自抗性基因导向的活性天然产物挖掘

天然产物是医药与农药的重要来源。基因组测序和生物信息学分析技术的飞速发展,揭示了大量功能未知的天然产物生物合成基因簇,利用生物信息学工具,从这些庞大的基因簇数据中挖掘活性天然产物已经成为发现新型天然药物的重要途径。天然产物的生产者们利用自抗性基因所表达的自抗性酶来保护自身,这种自抗性酶是体内一些初级代谢途径中管家酶的变体,不但对于活性天然产物具有较好的耐受性,还可以在生产活性天然产物的同时确保宿主体内代谢的正常进行。因而,自抗性基因指导的天然产物研究有效地将活性导向和基因组导向的天然产物发掘策略桥连起来,为精准发掘具有目标活性的新型天然产物提供了有效策略。本文对利用自抗性基因作为探针进行天然产物发掘的代表性研究工作进行了整理和总结,并对研究趋势进行了展望,主要包括:①对于活性已知的天然产物,利用其自抗性基因来定位生物合成基因簇的研究;②以天然产物生物合成基因簇中的自抗性基因为线索,预测产物的作用靶点的研究;③利用天然产物自抗性机制,将具有已知作用机制的活性分子进行快速排重的研究;④利用自抗性基因与天然产物及其活性的内在联系,以目标靶点导向的活性天然产物基因组挖掘;⑤自抗性基因导向的基因组数据挖掘工具的发展情况。

天然产物提取技术的实验设计与优化

针对我校应用化学专业实验部分教学内容单一性较强,授课过程学生参与的主动性较差,不能有效践行以学生为本的教育理念,开发了从西红柿、菠菜、橙皮、红辣椒等天然产物中提取有用成分的综合设计性实验技术。学生可以自由选择天然产物,组成2~3人团队,通过文献查阅、实验方案设计、有用成分的提取与分离、产品检测、数据分析等教学环节,培养学生运用应用化学专业的理论知识来解决生活实际问题的能力。将生活实际转化为综合性设计性实验内容,强化专业实验技能培养,增强应化专业学生实践能力,从而满足工程教育专业认证背景下对于人才培养的要求。

以学生为中心的教学模式在“天然产物化学”课程中的运用

对学生综合能力的培养,是以学生为中心教学模式的重心。“天然产物化学”主要包括天然产物分离、结构鉴定及工艺研究,是精细化工研究方向的一门重要的课程。现在的教学模式上,“天然产物化学”课程的教学方法和实验教学依然存在许多问题。因此,有必要进行教学改革,坚定不移地走以学生为中心的教学模式,加强实验成果与课堂教学相结合,增强课堂内容的生动性,强化学生的实验操作能力,提高学生的综合能力。

中药及天然产物在肾脏病中的研究进展及展望

肾脏疾病是危害人类健康的重大公共卫生问题。我国肾脏疾病发病率较高:第六次中国慢性病及危险因素监测结果显示,2018年—2019年,我国约有8200万成年人罹患慢性肾脏病[1](chronic kidney dis-ease,CKD);此外每年有约140万新发急性肾损伤(a-cute kidney disease,AKI)患者[2],这些患者后期进展为CKD的风险显著高于一般健康人群。多种肾脏疾病进行性发展引起肾功能不可逆减退,最终发展为终末期肾病(end-stage renal disease,ESRD)。

蒲公英中总黄酮的提取条件研究——“天然产物化学实验”课程实验设计

天然产物化学实验注重学生综合能力及创新能力的培养。通过实验设计,以蒲公英总黄酮为对象,结合紫外分光光度法探索不同条件对蒲公英总黄酮得率的影响,使学生掌握总黄酮提取和测定机理,从而夯实学生理论知识,提升学生解决天然产物提取复杂问题,强化知识运用能力。整个实验课程内容全面,操作简单,对培养学生科学探究、开拓创新的精神有很大帮助。

“海洋天然产物化学”研究型课程的教学探索

“海洋天然产物化学”研究型课程基于多学科交叉思想,系统介绍了海洋天然产物的基本概况、基本研究方法、结构类型、不同海洋生物类群及其天然产物、海洋药物研发案例、生物技术在海洋天然产物中的应用等内容,注重规律、趋势分析和方法的实用性,有机融入课程思政,注意趣味性,采用启发、互动、研讨、分享和案例式教学,搭建科研交流平台,并结合考核训练学生文献阅读与学术评价能力。考核结果及调查问卷显示课程取得了较好教学成效,为该课程的进一步改进指明了方向,并有一定的参考价值。

