ギンセノシドの合成に関する研究

チョウセンニンジン(朝鮮人参、学名:panax高麗人参c . a . mey)は、アカネ科チョウセンニンジン属に属し、主に中国東北部、韓国、日本に分布する代表的な薬用植物である。高麗人参には、サポニン、多糖類、ポリアセチレン、フラボノイドなど、多様な化学成分が含まれている。その中で、ginsenosideは副次的です高麗人参の代謝物であり、その主要な生理活性成分です。それは、免疫系の調節、抗ストレス、低血糖、抗炎症、抗酸化、抗がん効果を含む生理学的および薬理作用の広い範囲を持っています。作用のメカニズムは、主に体を動員することです'の内部要因は、ほとんど毒性や副作用で、その効果を発揮する神経保護機構、および免疫機構を動員。

高麗人参は現在、世界の一つです'のベストセラーの伝統的な中国薬と広く世界中で使用されています。世界市場全体では消費の高丽人参また、関連製品は3.5億米ドルに達したと推定されています[1]。しかし、高麗人参は栽培期間が長く(6 ~ 7年)、紅皮病や根腐れなどの深刻な植物病のため、栽培が難しい[1]。したがって、ニンジンの組織および細胞培養(カルス組織および細胞懸液など)を研究し、agrobacterium tumefaciensによる正常な根の根形成を誘導し、ginsenosidesを生成する。しかし、この方法によるギンセノシドの生産効率は非常に低い。そこで、ギンセノシドを過剰生産するために代謝工学が用いられ[2-3]、これはギンセノシドの生産効率を向上させる魅力的な戦略である。

1ギンセノシドの概要

高麗人参の主な薬理活性成分は次のとおりですginsenosideトリテルペンサポニンですGinsenosides名RX (X = 0, a−1鉱区、A-2持ってきて爆撃機の上の人じゃ、C、D、E F 20-O-F、てろ助け、遊ば、H-1、ⅆ、X) Rf価値を十分順に下から順番にいた[4]。したお金板上ギンセノシド(ginsenosides)は、主に糖のヒドロキシ基が非糖基に結合した化合物である糖の誘導体である。非糖部分はアグリコンと呼ばれる。ギンセノシドは、アグリコンの構造により、ダムマラン型とオレアナン型の2つのグループに分類される。ダンマランタイプが主なタイプで、基本骨格は四輪車である。3、6、20番炭素の糖基の位置に応じて、さらにプロトギンセノールとプロトギンセノールに分けることができる。唯一のギンセノシドroはオレアナン型のギンセノシドであり、オレアノール酸をアグリコンとして五環式骨格を持つ。

現在、100種類以上の銀セノシドからなることが確認されているまた、40種余りのギンセノシドが単離されているが、大部分がダマラン型で、最近、高麗人参の芽や加工人参、葉から分離された新ギンセノシドも含まれている。その中で、最も広く研究され注目されているギンセノシドは、rb1、rb2、rc、rd、rg1、rg2、rg3、re、rf、rh1、およびrh2です[6]。新たに発見されたギンセノシドの生物学的活性については、まだ研究が必要である。

2ギンセノシドの生合成

植物のテルペン生合成経路には、mva経路と2- c-メチル- d-エリトリトール-4-リン酸(mep)経路の2つがある。以前は、それは一般的に信じられていましたギンセノシドはメバロン酸経路によって合成された(mva経路)を用いてippとdmappを合成し、さらに2,3-オキソコーレンをヒドロキシル化とグリコシル化によって修飾し、最終的に様々なギンセノシド単量体を合成する。最近の研究では、植物は糖鎖中間体のピルビン酸と3-ホスホグリセリン酸を酵素作用を介してmep、最終的にはippとdmappを生成する前駆体としても利用できることが示されている。eisen-vaichらは、c13同位体トレーサーを用いて抗がん剤テルペンパクリタキセルの生合成経路を研究し、その結果、パクリタキセルは主にmep経路を介して合成されることを示した[7]。ギンセノシドもテルペノイドであるが、高麗人参にmep経路が存在するかどうかについての報告はない。

