Progresso da pesquisa sobre a biossíntese de Verbascoside

Abstrato:

Verbascosídeo(conhecido comoActeosídeo)é um derivado fenetilglicósido composto de ácido cafeico, hidroxitirosol, glicose e ramnose, amplamente encontrado em uma variedade de plantas medicinais naturais, comanti-inflamatório, antibacterianol, antiviral,antitumoral, anti-oxidante, analgésico, neuroprotetor,função sexual melhorada,regulação imunológicae memória celular melhorada e muitas outras atividades biológicas.

No entanto, verbascoside derivado de plantas tem problemas de baixo teor e poluição ambiental, e não pode alcançar uma produção em larga escala verde e sustentável. Uma série de fábricas de células microbianas (Wecistanche Bio-Tech) de produtos naturais vegetais foram construídas com sucesso por biologia sintética, o que forneceu uma nova ideia para a produção eficiente de verbascoside. O status de pesquisa das fábricas de células de verbascoside foi revisado, incluindo a análise das principais vias metabólicas para a biossíntese da fenetilamina, a mineração e otimização de elementos-chave do gene e a síntese de precursores-chave, a fim de estabelecer uma base para a biossíntese de verbascoside. Palavras-chave fenetilosídeo, Verbascosídeo, análise de vias, biossíntese

Os glicosídeos feniletanoides (PhGs) são uma classe de metabólitos secundários de plantas modificados por vários grupos de açúcares, que possuem importantes atividades biológicas como antibacteriana, antitumoral, antiviral, anti-inflamatória e antioxidante [1]. Os glicosídeos de feniletanol estão amplamente presentes em plantas dicotiledôneas. Até agora, uma variedade de compostos feniletanoides foram isolados de plantas, como cistanosídeo C, tuberosina B e verbascosídeo (Fig. 1a). A estrutura molecular mostra que os glicosídeos feniletanoides têm -D-glicopiranose como núcleo central de açúcar, acetil, cafeoil, feruloil, cumaroil, cinamil e vanilil como cadeias laterais, e ramnose, arabinoil Diferentes modificações de glicosil, como açúcar, celose, glicose e galactose, possuem rica diversidade estrutural. De acordo com o número de glicosídeos, os fenetilglicosídeos podem ser divididos em monoglicosídeos, diglicosídeos, triglicosídeos e tetraglicosídeos [2] (Fig. 1c).

O acteosídeo (ACT) é um representante típico do fenetildisosídeo, e sua estrutura é composta por ácido cafeico (CA), hidroxitirosol (HT), glicose e ramnose modificada por C3. Inflamação, antibacteriano, inibição da transcriptase reversa do HIV-1, antitumoral e antioxidante, etc., têm efeitos protetores importantes no reparo de danos ao sistema nervoso, regulação do sistema digestivo, regulação do sistema imunológico, etc., e têm grande potencial e valor econômico no campo do desenvolvimento de novos medicamentos. 1].Verbascosídeoexistem principalmente nas raízes, caules, folhas e flores de mais de 200 espécies de plantas, incluindo Verbena, Gesneriaceae, Lamiaceae, Scrophulariaceae, Oleaceae, Ledanaceae, Mutongaceae e Plantain [3], devido à diferença na capacidade biossintética da própria planta , assim como a espécie, origem, condições de cultivo e colheita, há diferenças significativas no teor de verbascoside nas plantas [4-13], como no nome de "ginseng do deserto". 

Mais informações sobre Acteoside em Cistanche Tubulosa

O teor médio deCistanche Tubulosa, que pertence à família Cistanche deserticola, pode atingir 4,75 por cento , enquanto o teor médio no deserto Cistanche e no deserto Cistanche é o mesmo, apenas 0,23 por cento [9] (Fig. 1b). ). Atualmente, ao sintetizar verbascoside pelo método químico[14], existem problemas como longa rota sintética, muitas reações colaterais, resolução quiral complicada, baixo rendimento e alto custo. Portanto, o verbascoside derivado da extração vegetal ainda ocupa uma posição dominante no mercado. No entanto, devido ao baixo teor nas plantas, ao complexo processo de extração e ao longo ciclo de crescimento das plantas, que são muito afetados por fatores como clima e meio ambiente, é impossível fornecer uma fonte estável de matérias-primas para extração de produtos naturais. , o que limita muito sua produção em larga escala. Espera-se que o uso da biologia sintética para projetar e transformar racionalmente a síntese de produtos naturais forneça novas soluções para os principais desafios enfrentados pela humanidade nas áreas de recursos e meio ambiente. Por exemplo, mineração em larga escala de novos componentes de enzimas e proteínas da natureza, melhorando muito o fluxo e a eficiência das proteínas enzimáticas através da transformação; componentização e montagem modular de vias metabólicas relacionadas à biossíntese de diferentes fontes para finalmente construir fábricas de células microbianas eficientes. Atualmente, a biossíntese e a transformação de vários produtos naturais como terpenóides, flavonóides, alcalóides e saponinas têm sido alcançadas com sucesso. Para glicosídeos de feniletanol, os microrganismos sintetizam seus principais precursores (como ácido cafeico, hidroxitirosol, etc.), tirosol e lado Rhodiola.

No entanto, uma vez que os principais elementos e vias de síntese de verbascoside não foram totalmente resolvidos, principalmente as aciltransferases e ramnosiltransferases nas vias de transferência de acil a jusante e modificação de glicosil não foram relatadas, e a sequência catalítica de acilação e ramnosilação não foi relatada. Também não foi validado, o que dificulta a pesquisa sobre a biossíntese do verbascoside. Neste artigo, o status da pesquisa de glicosídeos fenetílicos será apresentado a partir da análise das principais vias metabólicas na biossíntese do álcool fenetílico, a mineração e otimização de elementos gênicos-chave e a síntese de precursores-chave, e os problemas atuais e desenvolvimento futuro tendências serão discutidas. A fim de fornecer a base para a construção da fábrica de células Verbascoside.