高新技术在天然产物及其健康食品加工中的应用

健康食品是一类相较于普通食品有额外健康益处的食品。近年来,随着健康食品产业蓬勃发展,健康食品已逐渐走进群众视野,成为行业热点。天然产物是一类生物活性化合物,在健康食品中扮演着重要的角色,而加工是健康食品产业发展中至关重要的部分,健康食品的研发离不开日新月异的食品加工技术。基于此,本文对健康食品的高新加工技术进行综述,综合比较和分析健康食品在天然产物生产、活性成分保护、成分改性、保鲜灭菌、产品设计等加工步骤中所应用的高新技术,并对未来应用高新技术研发健康食品的发展与需求进行展望。

天然产物调控氧化应激治疗骨质疏松症

背景:越来越多的研究表明氧化应激在治疗骨质疏松症方面发挥着重要作用,氧化应激会导致氧化活性物质的累积,进而损伤骨相关细胞,最终引起骨吸收和骨生成的失衡,导致骨量减少以及骨微结构的破坏。近年来研究发现,一些天然产物可以调节氧化应激治疗骨质疏松症,其来源广泛、不良反应小等特点在治疗骨质疏松症方面具有明显的优势,疗效可观。目的:讨论天然产物调控氧化应激治疗骨质疏松症的机制,并根据最新的相关研究进展展开综述,以期为今后更多天然产物治疗骨质疏松症的研究提供参考和思路,并为临床上应用天然化合物治疗骨质疏松症提供数据支持。方法:以“oxidative stress,free radical,antioxidant,phytotherapy,plant extracts,medicinal plants,herbal medicine,osteoporosis,bone density,bone loss”“氧化应激,自由基,抗氧化,天然产物,植物提取物,植物药,中药,骨质疏松症,骨密度,骨丢失”为关键词在PubMed、Web of Science、Embase、Cochrane、维普、CBM、万方和中国知网数据库检索2010年1月至2023年2月的相关文献。制定纳入和排除标准,通过阅读文献标题、摘要及全文内容进行筛选,最终纳入64篇相关文献。结果与结论:①一些天然产物具有抗氧化作用,并可以通过改善氧化应激调控成骨分化、调控成骨细胞骨基质矿化、调控破骨细胞介导的骨吸收、调控骨相关细胞的增殖、分化、活性和凋亡,从而影响骨代谢过程;②这些具有抗氧化作用的天然产物通过改善骨重塑平衡起到治疗骨质疏松症的作用;③多种天然产物联合使用改善骨质疏松症的研究还有待探索;④利用天然产物调控氧化应激可能成为今后临床上治疗骨质疏松症的有力武器。

中药及其天然产物通过靶向铁死亡治疗癌症研究进展

铁死亡是一种独特的铁依赖性的细胞死亡方式,一种不同于细胞凋亡、各种形式的坏死和自噬的新型死亡表型。许多从中药中提取的活性成分可在不同癌症中通过诱导铁死亡发挥抗癌作用。越来越多的研究发现,对铁死亡的调控可影响肿瘤细胞对药物的敏感性,甚至逆转耐药。一些天然产物与化学治疗药物如顺铂、氟尿嘧啶、吉西他滨等联用可通过诱导铁死亡增强癌细胞对药物的敏感性。该文主要总结了可以通过诱导铁死亡发挥抗癌作用的中药及其天然产物,可为癌症治疗和逆转耐药提供新思路,同时也为发掘中药的潜在优势、拓宽中药的应用范围提供参考。

食源性天然产物调控线粒体自噬预防神经退行性疾病的研究进展

神经退行性疾病常表现为进行性功能障碍、神经元结构与功能丧失,包括阿尔茨海默病、帕金森病、亨廷顿病等。线粒体是机体内能量代谢的中心,在神经退行性疾病中往往因为各种原因受到损伤并积累。线粒体自噬作为清除这些受损线粒体的一种方式,在这些疾病的发展过程中通常表现出异常状态,而这种异常状态会加重机体的认知功能以及运动功能障碍等,最后加快相关病症的进程。近年来的研究发现,食源性天然产物,如槲皮素、姜黄素、白藜芦醇以及水飞蓟素等,具有调控线粒体自噬、改善神经退行性疾病的能力,且呈现出安全低毒、经济高效等独特优势。本文综述了食源性天然产物调控线粒体自噬预防减缓神经退行性疾病的相关研究,以期为食源性天然产物的开发利用提供新的研究思路。

