Acteoside Biyosentetik Yolunun Analizi

1.1 Fenilalanin Acteoside Metabolizma Yolu

Şu anda, genel biyosentetik potansiyel metabolik modüllerActeosideesas olarak fenilalanin metabolik yolu, dopamin yolu/tiramin yolu ve aşağı akış asil transferi ve glikozil modifikasyon çapraz yolları dahil olmak üzere bir fikir birliğine varmışlardır.

Çalışmalar, Acteoside sentezindeki ara maddelerin kafeik asit, kafeoil-CoA, hidroksitirosol ve hidroksitirosol glukozit [16-18] içerdiğini göstermiştir. In vitro hidroliz deneyleri, Acteoside'ın glikozit hidrolazın etkisi altında kafeik asit, de-rhamnosil-Acteoside (mutongfenetoside A) ve dekafeoil-Acteoside'a hidrolize edildiğini kanıtladı[19-20]. Sıcaklık, ışık, pH ve diğer faktörlerin Acteoside'ın stabilitesi üzerindeki etkileri üzerine yapılan çalışmalar, Acteoside'ın çözeltide kafeik asit ve dekafeoil-verbasin'e parçalanabileceğini göstermektedir [21]. Hayvan besleme deneyleri, sıçan idrarındaki Acteoside'ın hidrolize ürünlerinin hidroksitirosol ve kafeik asit olduğunu gösterdi [22]. Fenilalanin metabolik yolunda, fenilalanin önce fenilalanin amonyak liyaz (PAL) etkisi altında sinnamik aside dönüştürülür ve sinnamik asit, sinnamik asit-4-hidroksilaz (C4H) etkisi altında fenilalanin'e dönüştürülür. C4 halkası, daha sonra kafeik asit üretmek için kumarik asit 3-hidroksilaz (C3H) tarafından katalize edilen p-kumarik aside üretilir [3]. Ek olarak, Saccharomyces radiata'dan türetilen tirozin amonyak liyaz (TAL), tirozini p-kumarik aside dönüştürebilir ve p-kumarik asit, kafeik asidin heterolog sentezi için kaynak sağlayan kafeik asit oluşturmak için C3H tarafından katalize edilebilir. yeni bir fikir [23].

