萜类化合物的非常规生物合成研究进展

萜类化合物是自然界中广泛存在的一类具有重要生理功能和显著生物活性的天然产物,在食品、医疗及日化行业有着广泛的应用。在萜类化合物的生物合成途径中,萜类合酶往往决定了萜类碳骨架的种类和结构新颖性,细胞色素P450酶等后修饰酶则可对碳骨架进行多种修饰,最终形成结构和功能都具有丰富多样性的萜类化合物。近年来,随着基因测序技术与合成生物学的发展,大量植物和微生物来源的萜类生物合成酶被表征,令人兴奋的是,其中包含一些与经典萜类合酶不同的非常规萜类合酶,它们亦可催化生成独特的环化萜类骨架。与此同时,利用组合生物合成等策略,人们创造了许多新颖的非天然萜类化合物,进一步丰富了萜类资源库。本文综述了近5年在非常规萜类环化酶与组合生物合成途径等方面取得的最新研究进展,以期为未来新型萜类化合物的发现和生物合成提供启示。本文首先综述了新发现的具有萜类环化功能的新酶,包含Ⅰ型萜类合酶新亚族、非角鲨烯来源三萜合酶、UbiA型萜类环化酶、细胞色素P450氧化酶、甲基转移酶、钒依赖卤素过氧化物酶、卤代酸脱卤酶等,同时还对其序列、功能和可能的环化机制进行了介绍,有助于理解自然界中萜类生物合成酶的进化起源和发现新颖萜类化合物。然后,本文介绍了非常规萜类衍生物的组合生物合成,通过将萜类合酶与甲基转移酶、天然或人工细胞色素P450氧化酶进行组合,产生了一系列包含非常规C_(11)、C_(16)骨架以及具有不同氧化形式的非天然萜类化合物,可为往后萜类化合物的结构创新研究带来启发。这些新颖酶元件的挖掘与新型组合生物合成途径的构建,将进一步拓宽萜类化合物的结构多样性和化学空间,有望为临床萜类药物研发提供更多的潜在小分子。

多种萜类化合物对松材线虫的毒力作用及复配组合筛选

为探明不同松脂萜类化合物对松材线虫(Bursaphelenchus xylophilus)的毒杀作用,研发高效低毒的松材线虫绿色防治剂,采用线虫悬浮液+药剂的直接触杀法,进行室内毒力测定。基于前期研究基础,选择α-蒎烯、β-蒎烯、柠檬烯和甲维·吡虫啉4种药剂,设置不同药剂浓度梯度和不同药剂组合配方处理,观察其对松材线虫致死率。结果表明:单药剂处理对松材线虫有不同程度的毒杀作用,随着药剂浓度的提高,松材线虫的死亡率逐渐增加,毒力大小顺序为甲维·吡虫啉>柠檬烯>β-蒎烯>α-蒎烯,6 h的半致死浓度依次为0.36、0.45、6.08和90.92。药剂两两复配处理后,各药剂组合均表现出杀灭松材线虫的增效或相加作用,柠檬烯(3.60 mg/mL)+甲维·吡虫啉(3.00 mg/mL)复配后对松材线虫的致死率最高,达99.87%。正交实验确定了4种药剂的最佳浓度,即α-蒎烯(90.00 mg/mL)、β-蒎烯(6.00 mg/mL)、柠檬烯(3.60 mg/mL)、甲维·吡虫啉(3.00 mg/mL),同时选出3种组配作为替代药剂。不同药剂对松材线虫病防治效果的室内试验结果表明,α-蒎烯(90.00 mg/mL)+β-蒎烯(6.00 mg/mL)+柠檬烯(3.60 mg/mL)+甲维·吡虫啉(3.00 mg/mL)防效最好,21 d内,防治率达43.9%。4种药剂中,甲维·吡虫啉对松材线虫的毒力最强,药剂复配后均比单药剂毒力更强,推荐(90.00 mg/mL)+β-蒎烯(6.00 mg/mL)+柠檬烯(3.60 mg/mL)+甲维·吡虫啉(3.00 mg/mL)甲维·吡虫啉的组合为首选药剂,与另外3组替代药剂交替使用,以研发高效低毒的松材线虫绿色防治剂。