近十年天然产物药物的生物合成研究进展

天然产物一直是潜在的先导药物的重要来源,天然产物及其结构类似物在历史上对疾病治疗做出了重大贡献,特别是对癌症和传染病的治疗。在过去两百年的时间里,天然产物的发现和研究经历了巨大的变化,由传统的分离鉴定为主的经典研究方法转为了基因组时代的多学科组合研究。虽然近二十年发现和挖掘了丰富的活性天然产物,但与自然界中巨大的天然产物合成潜力相比仍有不足,庞大的陆地和海洋天然产物资源尚待开发。同时,与传统的化学合成分子相比,天然产物具有丰富的骨架多样性和结构复杂性,在新药发现中展现了巨大的优势。虽然在天然产物的新药创新方面仍面临着种种挑战,但新的分析技术和挖掘策略的出现有望迎来天然产物发现的新阶段。本文总结了近十年(2014年1月—2023年10月)美国食品药品监督管理局批准成药的天然产物及源自天然产物的半合成药物,并对其中纯天然产物来源分子、重要的半合成天然产物前体的生物合成研究进展进行了详细总结。此外还简要总结了一些FDA批准的老药在过去十年中取得的重要生物合成研究进展。期望通过对成药天然产物生物合成途径及机制的深入理解,为更多天然产物创新药物的发现和研究提供借鉴。

低共熔溶剂在天然产物提取中的应用

随着人们环保意识的日益提高,许多行业在制造过程中从使用传统的有机溶剂逐渐过渡到更环保的溶剂。低共熔溶剂由于其低成本、可生物降解性和易于制备等特点,已经成为一类性质优异的绿色溶剂,具有广泛的应用价值。低共熔溶剂是由两种或两种以上组分组成的低共熔混合物,由于组分之间强烈的氢键作用,导致了低共熔溶剂的熔点显著降低,远低于单组分的熔点温度。本文综述了低共熔溶剂的分类,讨论了低共熔溶剂的各种制备方法、独特的物理化学性质和毒性。同时,本文介绍了近年来使用低共熔溶剂提取天然产物的研究,为全面了解低共熔溶剂在提取方面的应用提供思路和借鉴。

文库构建与基因簇靶向筛选驱动的微生物天然产物高效发现

微生物天然产物作为小分子药物的主要来源,已被广泛应用于医药与农业等领域。随着全球抗生素耐药性与其他公共健康问题的加剧,新结构、新靶点微生物天然产物发现迫在眉睫。大规模(宏)基因组测序揭示微生物蕴含了巨大的生物合成潜力,相继催生了多种不同类型的天然产物挖掘策略。然而,目前仍然缺乏将天然产物合成基因簇与编码产物快速关联的高效方案。近年来,(宏)基因组文库构建在获取批量天然产物合成基因簇方面展现出明显优势,结合高效的基因簇靶向筛选方法,显著加速了新结构天然产物系统发现。本文综述了三类基于(宏)基因组文库构建与靶向筛选驱动天然产物创新发现的策略,主要从克隆载体类型、文库构建方式、基因簇靶向筛选方法等角度进行了阐述,并对Cosmid/Fosmid文库、BAC/PAC文库、FAC/YAC文库等不同文库类型的优缺点及应用范围进行了对比,最后对这些策略的发展前景进行了展望。未来,基于文库构建与基因簇靶向筛选策略将极大驱动不同生境微生物来源的活性天然产物挖掘,预期大量新靶点、新结构天然产物将不断涌现。

天然产物对动物繁殖影响研究进展

自然界中的天然产物是来源于植物、动物和微生物体内的构成成分或生物体内的代谢成分及各种内源性化学成分,主要包括植物天然产物、动物天然产物和微生物天然产物。天然产物对动物繁殖性状存在调控作用。对于雄性生殖来说,天然产物主要影响精子发生、精子活力及性行为活动,促进雄性动物生殖的天然产物有淫羊藿苷、枸杞多糖、蒺藜皂甙等,而大麻提取物、印楝素等对雄性生殖产生负面影响。对于雌性生殖来说,天然产物主要影响卵子发生、卵泡发育及胎儿生长发育,茶多酚、白藜芦醇、染料木黄酮、林蛙油等天然产物能促进雌性动物生殖,桔霉素、姜黄素等能抑制雌性动物生殖;天然产物中激素类对于雌性动物繁殖的影响最大,从卵子发生到胚胎发育的各个阶段均有参与;在妊娠期,母体吸收的天然产物对胎儿发育会产生一定的影响。作者主要综述了天然产物对动物繁殖的影响,为天然产物在动物繁殖调控中的应用提供参考。

