径中关键酶的基因进行了综述, 并结合次生代谢工程技术, 探讨了该技术在人参 皂苷生物合成中的应用前景。 关键词 人参皂苷 生物合成 关键酶 代谢工程 中图分类号 Q819 人参皂苷 ( ginsenoside)是五 加科 ( Ara liaceae)植 物 作为原初供体, 经过甲羟戊酸 (M evalonate)中间物合成 人参 (P ana xginseng)和西洋参 ( Panax quinquefolium )的 异戊 烯 焦 磷 酸 ( IPP ) 和 二 甲 基 烯 丙 基 焦 磷 酸 主要活性成分 [1] 。迄今为止已经发现的人参皂苷约有 ( DMAPP ); ( 2) 通过 烯丙基转 移酶 ( prenyltransferase) 40余种, 然而作为人参皂苷的 主要来源, 人参、西洋 参 和萜类环化酶的催化合成 2, 3-氧化鲨烯; ( 3) 2, 3-氧 需要 4~ 15年的生长 栽培阶段, 生 产上由于 连作障 碍 化鲨烯依次经过环化、羟基化、糖基化对三萜碳环骨架 和病虫害的困扰, 其品质及其生长环境受到严重限制; 进行复杂修饰, 最终形成达 玛烷型和齐 墩果酸型 人参 同时, 具有独特药理活性的人参皂苷含量稀少, 如 Rg3、 皂苷。 Rb2、Rh2等抗 癌成分含量 甚微 [2 ]。近年来, 植物次 生 1. 1 IPP 和 DM APP 的合成 代谢工程发展迅速, 应用分子生物学和基因工程方法, 首先两分子乙酰辅酶 A在乙酰辅酶 A酰基转移酶 催化下缩合生成 乙酰乙酰辅酶 在微生物中重建药用次生代谢物生物合成途径已有初 (AACT) A( acetoacetyl- 随后在 合成酶 化下继续与一 步的研究和实践。随着三萜皂苷生物合成途径及其关