ギンセノシドの合成法に関する研究

銀塩は高麗人参や米人参など、貴重な薬草の主な有効成分だ。現代の薬理学的研究はそれを示していますギンセノシドは良好な薬理活性を有する抗腫瘍、抗炎症、抗酸化およびアポトーシスの阻害など[1]。ギンセノシドはトリテルペノイド類に属し、糖前駆体と糖の結合によって形成される配糖体化合物である。アグリコンによると、ギンセノシドは3つのタイプに分けることができる:1つはオレアナン型五環式トリテルペンサポニンro、そのアグリコンはオレアノール酸である;他の2つは、ギンセノール型のギンセノシド(rb1、rb2、rc、rd、f2、rg3、rh2など)とトリテルペン型のギンセノシド(re、rg1、rg2、rf、rh1など)である。どちらのタイプもダムマラン型四環式トリテルペンサポニンに属し、ギンセノシドの大部分を占め、主要な有効成分となっている。これまでに60以上のギンセノシドが単離され、その構造が決定されている。ギンセノシドのモノマーの多くは、著しい薬理作用を有しており、新薬開発への期待が高い。例えば、rg1とrb1はアンチエイジング活性を有し、rg3とrh2は抗腫瘍活性を有する[2]。

の高麗人参と米人参の中のギンセノシスの含有量比較的低かった。限られた天然資源では、増え続ける医療や研究開発の需要に応えることは困難です。また、長期的に天然資源に依存することは、必然的に天然資源の枯渇を招き、生態系のバランスを深刻に損なうことになる。高麗人参と米人参の人工栽培には4 ~ 15年の栽培周期が必要で、残留農薬、重金属汚染、種の劣化などの問題がある。これらはいずれも大規模栽培の制約となっている。希少な医薬品資源のジレンマから脱却し、貴重な天然資源を保護するために、近年、国内外の研究者が組織培養、生物形質転換、合成生物学によるギンセノシドの生合成を研究し、成果を上げている。本稿では,これらの進展を概観し,ギンセノシドの生合成への展望を展望する。

1高麗人参の資源不足を解決するために組織培養を用いた研究

20世紀半ば以降、多くの研究者が研究に専念してきた高麗人参と米人参の組織培養組織培養や細胞培養による貴重な医薬品の資源供給の問題を解決したり、試験管苗の入手による迅速な増殖を可能にすることを目指しています。高麗人参や米人参の組織培養研究については、近年多くの査読論文がある[3,4]。植物組織や細胞の培養では、最終的には大規模培養法であるリアクター培養法を確立して工業生産を実現しなければなりません。日本では、食品添加物の製造のため、2万リットルのバイオリアクターで月100 kgの速度で高麗人参細胞培養に成功したが、その培養中のインセノシドの組成は、栽培された高麗人参の根とほぼ同じであった[5]。韓国でも高麗人参の好根と繊維状根の発酵培養が進んでおり、原子炉の規模は1万リットルに達している[6]。中国は高麗人参文化を通じて鼎嘉義シリーズの化粧品を開発した[7]。

高麗人参と米人参の組織と細胞の培養の研究は比較的深く、細胞の培養、繊維状の根とクラウン胆嚢の培養、反応器の培養などの分野で進歩がありますが、 しかし、細胞株が不安定であること、培養スケールアップが困難であること、ターゲット製品の含有量が少ないこと、培養条件が複雑でコストが高いことなどの問題があります。したがって、人々を満たすためには、より適切な培養条件と工業化しやすい技術的方法を見つける必要があります'は、高麗人参のための医薬品と研究開発のニーズと米国の薬用人参とギンセノシド。

2希少なギンセノシドやアグリコンの生合成に関する研究

様々なギンセノシドがパナックスの植物中に異なる量で存在する異なる薬理作用を持っています。rb1やrg1などのいくつかのギンセノシドは非常に豊富であるが、rh1、rh2、rh3、rg3などの他のギンセノシドは、非常に少量しか存在しないまれなギンセノシドである[2]。多くの薬理学的研究により、希少なギンセノシドは一般的に優れた薬理活性を持つことが示されている。ギンセノシドの抗腫瘍活性が最も強く、糖塩基の数が増えると、ギンセノシドの抗腫瘍活性が徐々に低下する、つまり、protopanaxadiol >単糖glycosides >二糖类glycosides >広く存在glycosides >tetrasaccharide glycosidesできます。[8]代謝を研究体内でginsenosidesのパターンがも結果によると、大部分のginsenosides消化管に余念無く、それが雑やその第二ginsenosidesginsenosidesdeglycosylated薬理作用活動の強化率が高かったバイオアベイラビリティーginsenosidesより[まし]。