功能化脂质体及其在植物源天然产物递送中的应用

植物源天然产物具有广泛的药理特性,在药物发现中占据关键地位,同时以植物膳食补充剂的形式满足人体营养需求。植物源天然产物功效强大,但普遍存在溶解性低、稳定性差、缺乏靶向性、有毒副作用、有特殊气味等限制因素,为临床药物转化带来了挑战。近年来,纳米技术的发展为植物源天然产物的应用提供了新途径。其中,脂质体是一种由两亲性物质合成的双分子层纳米囊泡,具有高载药量、稳定性强等优势。与其他纳米颗粒相比,脂质体易于制备和扩展,它的扩展基于脂质体能被灵活修饰的表面特性。通过在脂质体表面修饰具备不同功能的元件可以使脂质体功能化,这些功能体现在靶向递送、药物控释、局部释放、改善药代动力学等。使用不同类型的功能化脂质体负载植物源天然产物不仅可以增强天然产物的稳定性、提高靶向性、减少副作用,还可以掩盖天然产物的刺激性气味,提升大众的接受度。本综述围绕当前植物源天然产物面临的典型问题,结合功能化脂质体在其中的具体应用做出总结。此外,本文还将回顾功能化脂质体进入临床治疗所面临的机遇和挑战,并探讨克服这些问题的机会,以期更好地实现植物纳米药物的精准控制,为相关领域研究人员及相关产业工作人员提供思路与启发。

天然产物库中体外颉颃A型塞内卡病毒化合物的筛选及作用途径研究

【目的】寻找对A型塞内卡病毒(SVA)具有抑制活性的天然产物,并深入研究其颉颃途径。【方法】将天然产物浓度统一稀释至10μmol/L,与荧光素酶重组塞内卡病毒(rSVA-NLuc)相结合,在天然产物小分子库中筛选出具有荧光素酶抑制活性的化合物,采用实时荧光定量RT-PCR方法验证其活性,通过乳酸脱氢酶(LDH)法进行细胞毒性试验确定最大无毒浓度,结合病毒滴度测定、实时荧光定量RT-PCR、Western blotting、间接免疫荧光试验(IFA)等技术,在病毒感染周期的不同阶段,对其颉颃SVA的效果及途径进行研究。【结果】通过初筛,从136种天然产物中筛选出莫能霉素钠盐、孕酮、叶下珠次素、4-羟基德里辛和2-甲基雌酮5种能体外颉颃SVA的化合物。进一步通过实时荧光定量RT-PCR复核验证和细胞毒性检测,筛选出一种能体外颉颃SVA的天然产物——孕酮。与空白对照组相比,其在体外可导致SVA mRNA表达水平极显著下降(P<0.01),最大无毒浓度达50μmol/L。进一步研究表明,孕酮能在感染后8、12、24、36 h持续抑制SVA增殖,与对照组相比,在感染后24和36 h病毒滴度显著下降(P<0.05)。与对照组相比,不同浓度(10、20和50μmol/L)孕酮在吸附阶段导致SVA吸附水平极显著下降(P<0.01);在复制阶段使SVA VP3水平显著下降且使病毒滴度极显著下降(P<0.01);在释放阶段使释放胞外的病毒比例极显著下降(P<0.01);但对其他途径无显著影响。说明孕酮能在体外抑制SVA吸附、复制和释放,但对其入胞、组装途径无明显作用。【结论】本研究从天然产物小分子库中筛选出一种具有低细胞毒性且对SVA具有较强颉颃作用的天然产物——孕酮。该产物对SVA吸附、复制和释放阶段具有抑制作用,从而颉颃SVA的感染。本研究为促进抗SVA药物的开发和研究SVA的感染偏好性提供了科学参考。