添加牛樟和阴香基质对高黎贡牛樟芝萜类化合物生物合成途径的影响

为了研究添加牛樟和阴香嫩枝叶粉末对高黎贡牛樟芝萜类化合物的影响,使用Illumina高通量测序平台对添加牛樟、阴香嫩枝叶和薏仁(对照组)粉末培养液体培养后的菌丝体进行转录组测序,并分析萜类化合物合成途径关键基因表达情况。结果显示:(1)在添加牛樟枝叶粉末(BSNZZ-NF)和阴香枝叶粉末(BSNZZ-YF)下,共有446个差异表达基因,261个上调、185个下调;对差异表达基因的GO富集分析发现,与氧化还原过程及各种氧化还原酶相关的基因被显著富集;KEGG pathway富集分析发现,DEGs显著富集在酪氨酸、乙醛酸和二羧酸、丙酸三个代谢通路中。(2)在高黎贡牛樟芝转录组数据中,共筛选出43条参与萜类化合物合成的甲羟戊酸(MVA)途径的转录序列,添加牛樟基质后,HBD9、HMG-CoA、GGT3和OCS表达量明显上调,HBD12、TPS5和SE基因表达量下调;添加阴香基质后,AACT1、HBD5、HBD8、HBD12、FPPS1表达量明显上调,HMGS、HMG-CoA、IDI表达量下调。(3)有bHLH、bZIP、MYB等14个转录因子与高黎贡牛樟芝萜类化合物生物合成相关,14个转录因子在添加牛樟和阴香粉末后均具有不同程度的表达。本研究为进一步揭示参与高黎贡牛樟芝萜类生物合成相关转录因子反应机制提供了参考。

海洋真菌来源杂萜类化合物的研究进展

海洋真菌生活在高盐、高压、低温、弱光的独特海洋环境中,具有结构独特、代谢多样、活性显著等特点,并产生了一系列功能多样、结构新颖的次级代谢产物,是杂萜类化合物的重要来源。海洋真菌体内复杂的次生代谢途径使获得的杂萜类化合物骨架结构多样,具有抗菌、抗肿瘤、酶活性抑制等丰富的生物活性。介绍了海洋真菌来源杂萜类化合物的研究现状,并对其生物合成途径、发酵与分离方法、生物活性等进行了综述,为海洋真菌来源杂萜类化合物的后续研究提供了一定参考。

不同化感水稻品种根系分泌物中萜类化合物的差异分析

以强化感水稻品种PI312 777和弱化感水稻品种Lemont为供试材料,运用“循环法”收集供试水稻经土壤和石英沙介质后的根系分泌物,并经乙醚萃取,所获萃取物经气相色谱 质谱联用仪(GC MS)测试,检索谱图库确定化合物.结果表明,乙醚萃取物中检测到含氧萜类化合物,如柠檬烯氧化物、柠檬烯二氧化物、香芹酮氧化物、香芹醇、雪松醇等,不同品种间含氧萜类化合物种类相似,但在不同介质中的存留方式和数量存在差异.文中还就不同培养方式和品种间萜类化合物的差异作了进一步讨论.

萜类化合物对蚊虫驱避活性的初步筛选研究

目的 从32个萜类化合物中筛选对蚊虫有较好驱避活性的品种。方法 小白鼠筛选。结果 32个萜类化合物中有8个化合物表现出对白纹伊蚊具有一定的驱避活性。结论 进一步的人体保护试验有希望筛选出符合国家标准、具有开发前景的萜类驱避剂。

萜类化合物的生理生态功能及经济价值

从增强植物抗病能力、帮助植物抵御天敌、维系植物与其他生物类群的互惠关系以及化感作用等方面综述了萜类化合物维系植物自身生存和发展的生理生态功能。同时 ,从作为药物的有效成分以及在工业和农业上的利用等方面 。

抗松材线虫病马尾松种源化学成分与抗性机理研究(第Ⅱ报)——马尾松种源抗性与中性萜类化合物组成差异关系研究

通过气相色谱分析研究了高抗、中抗和敏感马尾松种源中性萜类 (主要是倍半萜类 )化学组成及其差异状况。结果表明 ,不同马尾松种源的抗性是由其内部化学组成决定的 ,是种源的特征性质。高抗种源比中抗和敏感马尾松种源含有更多的长叶烯和α 松油醇 ,而含有较少的反式石竹烯和 β 芹子烯。而且长叶烯与反式石竹烯的含量差越大 。

高等植物中的萜类化合物及其在生态系统中的作用

The terpenoids are one of the main types of secondary plant metabolization products,with wide distribution,structural diversity and chemical complexity.In this review,we introduce the types and distribution of terpenoids in higher plants,the ecological factors that affect the production of terpenoids,and importance of terpenoids in ecosystems.