希少なギンセノシドとアグリコンは非常に少量存在する高麗人参の生の植物では、細胞培養、不定根と繊維状根。これまでは主にギンセノシドのグリコシド結合を物理的・化学的に加水分解して得られていたが、加水分解条件は厳しく制御が容易ではなく、多くの反応副生成物が生成された。また、有機溶剤、酸、アルカリなどの汚染物質が大量に排出され、環境に大きな被害を与えています。多くの研究者は、生態環境を破壊せず、持続可能な資源を得るために、希少なギンセノシドやアグリコーンを得るために、生物転換経路を用いてギンセノシドの糖鎖構造を改変している[12]。

バイオ変換とは、生物(細胞、細胞小器官)または酵素を触媒として利用して化学変換を行うプロセスです。生物学的システム(細菌、真菌、植物組織などを含む)が外因性基質の構造を変化させる化学反応である。その本質は、生物自身が生成する酵素を用いた外因性基質の触媒反応である。生物学的変換には、選択性が高く、反応条件が穏やかで、副生成物が少なく、加工が容易で、環境に優しいという利点があります。近年、ギンセノシドの生体内変換に関する研究が増加しており、多くの有意義な結果が得られている。ギンセノシドの生物学的変換は、主に微生物や酵素を用いてc3位とc20位のグリコシル構造を修飾する銀セノール型銀セノシドおよび三オール型銀セノシドc6位、c20位に存在する。より高濃度のギンセノシドを加水分解して、希少なギンセノシドやアグリコンに変換することができるようにする[13]。生物学的形質転換の主な方法は、微生物の形質転換と酵素の形質転換である。

2。1微生物変換

微生物変換法は低コストで、副生成物が少なく、広く利用されています。多くの研究者がinをシミュレートしているギンセノシドの生体代謝そして、ギンセノシドの効果を発揮する真の有効成分が、腸内フローラを介してギンセノシドを変換するアグリコンであることを発見し、新薬開発の基礎を築いた[14]。baeら[15]ギンセノシドを化合物kに変換できる乳酸菌を腸内フローラから単離した。 腸内細菌bacteroides sp.、eubacterium sp.およびbifidobacterium sp.によるrg3のrh2およびppdへの変換[16]。腸内細菌に加えて、ギンセノシドを生合成する微生物には、アスペルギルス属、ペニシリウム属、rhizopus属、粘液種などの真菌も含まれる。dongら[18]は、小さな糸状菌aspergillus niger(3.1858)とabsidia coerulea(3.3538)には、rg1からrh1への変換率が80.9%であることを見いだした。

福建国[19]は、大きな薬の食品を使用しましたアメリカ人参と共同培養する二重目的菌そして、その根エキス、固体発酵を利用したバイオ変換されたギンセノシド。その結果、菌糸体から分泌される酵素系には、ジオール型サポニンを分解する機能があることが示された。 はきわめて薄い分解機能triterpenesaponins、複合kを生産できる成ら。【20】昔、Caulobacter leidyia、βを生産する-glucosidase、変換するginsenosideRb1 F2。bao haiyingら[21]は、rhizopus sp.を用いてギンセノシドreを最大92.16%のrg1、rg5、rk1に変換した。崔裕(チェ・ユル)ら[22]は、高麗人参の栽培地から4株を分離した。本研究では、高麗人参の総合サポニン(sfpg)を変換することにより、化合物kを変換できるフザリウム株を抽出した。  このひずみは高い特異性と高い変換効率を有し、化合物kの工業生産に新たな方法を提供する。

dai jun-guiら[23,24]も多くの研究を行っていますbiotransformatiにginsenosidesの。Rg1とRb1は変換されたFusarium oxysporum Z-001、最終合計9代谢され6α、  12β- dihydroxydammar-3-one-20 (S) -O -β-D-glucopyranosideと3a-oxa-3a-homo-6α、12β-dihydroxydammar-3-one-20 (S) -O -β-D-glucopyranosideは新しい化合物; Rg15代谢に換算した水色麹菌spのに使われているAS3.2462の3-oxo-7β-hydroxy-20 (S) -protopanaxatriol 3-oxo-7β、15α-dihydroxy-20 (S) -protopanaxatriol新しい化合物ができる。