Cistanche Acteoside Function hakkında daha fazla bilgi edinmek için

1.2 Dopamin yolu/tiramin metabolizması yolu

Dopamin yolu/tiramin yolunun ara maddeleri tirozol ve hidroksitirozol, Acteoside'ın biyosentezi için bir başka önemli öncüdür ve Acteoside'ın öncü maddesi olan salidrosid veya hidroksitirosol glukoziti farklı yollar yoluyla üretebilirler. Bu yol, Acteoside biyosentezinde önemli bir dallanma yoludur (Şekil 2b). Tirozin, polifenol oksidaz (PPO)/tirozin hidroksilaz (TH) etkisi altında L-dopa üretir ve dopa dekarboksilaz (DODC)/tirozin dekarboksilaz (TyDC) L-dopa'yı katalize eder. -Dopa, daha sonra hidroksitirosol [16-18, 24-25] üretmek için birincil amin (bakır içeren) oksidaz (CuAO) ve alkol dehidrojenaz (ALDH) tarafından işlenen dopamin üretir. Başka bir dalda, dopamin birincil amin (bakır) oksidaz (CuAO)/monoamin oksidaz (MAO) tarafından katalize edilerek 3,4-DHPAA üretilir. Vavricka ve ark.[26] L-dopa'yı 3,4-DHPAA'ya katalize etmek için aldehit sentaz ve dekarboksilazın ikili işlevlerine sahip Bombyx mori'den türetilen hidroksifenilasetaldehit sentazı (DHPAAS) kullandı ve ardından ALDH 3,4-DPPAA'yı katalize etti. hidroksitirosol üretir [24]. Tiramin yolu, Acteoside biyosentez yolu için tirozol veya hidroksitirosol öncüleri sağlayabilir. Tirozin, CuAO/tiramin oksidaz (TYO) tarafından 4-hidroksifenilasetaldehide (4-HPAA) oksitlenen tiramin oluşturmak üzere TyDC tarafından katalize edilir ve 4-HPAA, {{19}'a dönüştürülebilir. }}hidroksifenilasetaldehit redüktaz ile 4-hidroksifenilasetaldehit redüktaz. (4HPAR)/ALDH, tirozole indirgenir ve daha sonra tirozol, hidroksitirosol [16-17,24,27-28] üretmek için tirozolhidroksilaz (TLH) tarafından katalize edilir. TyDC, TYO ve ALDH'nin heterojenliği nedeniyle, araştırmacılar diğer tiramin sentez yollarının hipotezini ortaya koydular, yani tirozin, TyDC'nin dekarboksilasyonu altında tiramin üretir ve ardından tiramin, TH'nin etkisi altında dopamin üretir ve dopamin dekarboksile edilir. TH tarafından. TYO 3,4-DHPAA'ya oksitlenir, bu daha sonra ALDH tarafından hidroksitirosole indirgenir, ancak bu varsayılan yoldaki TH doğrulanmamıştır [28]. Bazı bilim adamları, polifenol oksidazın (PPO), tiraminden dopamin oluşumunu ve hidroksilasyon yoluyla salidrositten hidroksitirosol oluşumunu katalize edebileceğini varsaymışlardır, ancak işlevi doğrulanmamıştır [16-18]. Rosmarinik asit, doğal olarak oluşan bir polifenolik bileşiktir ve çalışmalar, tirozin transaminazın (TAT), tirozinin transaminasyonunu katalize eden rosmarinik asit sentezinde tirozin türevli yoldaki ilk enzim olduğunu göstermiştir. 4-Hidroksipiruvat (4-HPPDC) üretilir ve ardından 4-HPAA, 4-hidroksifenilpiruvat dekarboksilaz (HPPADC) [29-30] eylemi altında üretilir. Torrens-Spence ve ark. [31] ilk olarak tirozinin 4-HPAA'ya dönüşümünü doğrudan katalize edebilen bir piridoksal fosfata bağlı hidroksifenilasetaldehit sentazı (4HPAAS) keşfetti. Tirozolden salidrosid üretimini katalize eden bir glikosiltransferazı kodlayan bir gen. Ek olarak, tirozin, hidroksitirosol üretmek için TYR tarafından katalize edilebilir [25]. Bu enzimatik geçiş yollarındaki enzimlerin tümü, Acteoside'ın biyosentetik yollarının çeşitliliğini zenginleştirir. 1.3 Acteoside'ın açil transferi ve glikosil modifikasyonunun çapraz yolu

Acteoside'ın yapısal analoglarından, merkezinin tamamen glikoz olduğu, kafeoil ile esterleştiği ve C3 pozisyonunun rhamnosil tarafından değiştirildiği görülebilir (Şekil 1a), ancak asilasyonu ve ramnosilasyonu Moleküler katalitik mekanizma araştırması yapılmamıştır. bildirildi. Acteoside'ın hidrolizinin, metabolik deneylerinin ve kimyasal yapısının ters çıkarımından, Acteoside[19-22] sentezi için iki potansiyel olasılık vardır. İlk olarak, kafeoil-CoA ve hidroksitirosol glukozit, ramnosiltransferaza (UDP-ramnosiltransferaz) dönüştürülen deltoksosit A'yı üretmek için asiltransferazın (kinin hidroksisinnamil transferaz, HCT) etkisine tabi tutulur. ramnoz glukosiltransferaz, URT) daha fazla verbazoz üretimini katalize etti Bir başka potansiyel yol, hidroksitirozolün, glukoziltransferazın etkisi altında hidroksitirosol glukozit üretmesi ve hidroksitiroil glukozitin, URT'nin katalizi altında dekafeil verbasin üretmesidir. Acteoside oluşturmak için kafeoil-CoA ile yoğunlaşır (Şekil 2c).