萜类化合物的生态特性及其对植物的化感作用

综述了萜类化合物的化感作用及其与植物群落演变的关系，重点讨论了萜类化合物的生物合成、常见类型与存在的主要植物种类、进入环境的途径、水中的溶解性等等；同时论述了萜类化合物对植物种子、幼苗的抑制。

萜类化合物的合成生物学研究进展

萜类化合物是种类最多的一类天然产物,具有抗癌、抗过敏等多种生物活性,在食品、日化、医疗等领域受到广泛关注,展现了巨大的应用潜力和广阔的市场前景。近年来,研究人员采用功能基因组学和代谢组学技术对不同萜类的合成途径进行了深入研究,为萜类的合成生物学研究提供了大量的数据支撑。目前,已经通过合成生物学方法构建出萜类高产的酵母工程菌株,实现了多种目标产物的高效生产,有效提高了萜类的总体生产水平。因此,采用合成生物学策略合成萜类化合物,有望成为植物源萜类生产的有效技术手段。首先介绍了合成生物学概念,进而总结了植物源萜类的重要功能和应用领域,并简述了不同萜类的合成途径,归纳了现有的萜类生产方式,然后深入探讨了萜类生物合成的设计策略,最后以几种常见的萜类为例,详细论述了不同萜类的合成生物学的研究进展。

四元环萜类化合物的合成及其驱蚊活性的初步研究

由α-蒎烯合成了蒎酮酸的甲酯和乙酯,并采用国标的方法对其驱蚊活性进行了测定。结果显示它们对白纹伊蚊(Aedes albopictus)具有一定的驱避效果,从而表明在四元环萜类化合物中可能存在较好驱避活性的化合物。

泽泻萜类化合物对ApoE基因敲除动脉粥样硬化小鼠肝脏基底膜HSPG的调节作用

目的:观察泽泻萜类化合物对ApoE基因敲除小鼠实验性动脉粥样硬化肝脏基底膜硫酸乙酰肝素蛋白多糖的调节作用。方法:将8周龄C57/BL小鼠12只设为正常对照组,8周龄ApoE基因缺陷小鼠36只随机分为3组:模型组、中药组、舒降之阳性对照组。正常对照组、模型组予0.9%生理盐水灌胃,给药组正常人每kg体重的10倍量灌胃90天后,全自动生化仪测定血清血脂含量,用免疫印记法测定各组肝脏基底膜硫酸乙酰肝素蛋白多糖的表达,用Quantity One 6.0软件进行光密度分析。结果:中药组、阳性对照药组与模型组比较,总胆固醇、低密度脂蛋白水平均明显降低。中药组、阳性对照药组肝脏基底膜HSPG表达与模型组比较明显上调,但与正常对照组比较则明显下调。结论:泽泻萜类化合物对apoE-基因敲除高脂饲料喂养所致动脉粥样硬化小鼠具有降低血清总胆固醇、低密度脂蛋白的作用,对该模型小鼠的肝脏基底膜HSPG表达有调节作用。

白胡椒萜类化合物的分析

报道了用蒸馏-萃取法提取白胡椒果挥发性物质,测得白胡椒挥发油的含量为4.7 %,用GC/MS法从白胡椒挥发油中分离并确定出35种化学成分,其中主要成分为萜类化合物。占总检出量的88.70 % 。

萜类化合物对小菜蛾幼虫的拒食活性

采用叶碟浸液法测试从松节油合成的26个不同结构萜类化合物样品对小菜蛾Plutella xylostella(L.)4龄幼虫的拒食活性。结果显示,编号为2,4,8,13,27,31的6个化合物,即诺卜醇、诺卜丙基醚、内型异莰烷基甲醇丙酸酯、4-(1-甲基乙烯基)-1-环己烯-1-乙醇丙酸酯、羟基香茅醛丙酸酯、羟基香茅醛1,2-丙二醇缩醛具有较高的拒食活性。处理有效成分为0.01g/mL时,这6个化合物24h拒食率为70%～100%。其中2,4,8号3个化合物拒食活性最高,处理有效成分为0.01g/mL和0.001g/mL时,24h拒食率分别为98.33%,99.80%,100.00%和85.60%,83.90%,66.97%;并且持效性较好,72h拒食率分别为92.67%,89.97%,98.73%和63.20%,63.30%,45.93%。