2.2酵素変換

酵素変換法は、微生物変換法と比較して、反応サイクルが短く、汚染が少なく、生成物の純度が高く、制御性が強く、ある程度の特異性がある。異なる性質を持つ酵素は、異なるコンフォメーションや組成のグリコシド結合に作用し、それによって目的の生成物の標的となる形成を可能にする。koら[25]は、トリテルペン配糖体の混合物を様々な配糖体ヒドロラーゼで加水分解する研究を行った。混在のtriterpene saponins麹菌由来のガラクトシダーゼとペニシリウム属のラクターゼの粗酵素溶液を用いて加水分解した。 それぞれ大量のrg2とrh1を生成する;ペニシリウム・デカンベンス由来のナリンギナーゼの粗酵素抽出物を用いてトリオール型サポニン混合物を加水分解すると、腸内代謝物f1と少量の20(s)- pptが生成した。これは、rg2、rh1、f1を酵素加水分解により効率よく合成した初めての報告である。以降の研究に転換のdiol配糖体をブレンドし、各種glycosidaseた酵素の解決法原油酵素麹菌から酵素によるβ-galactosidaseからcellulase Trichoderma virideがF2転換、複合KRdされている。 これは、ジオール型サポニンの混合物を用いてf2とrg3を大量に酵素調製した初めての報告である[26]。

liuらは[27]aspergillus nigerから得られた粗グリコシダーゼを用いて、rg3 (r)をppd (s, r)に変換した。変換率は最大で100%である。また、rfを90.4%[28]の変換率で20(s)- pptに変換しました。金鳳燮(キム・ボンソブ、29)研究チームは、この作品の制作に多くの努力を傾けてきた珍しい■サポニンRh2酵素によって変換する。を使用し、新たに発見したginsenosideβ-glucosidase、glycosylチームginsenosidediol型は一部加水分解Rh2などのsaponinsが発生。彼らは、酵素生産遺伝子細菌のスクリーニングと育種、酵素変換産物の二次サポニンの分離精製技術の開発、 rh2は酵素変換によって工業的に生産される。この方法がとられ生産実践に示すの換算率60%以上ginsenoside(昭和24年)からRh2制作diol、Rh2の純度90%、フェイスのRh2のと収益率より0.5%以上を、人参素材から500倍収穫は紅参だ。反応後の酵素の回収率は60%である。

近年、遺伝子工学技術の発展に伴い、大腸菌にグリコシダーゼ遺伝子を導入する試みが行われている。高発現によって得られた組換え酵素によって、ギンセノシドの生体内変換がいくつか進展している。能ら[30]βを譲って-glycosidase遺伝子クローンSulfolobusから? ?大肠菌に植え付けるsolfataricusですね。得られた組換え酵素は変換することができた根人参エキスKに化合物 変換率は80.5%です。兪炳圭(ら)[31]βを譲って-glycosidase遺伝子クローンPyrococcusからfuriosus ? ?大肠菌に生じる组换え酵素まず複合Kに根人参エキス変換の換算率、肯定的な評価が79.5%に乗るaglycone PPD、換算率100%のたことで,歩留まりginsenosidesから届く1.8 g・L-1。本研究で得られたkとギンセノシドの収率は、文献中で最も高いことが報告されており、工業化の可能性が高い。

相当な進展はginsenosidesのbiotransformation産業化するために、高収益株酵素画面が必要具体的に変換できるか、组换えを受け高い酵素変換活動遺伝工学を通じて、そして確立産業生産条件適している。これは非常に重要であるギンセノシドの大規模生産革新的な医薬品の研究を行っています