2 Acteoside sentezinin verimli düzenleme stratejisi

2.1 Acteoside sentezi ile ilgili transkriptom madenciliği

Transkriptom, belirli bir fizyolojik koşul veya büyüme döngüsü altında organizmalar tarafından kopyalanan mRNA'ların toplamını ifade eder ve gen yapısını, işlevini ve büyüme döngüsünü incelemek için önemli bir araçtır. Gen ekspresyonunun önemli bir aracı ve ilişki fenotip araştırmasının ana yöntemidir. Transkriptome teknolojisinin uygulanması, tıbbi bitkilerin aktif bileşenlerinin biyosentezinde madencilikle ilgili enzim genleri için etkili bir araç sağlar. Acteoside sentez yolunda hala çözülmemiş birçok anahtar enzim vardır, bu nedenle belirli fizyolojik koşullar altında hücrelerdeki mRNA bolluğu, gen ekspresyon seviyelerini tanımlamak ve nihai protein ürünlerinin bolluğunu çıkarmak için kullanılabilir. İlgili transkriptom verilerinin analizi yoluyla, Acteoside'ın biyosentezi için fikirler sağlayabilecek feniletanoid glikozitlerin sentezi ile ilgili veriler elde edildi (Tablo 1).

Cistanche Tubulosaiçin önemli bir tıbbi bitkidir.feniletanoid glikozitlerin çıkarılmasıve genomu ve transkriptom verilerinin incelenmesi, biyosentetik yolun incelenmesi için değerli bir kaynak sağlar.Acteoside. etli gövdelerinin derin transkriptome dizilimiCistanche Tubulosaiçin RNA-seq analiz yöntemi kullanılarak gerçekleştirilmiştir.Cistanche Tubulosa, ve onun transkriptom verileri ilk kez elde edildi. Dizi karşılaştırması ve filogenetik analiz yoluyla, birincil metabolizmayı ve ikincil metabolizmayı birbirine bağlayan anahtar enzimler tanımlandı. Feniletanoid biyosentezinde de ilk anahtar enzim olan PAL geni ve rizomlarda feniletanoid biyosentezinde yer alan 17 enzim geni ilk kez tahmin edilmiştir [32]. kalite farklılıklarının araştırılmasının sonuçlarıCistanche Tubulosametabolomik ve transkriptomik tarafından farklı çöl türlerinde, tuzlu-alkali topraklardaki feniletanoid içeriğinin, PAL, ALDH, aspartat aminotransferaz (GOT) vb. ekspresyonlarının yukarı regülasyonu nedeniyle daha yüksek olabileceğini göstermiştir [33]. Fenetil glikozitin sentetik yolunun analizi temeli sağlar. Scrophulariaceae bitkisi Rehmannia glutinosa, feniletanol glikozitler açısından zengindir. Rehmannia glutinosa'nın yumrulu kökünün de novo transkriptome dizilimi ve KEGG yolu ile deneysel yolun karşılaştırılmasıyla, Acteoside biyosentezi ile ilgili olabilecek 19 aday önerilmiştir. Acteoside'ın sentez yolunun analizi için bir yön sağlayan gen. Daha sonra veriler RT-PCR ile merkezi olarak doğrulandı ve Rehmannia glutinosa'nın transkriptomunun prefenat dehidrataz (ADT), aspartat aminotransferaz (ASP5), GOT2, 4CL, birincil amin oksidaz (AOC3), C4H, HCT'yi kodladığı bulundu. ve C3H genleri [34]. İlginç bir şekilde, Rehmannia glutinosa'nın yapraklarındaki Acteoside içeriği, belirli gelişim aşamalarında genlerin farklı ekspresyonu nedeniyle farklı kısımlardaki enzimlerin farklı ekspresyon seviyelerine bağlı olabilir.

