紫杉醇生物合成的研究.doc

 植物学通报 1999 , 16 (2) :138～149 Chi nese B ulleti n of B ota ny ① 紫杉醇生物合成的研究 王伟 钟英长 ( 中山大学生命科学学院 广州 510275) 摘要 抗癌新药紫杉醇是具有萜类环状结构的天然次生代谢产物 。研究紫杉醇的生物合成对于人为定 向地提高合成效率以及克隆重组合成中的关键酶基因 ,进而提高紫杉醇的合成量 ,都是十分有意义的基 础工作 。本文以植物和微生物的次生代谢及其主要代谢途径为知识背景 ,介绍了紫杉烷类物质的基本 结构及其结构骨架的分类情况 ,综述了近年来围绕紫杉醇二萜骨架和侧链基团的生物合成途径的研究 进展 ,对合成中的影响因素进行了初步的讨论 。 关键词 次生代谢 ,次生代谢物 ,紫杉醇 ,生物合成 A REVIEW O N TAXOL BIOSY NTHESIS WANG Wei ZHONG Ying2Chang ( School of Life Science , Zhongshan University , Guangzhou 510275) Abstract Taxol , a novel antitumor agent , is a terpenoid secondary product with ringed formula structure . However , the pathways of taxol biosynthesis were still undefined. In this paper , a simple aspect about its secondary metabolism in plants and microorganisms was given. Recent research ad2 vances on biosynthesis of the diterpenoid tricyclo carbon skeleton and side chain group s of taxol was reviewed. Lastly , the influential factors on synthesis metabolism of taxol were discussed. Key words Secondary metabolism , Secondary products , Taxol , Biosynthesis 1 次生代谢及其主要途径 111 次生代谢的概念及主要代谢产物 次生代谢 ( secondary metabolism) 指存在于某些生物 ( 如微生物和植物等) 当中有别于 初生代谢的一类特殊而且复杂的代谢类型 ;次生代谢物 ( secondary metabolites) 是一大类无 明显生理功能或者非生长发育所必需的小分子有机化合物 。通常认为 ,生物的次生代谢 是通过渐变或突变获得的一种适应生存的方式 ,是生物体在长期的进化当中对生态环境 适应的结果 。另一方面 ,由于某些情况下初生代谢与次生代谢之间有着不太清晰的界限 , 所以次生代谢的概念仍在进一步的发展和完善之中 。 次生代谢物的产生 、分布和作用通常有种属 、器官 、组织和生长发育期的特异性 。代 谢物的种类异常繁杂 ,化学结构迥异 ,分类方法不一 ,主要包括各种氨基糖衍生物 、酚类 、 醌类 、黄酮类 、香豆素 、木质素 、环氧化物 、生物碱 、喹啉 、糖苷 、吲哚 、大环内脂 、萘 、核苷 、吩 嗪 、吡咯 、萜类 、甾类 、皂甙 、多肽类 、多烯类 、多炔类 、有机酸 、毒素和色素等等 。从化学结 ① 中山大学“211 工程”前沿项目基金资助 。 构上简化之 ,可将植物的次生代谢产物归为酚类化合物 (芳香族) 、萜类化合物和含氮有机 物 (生物碱) 三大类 。微生物的次生代谢产物则包括了多种结构的抗生素 ( 主要是糖类衍 生物 、多肽类 、多烯类 、大环内脂 、四环类和嘌呤类六种结构类型) 。根据结构特征和生理 作用也可将次生代谢物分为抗生素 (植保素) 、生长刺激素 、维生素 、色素 、生物碱与毒素等 不同类型 。微生物和植物的许多次生代谢物为人类提供了丰富的药物 、香料和工业原料 , 对人类的生产生活具有密不可分的重要影响 ; 一些次生代谢物则与机体的抗性 、信号传 导 、适应调节 、生长发育以及植物的花色香味等现象有关 ( 潘瑞炽等 ,1983 ; 卫扬保 ,1989) 。 因此 ,对生物次生代谢的研究和利用 ,具有很大的理论和实践意义 。 图 1 初生代谢和次生代谢的联系 (根据卫扬保教材补充) 尽管次生代谢物的产生过程