3ギンセノシドの合成生物学研究の探索

天然医薬品の合成生物学は、天然医薬品の生合成に関わる成分を発見・特徴づけ、工学的原理を用いて設計・標準化し、それらをシャーシ細胞内に集積・統合することで生合成経路や代謝ネットワークを再構築するというゲノム研究に基づいています。目標とする有効な医薬品成分の効率的な異種合成を達成し、天然医薬品の研究、開発、製造における一連の主要な問題を解決するために[32]。天然薬物の設計と合成の分野では、合成生物学の適用は、代謝経路のより正確な制御を可能にする。天然物生合成経路を遺伝子操作することで、革新的な天然物ベースの薬剤分子を生成することができます。重要な天然薬を生産することができる合成「スーパー生産者」も設計し、製造することができます。所望のターゲット化合物は、「スーパー生産者」を発酵させるだけで直接得ることができます。 今後、最も有望なグリーン技術の一つとなることが期待されている。植物由来の天然薬の研究開発に伴う資源問題を効果的に解決することができます。現在、合成生物学はいくつかの医薬天然物の製造において大きな進歩を遂げました。

wang weiら[33]は、中国イチイから初めてタキサン合成酵素遺伝子をクローンし、これをsaccharomyces cerevisiaeに導入することで、タキサン生合成経路を構築した。組換え細菌は、タキサン(パクリタキセルの前駆体)を直接生産することができ、タキサン化合物の合成生物学研究の基礎を築いた。ajikumarら[34]は、大腸菌を用いてパクリタキセル&の発酵生産を実現しました#39の主要前駆体、タキソール。fedバッチ栽培により収量は1 g・l-1に達し、パクリタキセル生合成の他のステップをさらに最適化することで、最終的には合成生物学によるパクリタキセルの大規模調製が達成されることが期待されます。

kong jianqiangら[35]は、アルテミシニンの生合成に関連する遺伝子をsaccharomyces cerevisiaeに移植して、アルテミシニン前駆体であるzhishuihuai-4, 11-ジエンおよびアルテミシニン酸を得た。さらに、ジシュイ淮- 4,11-ジエン合成酵素は、完全に遺伝子的に最適化されており、ジシュイ淮- 4,11-ジエン合成酵素およびの触媒効率を大幅に向上させた これは、アルテミシニン-4,11-ジエンの作出量を大幅に改善する。westfallらは、アルテミシニン-4,11-ジエンの生産のためにsaccharomyces cerevisiae遺伝子組み換え株を作製した。バッチfed-batch培養によって40 g・l-1の収量に達することができ、アルテミシニンの直接前駆体であるジヒドロアルテミシニン酸に合成する。 総生産高は48.4%。これにより、アルテミシニン前駆体を合成生物学的に大量に調製することが可能となり、アルテミシニンの合成経路が簡略化され、生産コストが大幅に削減される。

近年では、研究ギンセノシドの生合成経路とその反応機構合成生物学技術を用いてギンセノシドを生産するための基礎を築いた[37,38]。ギンセノシド生合成経路には、20以上の連続した酵素反応があり(図1)、主な酵素は3-ヒドロキシ-3-メチルグルタリルcoaレダクターゼ(hmgr)、ファルネシルジオリン酸合成酵素(fps)、スクアレン合成酵素(ss)、スクアレンエポキシダーゼ(se)、ダムマレネジオールii合成酵素(dds)である。)、スクアレンシンターゼ(ss)、スクアレンエポキシダーゼ(se)、ダムマレネジオールiiシンターゼ(ds)、as)、シトクロムp450 (cyp450)、糖転移酵素(gt)など。

3.1 3-Hydroxy-3-methylglutaryl-coenzyme

 レダクターゼ(hmgr) hmgrは、ギンセノシド生合成経路の最初の律速酵素として認識されている。テルペノイド合成の過程で最初に機能する重要な酵素です 影響を生のginsenosidesippとdmapp、ギンセノシドの前駆体の生産に影響を与えることによって。wuら[39]は、4歳の米国人参の根からhmgr遺伝子をクローンした。このタンパク質は589個のアミノ酸から構成されている。バイオインフォマティクス解析により、hmgrは2つの膜貫通ドメインと1つの触媒ドメインを持つことが示された。この遺伝子は、多くの植物からクローニングされたhmgr遺伝子、特にカメリアsinensisのhmgr遺伝子と高い相同性を持ち、その相同性は83.8%である。カメラ・シネンシスのモノテルペンインドールアルカロイドであるキャンプトテシンの生合成は、メバロン酸(mva)経路を通らなければならない。  hmgr遺伝子はギンセノシドの生合成に密接に関連していることが推測される。