植物では、mva経路は細胞質に存在し、mep経路は色素体に存在する[8]。これらは分離されていますが、反応過程は同時に行われます。この2つの経路は2つの異なる細胞空間に存在するが、どちらもippを生成する。2つの経路の間にippの交換があるかどうかと交換の詳細は、常に植物におけるテルペン代謝の研究におけるホットな話題の1つでした。研究者らは、主要な酵素の阻害剤を用いて、mvaとmepの経路を別々に阻害し、2つの経路が互いに大きく独立していることを確認した[9-10]。したがって、2つの経路のipp合成はある程度代償的な機能を持っており、これもまた、植物におけるmep経路がこれまで発見されていなかった理由の1つかもしれません。しかし、これまでのところ研究は行われていないフルモデルチェンジ中のフルモデルチェンジ。さらに、ギンセノシドの合成において、両方の経路が重要な役割を果たしているのか、あるいは片方だけが重要な役割を果たしているのかについては、今後の研究が待たれる。

で高麗人参、生合成経路ステロイドとトリテルペノイドは同じ前駆体である2,3-オキシドスクァレンを共有し、2,3-オキシドスクァレンへの環化と分岐の過程は2つの経路で同じである。高麗人参では、フィトステロールとトリテルペノイドの合成は、オキシドスクレンシクラーゼ(oscs)によって触媒される2,3-オキシドスクレン環化の生成物から始まる。人参、β-amyrinシンターゼ(βas) dammaraneシンターゼ(DS)とcycloartanolシンターゼ(CS)に属するoxidoスクアレンcyclase (OSC)家の家督はtriterpenoidの分岐点に位置であり、ステロール生(図1)。CAS同時にcycloartanol結成のとして使用することができる前駆体植物sterols。DSおよびβ皆2人前兆ginsenosides tetracyclicを提供するとDS dammarane霊骸合成dammarane-type ginsenosidesと霊骸のβas tetracyclicを与えるの合成oleanane-type ginsenosides。のintermediates dammaraneとβ-boswellic酸に変換することができるginsenosides一連のhydroxylation glycosylation反応することがしばしばあり[13]。シトクロムp450はギンセノシド骨格の水酸化に関与していると考えられ[14]、グリコシルトランスフェラーゼはギンセノシド骨格のグリコシル化に関与している。

3ギンセノシド生合成に関わる酵素をコードする遺伝子のクローニングと研究

leeら[15]高麗人参の葉cdnaライブラリーのest解析により、ssの完全長cdnaクローン(pgss1、アクセッション番号:ab115496)を単離した。pgss1は多重コピー遺伝子か、複数のイントロンを持つ遺伝子と考えられている。pgss1の過剰発現はpgss1酵素の活性を高め、植物ステロールとギンセノシドの含有量を有意に増加させた。これらの結果は、pgss1がフィトステロール生合成のみならず、ギンセノシド生合成においても重要な調節酵素であることを示している。同じ結果は、異形でも見つかりました高麗人参pgss1の過剰発現[16]では、トランスジェニックパナックス人参において、フィトステロール(b-シトステロール、スチグマスターール)およびトリテルペンサポニンの濃度が2.0 ~ 2.5倍増加した。また、他の植物でチョウセンニンジンのトリテルペンサポニン生合成に関与する遺伝子を異種で過剰に発現させることで、ギンセノシドの濃度を上昇させ、ギンセノシドの生合成機構を解明することができることが示唆された。

釧路中枢らです。[12]孤立违いcDNAクローン符号化βwシンターゼ(PNY1 PNY2)からチョウセンニンジン根毛ものにする。この2つのβ-ASs複数のコピーを進化した5月に共通祖先がいて进化の过程や突然変異ます。鍵内部部の極上の酵素を形β-asarone (PNY1)が確定した。さらに、pny1の部位特異的変異研究により、製品特異性に重要な1つのアミノ酸残基tyr261が同定された。β-Amyrinとその老廃物は往々にしてtissue-specific〔17〕、せいか一種のoleanane-type■サポニン(Ro)はすでに墓参それより決まっていた。