基于有氧糖酵解探讨天然产物干预肝癌的研究进展

肝癌是一种常见的恶性肿瘤,具有较高的发病率和死亡率。肝癌细胞在快速增殖的过程中对能量的需求增加,导致肝癌细胞发生代谢重编程。其中有氧糖酵解常被称为“Warburg效应”,可促进肝癌的快速增值和侵袭转移。有氧糖酵解不仅能为肝癌细胞提供能量,也能为肝癌细胞中各种生物大分子的合成提供原料,这将在临床上促进肝癌的进展,因此利用肿瘤的有氧糖酵解可作为癌症治疗的一个潜在靶点。天然产物是抗肿瘤新药开发的重要来源,近年来从天然产物中寻找靶向有氧糖酵解进而干预肝癌的进展已成为当今研究的热点。

天然产物调控氧化应激治疗脊髓损伤

背景:脊髓损伤是一种严重的神经系统疾病,常导致神经功能严重受损。在脊髓损伤后的病理过程中,氧化应激是一个重要环节,导致神经细胞死亡和功能丧失。近年来,天然产物因来源广泛、结构多样且生物活性丰富,逐渐在脊髓损伤后的氧化应激治疗中展现出潜在的应用价值。目的:讨论部分天然产物在脊髓损伤后氧化应激过程中的治疗作用以及相关作用机制,以期为脊髓损伤的抗氧化治疗提供新的思路和方向。方法:以“spinal cord injury,oxidative stress,anti-oxidation,natural products,natural compounds,polyphenols”“脊髓损伤,氧化应激,抗氧化,天然产物,天然化合物,多酚”为关键词,在PubMed、Web of Science、Embase、Cochrane、维普、CBM、万方和中国知网数据库检索自建库以来至2024年5月的相关文献。制定纳入和排除标准,通过阅读文献标题、摘要及全文内容进行筛选,最终纳入97篇相关文献。结果与结论:①天然产物如多酚类等可以依靠其结构中的酚羟基发挥直接清除氧化自由基的作用,减轻脊髓损伤后的氧化应激反应;②一些天然产物可以通过调控某些信号转导通路增强体内相关抗氧化酶的活性,减轻氧化应激;③部分天然产物可以通过增强自噬的方式减弱脊髓损伤后的氧化应激;④利用天然产物调控氧化应激可能成为今后临床上治疗脊髓损伤的有效工具。

由线粒体质量控制探讨天然产物在骨质疏松症防治中的作用

骨质疏松症是一种常见的代谢性骨疾病,主要由骨形成减少与骨吸收增加导致的骨重塑失衡引起,其发生发展的详细分子机制尚不完全清晰。线粒体质量控制是细胞内保持线粒体健康和功能的一套机制,被发现在多种衰老相关疾病中发挥着关键作用。天然产物作为一类具有多样性和生物活性的化合物,被广泛应用于调节线粒体功能和质量控制。近年来的研究表明部分天然产物可以干预线粒体质量控制系统对骨髓间充质干细胞、成骨细胞和破骨细胞的生理功能以及发育过程进行调控。基于此,笔者综述了线粒体质量控制系统,包括线粒体生物发生、线粒体动力学、线粒体自噬以及线粒体氧化应激,在骨质疏松症中的作用并总结了部分天然产物干预线粒体质量控制参与调控骨质疏松症发生发展的最新研究进展,旨在确定线粒体质量控制系统在防止骨质疏松症的潜在价值,为临床天然治疗骨质疏松症提供一定的理论依据。

天然产物调控肿瘤相关巨噬细胞在抗肿瘤免疫中的研究进展

肿瘤相关巨噬细胞(tumor-associated macrophages,TAMs)在调节肿瘤免疫方面作用突出,始终影响着肿瘤的发生、发展,是目前抗肿瘤治疗的重要靶点。天然产物被证实具有显著的免疫调节和抗肿瘤作用,已成为抗肿瘤免疫研究的热门领域。大量研究发现,天然产物如多糖类、黄酮类、皂苷类和生物碱类等可通过调控相关信号通路,调节肿瘤相关巨噬细胞免疫因子及标记物的表达,促进M1巨噬细胞极化,抑制M2巨噬细胞极化,改善肿瘤免疫微环境,发挥抗肿瘤免疫作用。该文通过总结近年来天然产物调控肿瘤相关巨噬细胞以发挥抗肿瘤免疫作用的研究成果,从天然产物调控肿瘤相关巨噬细胞以增强抗肿瘤免疫作用方面进行论述,以期为抗肿瘤免疫治疗提供新的研究思路。