萜类化合物对蚊虫驱避活性的研究

目的用小白鼠筛选对白纹伊蚊有驱避活性的8个化合物进行人体保护试验,以筛选出符合国家标准的驱避剂。方法人体保护试验。结果10%和20%的23号化合物对白纹伊蚊有2.5～3h和4.5～5h的驱避活性,10%和20%的31号化合物对中华按蚊则有4～5h和5～6h的驱避活性。结论23号化合物和31号化合物可分别用于家居和野外的驱蚊保护剂。

植物萜类化合物的天然合成途径及其相关合酶

文章概述植物萜类次生代谢产物的生物代谢途径及与其相关关键酶的研究进展。

不同茶类中挥发性萜类化合物的对映异构体

【目的】挥发性萜类化合物是茶叶香气的重要成分,大多数具有手性结构,存在香气特性完全不同的对映异构体。查明不同茶类中挥发性萜类化合物的立体构型分布特征,为深入研究茶叶香气的形成机理及提高茶叶的香气品质提供科学的理论依据。【方法】采用顶空固相微萃取法结合手性气相色谱-质谱联用技术,以Supelcoβ-DEX110为手性气相色谱柱,以萜类化合物的不同手性异构体标准品为定性和定量分析的依据,建立茶叶中挥发性萜类化合物的对映异构体分析方法,并对代表性绿茶、红茶、乌龙茶、白茶及黑茶样品中萜类化合物的对映异构体组成及含量进行分析。【结果】建立了9种萜类化合物的对映异构体的检测方法,发现所有茶样中均能检测到芳樟醇、芳樟醇氧化物B的对映异构体:大部分茶样中芳樟醇的主导构型为S型,但英德红茶、云南滇红和印尼白茶中以罕见的R-(-)-芳樟醇为主;芳樟醇氧化物B在绿茶、红茶、白茶及黑茶中的构型完全一致,而部分乌龙茶(岭头单枞、文山包种)中该物质的主导构型与之相反。芳樟醇氧化物A在绿茶及黑茶中主导构型一致,而在祁门红茶、印度大吉岭红茶、水仙乌岽单枞及铁观音中构型相反;芳樟醇氧化物C和D在所有茶样中的构型均保持一致,且大部分仅检测到单一构型。其他重要萜类化合物在茶样中分布情况各异:α-蒎烯仅在正山小种红茶中以高比例的S-(-)-α-蒎烯被检测出;α-松油醇的主导构型及对映异构体过量值在不同种类的茶叶中各不相同;4-萜品醇在所有可测得的茶样中均以R构型为主导,且除六堡茶(黑茶)外,其他茶样中均未检测到S-(+)-4-萜品醇;α-紫罗兰酮在除了绿茶以外的茶样中均能被检测到,且均以单一的R构型存在。定量分析结果表明,芳樟醇在大部分茶样中都具有最高的含量,平均含量白茶>红茶>乌龙茶>绿茶>黑茶;芳樟醇氧化物B的含量在茶叶中往往仅次于芳樟醇,呈现红茶>白茶>乌龙茶>黑茶>绿茶的规律性;而其他萜类化合物在茶样中的含量普遍低于100ng·g^(-1),且在不同茶类中含量分布迥异。【结论】明确了不同种类茶叶中9种重要挥发性萜类化合物对映异构体的变化情况,有助于从更深层次上了解茶叶香气品质的化学实质,为今后茶叶香气品质调控、茶叶品种、产地判别以及质量认证等提供了新思路。

13种萜类化合物对胶孢炭疽菌和链格孢的抑制活性

炭疽菌Colletotrichum和链格孢Alternaria是引起植物病害的重要真菌,给农业生产造成巨大的损失。本研究选取13种萜类化合物,采用菌丝生长速率法对胶孢炭疽菌、链格孢进行抑菌活性分析。研究结果表明:香芹酚、丁香酚、异丁香酚、枯茗醛、百里香酚对两种病原菌有较好的抑菌活性,其中香芹酚对胶孢炭疽菌和链格孢的抑菌活性最强,IC50分别为40.89μg/mL和18.19μg/mL。本试验为植物精油和天然杀菌剂的开发利用提供理论依据。