3.2ファルネシル二リン酸シンターゼ(fps)

kimらは[40]、高麗人参の根からfpsをコードする遺伝子をクローンしたが、そのコードされたアミノ酸配列は、シロイヌナズナ、ゴム、ヨモギ、アカシアのfpsとそれぞれ77%、84%、87%、95%の相同であった。韓国人参にはfpsをコードする遺伝子が2つ以上あることが明らかになった。この遺伝子組換えタンパク質は、大腸菌でpgfpsを発現させることにより、fps活性を有することを確認しました。高麗人参の毛深い根の治療ジャスモン酸メチルは、pgfpsのmrnaレベルとfpsの活性の両方を増加させることが判明しました。ジャスモン酸メチルは、高麗人参の根懸液細胞にギンセノシドの蓄積を誘導することがこれまでに報告されている[41]。

kimら[42]も、センテラ・アジアの毛深い根にある高麗人参のpgfpを過剰発現させ、ダマランのmrnaレベルを発見した日本ではケンタウルス座トリテルペンサポニンマデカソシドとアジアティコシドの生産が一時的に増加しました以上の研究から、fpsはトリテルペノイドの生合成において重要な役割を果たしており、合成生物学的手法を用いてギンセノシドの生産を改善するための重要な成分であることが示された。

3.3スクアレンシンターゼ(ss)

ssはイソプレノイド経路の分岐点に位置し、ステロールとトリテルペノイドの合成の最初の段階を触媒する。その内容と活動は非常に重要な役割を果たします生産ginsenosides。leeら[43]高麗人参の葉から作られたcdnaライブラリーからss遺伝子pgss1をクローニングした。この遺伝子はダイズの84.1%、シロイヌナズナの75.78%、タバコの71.45%、イネの71.33%のss遺伝子と相同性があり、それぞれ84.1%、75.78%、81.45%、71.33%の相同性がある。植物のss遺伝子の発現ベクターを構築し、形質転換高麗人参によってss遺伝子の発現を亢進させ、不定根を得た。その結果、全ての下流遺伝子の発現が上昇し、ステロールとギンセノシドの発現が増加したことから、ssがステロールとギンセノシドの生合成を制御していることが示唆された。

kimら[44]は、不定根を材料として構築されたexpressed sequence tag (est)ライブラリーから、他の2つのpgss1相同遺伝子、pgss2とpgss3をクローニングした。機能的相補性解析により、pgss1、pgss2、pgss3はいずれも、saccharomyces cerevisiae ss遺伝子欠陥変異体のエルゴステロール原栄養表現型を回復することが示された。でsituハイブリダイゼーション解析では、高麗人参の異なる臓器におけるこれら3つの遺伝子の転写レベルが異なることが示された。これらの結果は、3つのss遺伝子の発現パターンが異なるが、いずれも高麗人参のスクアレン合成に関与していることを示している。seoらは[45]のss遺伝子を転移させた高麗人参をシベリア人参のカルスに入れるagrobacterium tumefaciensによる最終代謝物の発現。その結果、高麗人参のss活性を高めると、ステロールの産生が有意に増加し、トリテルペノイドサポニンの産生も増加した。したがって、ssは高麗人参サポニンの合成において重要な酵素であると推測される。ssの発現を増加させるとfppのスクアレンへの変換を促進するだけでなく、他の下流酵素の活性を上昇させ、それによってステロールやトリテルペノイドの産生を増加させる。

jiang shicuiら[46]は、高麗人参のss遺伝子に基づいてsenseおよびantisenseフラグメントプライマーを設計し、ss遺伝子干渉発現ベクターを構築した。このベクターは、agrobacteriumを介した形質転換によって高麗人参カルス組織に変換された。形質転換されたカルス組織のss遺伝子発現量は減少し、サポニン含有量も変化した。 ssはギンセノシドの生合成経路の重要な酵素であり、ss遺伝子の発現を阻害することでギンセノシドの産生が調節されると推測されている。したがって、ssも改善のための非常に重要な要素です合成生物学技術を用いたギンセノシドの生産.