Daha sonra, dört farklı Rehmannia glutinosa çeşidi yumru köklerinde radyal şeritler ve radyal olmayan şeritler ile yetiştirildi ve Acteoside sentezi ile ilgili 223 gen elde etmek için transkriptom verileri analiz edildi. PAL, C4H, C3H, 4CL, TyDC, PPO, CuAO, ALDH, HCT, UGT ve diğer genler, transkriptome verileriyle analiz edildi [16]. Acteoside'ın biyosentezinde yer alan 231 gen, Centantheragrandiflora Benth'in transkriptom dizilişinde çıkarıldı. PPO ve HCT dahil 10 gen. Bunlar arasında en çok ifade edilen CuAO, ardından 4CL, ALDH ve UGT ve en az HCT idi. Fenilalanin ve tirozin yollarında yer alan genler, özellikle PAL ve PPO genleri olmak üzere, yapraklarda ve gövdelerde köklere göre daha boldu. Ve köklerle karşılaştırıldığında, yapraklarda ve gövdelerdeki dört PAL, C4H, C3H ve 4CL geninin tümü yukarı regüle edildi, bu da fenilalanin türevli yolun hava kısımlarında yüksek oranda eksprese edildiğini gösterir [18]. Bununla birlikte, yukarıdaki çalışmalar, HCT ve UGT'nin, transkriptome çalışmaları yoluyla kafeoil-CoA ve hidroksitirosol glukozitin aşağı akış enzimatik yolunu Acteoside'a katalize ettiğini öngördü, ancak ilgili genlerin işlevleri doğrulanmadı [16,18]. İndükleyiciler, bitkileri direnç veya kendini savunma ve savunma üretmeye teşvik edebilen ve bitkilerde çeşitli spesifik genlerin ekspresyonunu hızlı, spesifik ve seçici olarak indükleyebilen ve böylece spesifik sekonder metabolitleri aktive edebilen faktörleri ifade eder [35]. Rehmannia glutinosa'nın tüylü köklerinde Acteoside birikimini önemli ölçüde artıran en iyi elisitörü taramak için, farklı konsantrasyonlara sahip elisitörleri karşılaştırmak için Agrobacterium rhizogenes'in aracılık ettiği Rehmannia glutinosa'nın genetik transformasyon sistemi kullanıldı. Sadece tüylü köklerin büyümesini önemli ölçüde teşvik etmekle kalmaz, aynı zamanda Acteoside içeriğini de önemli ölçüde artırır. Daha sonra, farklı zamanlarda indüklenen Rehmannia glutinosa'nın kıllı köklerinin transkriptomunu analiz etmek, farklı koşullar altında farklı şekilde eksprese edilmiş genleri bulmak ve son olarak PAL, C4H, C3H, 4CL, TyDC, PPO, CuAO'yu belirlemek için RNA-Seq teknolojisi kullanıldı. , ALDH, HCT, UGT. İzojenik, Acteoside biyosentezinde rol oynayabilir. Bunlar arasında C3H ve ALDH sırasıyla en bol bulunan ve en az bulunan homolog genlerdir [17]. Ayrıca Fatemi ve ark. [29] metil jasmonat (MeJA) ve çok duvarlı karbon nanotüpler (MWCNT'ler) gibi farklı konsantrasyonlarda elisitörlerin rosmarinik asit birikimi üzerindeki etkisini ve bunun biyosentetik yolu ile ilgili genlerin ekspresyon seviyelerini değerlendirdi. PAL, TAT, 4HPPR ve rosmarinik asit sentaz (RAS) genleri, Acteoside sentez yolunun analizi için yeni bir fikir sağlayan, TAT'ın transaminasyona sahip olduğu anahtar genler olarak tanımlandı. Zeytin (Oleaeuropaea), Acteoside'ın önemli bir öncüsü olan hidroksitirosol üretebilen zengin bir biyoaktif polifenol kaynağıdır. Zeytin meyvesi ve yapraklarındaki polifenol biyosentezi ile ilgili genler, tam uzunluktaki transkriptome dizilimi ile tanımlandı. Deneyde on iki polifenol bileşiği nicelendirildi ve 6 gen ailesinin 106 kopyası belirlendi ve hidroksitirosol sentezi Hidroksitirozol sentezi ile ilgili genler arasında PPO, DODC, CuAO, ALDH ve PAR yer alıyor [24]. Yukarıdaki fenetilamin transkriptom çalışmasının sonuçları, Acteoside sentez yolunun analizi ve düzenleyici genlerin ve anahtar enzimlerin madenciliği için bir temel sağlar.