ダマランシンターゼ(ds)が最も重要であると考えられているギンセノシドの生合成酵素。2,3-オキシドスクアレンは(20 r)-ダムマランではなく(20 s)-ダムマランに変換される。最近、研究者はrt-pcr技術を使用してdammarane-ii合成酵素遺伝子をクローンしました[18]。このdsは、770アミノ酸のポリペプチドをコードする2,310 bpのorfを含み、予測される分子量は88.3 kdaである。さらに、遺伝子導入高麗人参のrna干渉dsはds発現を抑制し、高麗人参根のサポニン産生を84.5%減少させる[19]。これらの結果は、dsがギンセノシド生合成に関与する重要な酵素であることを示しており、dsの過剰発現はギンセノシド生合成を有意に促進する可能性がある。

「いや緊急どころかまだSS、DSβw CSについても研究されている。で高麗人参、a遺伝子(アクション番号ab009031)ginsenoside protopanaxatriolの生産のための符号化が同定されており[20]、高麗人参における新しい植物ステロール合成経路を示唆している。また、表現のシーケンスタグ(merdel」EST)分析結果の異なるcDNA図書館の組織の高丽人参[5,14,21]見せginsenosideに係わる遺伝子候補生符号化酵素HMGRなどFRS、geranylgeranylビスホスホナート酵素を、シトクロームP450、glycosyltransferase、β-glucosidaseとlupeolシンターゼ(LUS)。

4展望

高麗人参に含まれる様々な化学成分のうち、銀塩辺が主な有効成分だ。現在、ほとんどの研究はサポニンの成分に焦点を当てている。mep経路が細菌や植物で発見される以前は、mva経路が唯一の合成経路と考えられていたトリテルペノイドサポニンの合成ippとdmappから。mep経路は現在、さまざまな植物に存在することが示されている。しかし、高麗人参のmep経路については、さらなる研究が必要である。

ギンセノシド生合成のメカニズムを明らかにするために分子生物学と酵素学の技術が有効に使用されており、遺伝子とコードされている候補遺伝子のますます完全なcdna配列が明らかにされていますギンセノシド生合成に関連する酵素得られた。また、est技術は、ギンセノシド合成に必要なスクアレン合成酵素(hmgr、fps、ファネシル二リン酸合成酵素、se)や、その後の段階で必要な酵素(シトクロムp450、糖転移酵素、b-グルコシダーゼ)の遺伝子クローニングや発現にも広く利用されています。また、高麗人参のルピオールとラノステロールを合成するための候補遺伝子が発見され、高麗人参の代謝経路に対する理解が深まった。伝統的に、人参の根はギンセノシド生合成のための主要な組織と考えられてきた。しかし、ギンセノシド生合成の大部分を担うdsは高麗人参の花芽で最も高いレベルで発現している[19]。これは、高麗人参の花芽が、ギンセノシド生合成経路をさらに分析するための理想的な材料である可能性を示唆している。

これまで、コード化された遺伝子を同定するために使用される主な方法ギンセノシド生合成に関与する酵素rt-pcr[12 - 13]およびest解析を受けている[5、14、21]。高麗人参のゲノムに基づいた高麗人参細菌人工染色体ライブラリーが構築された。これらのリソースは、ギンセノシドに関連する遺伝子の同定だけでなく、遺伝子発現の制御機構の解明にも利用できます。近年、rnaiは植物代謝工学において非常に有効な技術手段となっている。特定の遺伝子の発現を効果的に抑制することができ、高麗人参の代謝調節に関わる遺伝子の発見と機能検証のためのツールとして活用できる。rnai技術を使用すると、ギンセノシド合成に関連する遺伝子を大規模かつ高効率に解析することができ、可能な代謝調節遺伝子をより効果的かつ正確に同定し、その機能を検証することができます[22]。現在、ギンセノシド合成経路の解明はかなり進んでいるが、関連する酵素の触媒レベルの研究は行われていない。また、その後のジンセノシド生合成の過程についても明らかにする必要があり、ジンセノシド生合成の解析にはまだまだ時間がかかる。

高麗人参サポニンは二次代謝物の重要な成分であるそして、その内容と組成は、主に生合成におけるキー酵素と細胞内での発現レベルによって決定されます。植物ステロールおよびトリテルペノイドの代謝は、複数の要因によって制御されている非常に複雑で動的なプロセスです。ギンセノシドの代謝経路が完全に解明されるまでにはまだ多くの疑問が残されている。しかし、高麗人参の経済的・薬理的な重要性を考慮すると、依然として研究すべき重要な分野である。

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