3.4スクアレンエポキシダーゼ(se)

seはステロールとトリテルペノイドの生合成の最初の酸化反応を触媒し、その合成におけるレート制限酵素の1つであると考えられている。[47]高麗人参の葉と不定根から構成されたcdnaライブラリーから、2つのse遺伝子pgsqe1とpgsqe2をそれぞれクローニングした。 pgsqe1 rna干渉(rnai)技術を用いて、遺伝子組換え人参の根でpgsqe1をサイレンシングすると、pgsqe2とシクロアルテノール合成酵素(cas)の発現が有意に上昇し、ステロール含有量が増加することが明らかになった。これらの結果から、pgsqe1とpgsqe2は異なる制御機構を持っており、pgsqe1はギンセノシドの合成にのみ関与し、ステロールの生産には関与していないことが示された。jiang shicuiら[48]は、組織やモノマーのサポニン含有量の違いを調べたアメリカ人参の内臓そして、これとssとse遺伝子の発現レベルの関係。 その結果、14の組織・臓器でss遺伝子とse遺伝子の発現レベルが有意に異なり、ギンセノシドre、rg1、rb1、rdおよび総ギンセノシドの含有量と有意な正の相関があることが判明した。このことは、ギンセノシド合成経路においてssとseが極めて重要な役割を果たしていることを示しています。

3.5ダムマレネジオール- iiシンターゼ(ds)とa-アミリンシンターゼ(as)

オキシドスクアレンシクラーゼ(osc)によって触媒される2,3-オキシドスクアレン環化は重要な部位であるトリテルペノイドサポニンの生合成sterols。oscは多遺伝子ファミリーを形成し、オキシドスクアレン環化は異なる骨格を持つ100種類以上のトリテルペノイドを生成する。osc遺伝子は様々な植物からクローニングされている。ギンセノシド合成に関連する2つのosc遺伝子が人参からクローニングされている。ds遺伝子とas遺伝子は、それぞれダマラン型とオレアナン型のギンセノシド合成に重要な酵素遺伝子である。釧路ら[49]は高麗人参の毛根を材料にミクロソームを作製した。 2, 3-オキソ-スクアレンをでvitroでdammarane-iiに環化できることが発見された。tansaklら[50]は、osc遺伝子の保存された配列に基づいて変性プライマーを設計し、高麗ニンジンの根からds遺伝子pnaをクローンした。saccharomyces cerevisiaeに転移された後、この遺伝子はdammarane-iiの生産を触媒することができる。

hanら[51]構築されたestライブラリーからds遺伝子ddsをクローンした人参花を用いこれは前述のpna遺伝子配列と一致しています。酵母がdds遺伝子で形質転換してダマレネiiとヒドロキシダマレノンを作ることがわかった。 ジャスモン酸メチルはdds遺伝子の発現を増加させる;rnai技術を用いてdds遺伝子をサイレンシングすることで、高麗人参の根のギンセノシドの産生量をオリジナルの84.5%まで減らすことができる。leeら[52]はdds遺伝子をタバコに移植し、これによりダマラン型ギンセノシドが産生され、タバコのタバコモザイクウイルスに対する抵抗性が有意に改善した。これらの結果は、dsがギンセノシドの生合成経路において非常に重要な役割を果たし、合成生物学的手法を用いてダムマラン型ギンセノシドを得るための重要な成分であることを示している。asは2,3-オキシドスクアレンの環化を触媒してエウデスマノリドを形成し、オレアナン型ギンセノシドの合成に見られる唯一の重要な酵素である。

釧路ら[53]のcdna配列をクローニングした高麗人参から毛深い根としてまた、pnyをsaccharomyces cerevisiaeに転移させ、ギンセノシドrb1の合成を触媒した。趙守敬(チョ・スギョン)ら[54]も高麗人参の根からas遺伝子をクローニングし、as遺伝子に対するアンチセンス植物発現ベクターの構築に成功した。as遺伝子のアンチセンス発現ベクターを確立し、アンチセンスrna技術を用いてas遺伝子の発現を阻害することにより、代謝の流れは主にダマラン型トリテルペンサポニン分岐に向けられ、ギンセノシドの含有量が増加する。

3.6シトクロムp450 (cyp450)

cyp450は重要な酵素であるginsenoside生経路これは、ギンセノシドのトリテルペン炭素骨格の水酸化や酸化などの複雑な修飾を行うためである。近年次世代シーケンシング技術とバイオインフォマティクス解析を用いて ギンセノシド生合成に関与する関連cyp450がスクリーニングされ、候補遺伝子の生物学的機能が検証され、ギンセノシド生合成経路がさらに解明された[55]。hanら[56]は、jasmonateメチルに誘導された高麗人参不定根についてトランスクリプトームシーケンシングを行い、スプライシング、アノテーション、増幅により全長cyp450遺伝子候補を9つ得た。このうち、cyp716a47遺伝子は、ジャスモン酸メチルの発現を亢進させることでジャスモン酸メチルの誘導に応答するだけでなく、ss遺伝子を過剰発現させた高麗人参に移植して、高麗人参の根のギンセノシドの産生を増加させた。cyp716a47遺伝子をsaccharomyces cerevisiaeに変換し、発現された組み換えタンパク質は、ダマレネジオール- iiのc-12位の水酸化を触媒してプロトギンセノールに変換することができる。dsとcyp716a47を同時にsaccharomyces cerevisiaeに移行させ、組換え株からプロトパナサジオールの産生を検出した。高麗人参のサポニン合成に関与するcyp450を機能的に確認したのは今回が初めてだ。

陳Shilin's[57]研究グループは、高麗人参のトランスクリプトーム研究を行うために、高スループット454 gs flxシーケンシング技術を適用し、アメリカチョウセンニンジンとパナックスノトチョウセンニンジンそしてcyp450の採掘大量のトランスクリプトームデータから、ギンセノシド合成に関与するcyp450のさらなるスクリーニングのための重要な基礎を提供する。sunら[58]は、アメリカのチョウセンニンジンの根の高スループット塩基配列解読を行った そして、スプライシングとアノテーションを行って150個のcyp450を得た。最も発現量の高いcyp450を27個選択し、ジャスモン酸メチル誘導実験を行った。根、茎、葉、花の各組織のうち、contig00248遺伝子のみがdsと同じ発現パターンを示した。contig00248の転写産物は系統学的にシロイヌナズナのcyp88ファミリーに近い。この論文では、contig00248転写物を、ダマスクロン- iiまたはプロトパナキサジオールの酸化のための重要なcyp450候補として使用している。

luoらは、ハイスループットシークエンシングを行い、その後、15の長さのcyp450を組み立て、注釈付けし、増幅した。このうち、pn00158転写産物は、米国人参候補cyp450 contig00248転写産物との類似性が高く、機能的に確認されている高麗人参cyp716a47アミノ酸配列との相同性が97.95%と高い。pn00158がcyp450に関与している可能性が非常に高いと推測するのはどれですかシンボルマークはパナソニックシンボルマーク。[60]ジャスモン酸メチルに誘導された人参adventitious root estライブラリーからクローンされたcyp716a53v2、およびsaccharomyces cerevisiaeで発現された組み換えタンパク質は、プロトギンセノライドのc-6ヒドロキシ化を触媒してプロトギンセノライドに変換することができる。以上のギンセノシド関連cyp450の研究成果は、ギンセノシド生合成経路の研究を大きく前進させ、合成生物学的手法によるギンセノシド生産の探索に重要な要素を提供した。

Glycosyltransferaseは3.7点(GT)

gtによって触媒されるグリコシル化反応はギンセノシドの生合成の最終段階である。主な過程は、ヌクレオシド二リン酸の活性糖分子がギンセノシドアグリコン基質に転移し、グリコシド結合を形成することである。グリコシル化はギンセノシドの安定性と水溶性を向上させることができ、この過程はギンセノシドの多様性を決定する。植物においても、gtsは高い特異性を持つ遺伝子ファミリーの形で存在する。異なる糖部分の移動または異なる糖受容体への移動には、異なるgtsが必要です。chenら[61]最初に分離したagt高麗人参毛深い根からsds-pageを用いて分子量を56.6 kdとした。 その酵素的性質は事前に研究された。yueら[62]パナックノトニンジン懸濁液細胞からgtを単離して精製したところ、rdがrb-1に変換された。しかし、パナックスの植物からgt遺伝子をクローニングしたという報告はない。グリコシル化はギンセノシド生合成経路の最も下流の段階であり、高価値なギンセノシドを選択的に得るためには、より深い研究が重要である。

要約すると、この研究は大きな進展を遂げたginsenosideの基本的なフレームワーク生合成経路と関連する酵素。チョウセンニンジンやアメリカチョウセンニンジンなどパナックス属の植物から、ジンセノシドの生合成と関連する酵素をコードした20余りの遺伝子がクローンクローンされ、機能が検証され、合成生物学技術を通じてジンセノシドを生産するための基礎生物学的要素を提供し、今回の研究に基盤を築いた。

saccharomyces cerevisiaeは、主要な酵素をコードする遺伝子の機能を検証するためのシャーシ細胞として一般的に使用されているginsenosideで生。Saccharomyces cerevisiaeが優秀なシャシーに必要な細胞特徴などという場合は、簡易な成長能力が培地栄養素しろ規模やすい生産バイオリアクター」を使用して複数nutrient-deficientタイプから選ぶことができ、と複数選択可能なマーカーを使う。 特に、saccharomyces cerevisiaeによって固有のmva経路で生産される2,3-oxidosqualeneは合成ギンセノシドの前駆体である。これは、saccharomyces cerevisiaeにおけるギンセノシド代謝経路の構築に非常に便利である。さらに、いくつかのギンセノシドのグリコシル基は薬理作用に必要ではないため、グリコシルが脱グリコシル化されたギンセノシドのアグリコンの薬理活性はギンセノシドよりも強い。したがって、合成生物学によってギンセノシドアグリコンを直接得ることも重要である。

4結論

高麗人参、アメリカ人参とそのサポニンは、医学と研究開発の需要が増えているため、研究のホットスポットとなっています。これらの分野では一定の進展が見られた。高麗人参と米人参の人工栽培のほかにも、高麗人参サポニンを入手するためのいくつかの方法が国内外で報告されている。その中には高麗人参の組織培養、生体改造、合成生物学技術などが含まれている。組織培養は現在、薬物源の問題を解決するための重要な方法です。代謝経路を考えるとginsenosidesギンセノシドの合成を改善し、高収量の細胞株を得るために遺伝子工学技術によってキー酵素遺伝子の発現を増加させることができることが徐々に明らかになり、それにより、医療や研究開発の高まる需要をより効果的に緩和することができます。生物転換は、希少なギンセノシドとそのアグリコーンを得ることに優れた利点があり、天然植物には存在しないギンセノシド誘導体を得ることも可能である。ギンセノシドの合成生物学研究も、広い開発の見通しを持つ有望なアプローチである。

のギンセノシドの生合成は複雑で動的な過程である複数の要因によって規制されていますを達成するためにginsenosidesという目標を合成生物学を通じて譲渡其ノ善後策ハ独リ旧態ヲがクローン関連鍵酵素を対象に適したシャシーの遺伝子細胞人為的遺伝子修正できるようにheterologous及び高効率な表情が投稿した深く鉱業を行うも規制ginsenoside代謝ネットワークを規範化する遺伝子、スイッチが見つかれが吹っ飛んだために代謝ネットワーク全体 これにより、代謝経路全体の遺伝子の全体的な発現レベルを改善し、より効果的にギンセノシドの生産を増加させる。これまでのところ、ギンセノシドの合成生物学研究は、生体成分の獲得や機能の検証という点で大きな進展が見られているが、シャシー細胞の修飾や代謝経路の構築に関する研究はまだ始まったばかりである。したがって、関連する分野が連携して本研究の発展を共同で推進すべきである。

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