钝鳞紫背苔苯丙素及联苄类化合物生物合成机制研究

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1、钝鳞紫背苔苯丙素及联苄类化合物生物合成机制研究第一章文献综述1苯丙素类化合物生物合成途径苯丙烧类代谢途径是植物次级产物代谢的一条十分重要的途径。来自于莽草酸途径的莽草酸经由分枝酸、预苯酸通过转氨作用形成苯丙氨酸，而后进入苯丙焼类代谢途径。在植物中，苯丙生物合成途径产生了许多重要的生理代谢产物，他们在植物发育、机械支持和抗病等方面发挥着重要作用[3，4]。研究发现植物体内苯丙烧类代谢途径上有多种酶的参与，此途径的第一步是L-苯丙氨酸在苯丙氨酸氨基解氨酶(PAL)的催化作用下生成肉桂酸。接下来的酶促反应里涉及到的酶分别有肉桂酸4-经化酶(C4H)，4-香豆酸-辅酶A连接酶(4CL)，轻基肉桂醜基

2、-辅酶A转移酶(HCT),对-香豆酸3-经化酶(C3H),咖啡酷-辅酶A氧甲基转移酶(CCoAOMT),肉桂酰基-辅酶A还原酶(CCR)，阿魏酸5-经化酶(F5H)，咖啡酸氧甲基转移酶(T)，肉桂醇脱氧酶(CAD)等等，它们共同作用完成了木质素的生物合成（图1.1)。其中L-苯丙氨酸解氨酶(PAL)，肉桂酸-4-轻化酶(C4H)，4-香豆酸-辅酶A连接酶(4CL)是苯丙焼类代谢途径上的三个关键酶[5，6]。所有含苯丙焼骨架的化合物都是通过苯丙焼类代谢途径直接或间接生成，如船酸、黄酮类化合物、木质素、轻基肉杜酸醋等，这些次生代谢物的合成均与之有关。苯丙素类是指苯环与三个直链碳连在一起为单元(C

3、6-C3)构成的天然有机化合物类群。广义上的苯丙素基本涵盖了大多数的天然芳香族化合物，包括黄酮类、简单苯丙素类、香豆素类、木脂素与木质素类；从狭义上说，苯内.素类化合物即简单苯肉素类、香豆素类、木质素类。2苔类植物活性天然产物随着苔薛植物化学的迅速发展，近年来，从苔藓植物体中陆续分离到了多种次生代谢产物，总体来看，多为芳香族化合物、蔽类等。苔类植物的芳香族化合物则以黄酮、联节类成分为主。黄酮类化合物是一类低分子量的多酷类次生代谢产物，泛指基本母核为2-苯基色原酮类化合物，即由两个个具有酷经基的苯环（A环和B环）通过中央三碳原子相互连接(C6-C3-C6结构)而成。在植物中，黄酮类化合物不仅是

4、花、果实和种子的主要显色物质，还表现出广泛的生物功能。如在动植物间的相互作用中扮演了重要角色。植物的叶片容易产生苦味，是因为叶片中存在原花青素，而恰恰是这种苦味防止了动物的采食[27，28];它还可以控制植物的生长发育，如控制花粉的生育力，调节生长素的运输[29]。除此之外，黄酮类化合物对一系列生物、非生物胁迫也起到了保护作用。黄酮、黄酮醇和花青素在作为UV-B屏障的叶表皮细胞、蜡和毛状体中积累，保护其免受氧化损伤[39];而且由于它具有抗微生物以及农药性质，可以作为驱避剂来抑制害虫的生长。除了在植物体内表现出来的功能，类黄酮化合物还表现出神经保护、抗炎、镇痛、杀菌抑菌和解疫等功能。联节是苔

5、藓植物的独特成分，仅发现少量存在于蕨类植物、裸子植物和被子植物中。按结构可将其分为单联节和双联节，这些化合物被称为活化石，它在苔薛植物进化历史的研究中具有重要的地位⑴。苔类植物中的联节类化合物以双联节居多，根据苯环间连接位置和连接方式的不同，可将其分为不同的结构类型：以2个C-C键连接的双联节，以C-C键和醚桥连接的双联节，以2个醚桥连接的双联节以及幵环双联节。除了上述普通双联节类化合物之外，苔类植物中还存在一些结构变形或含杂原子的双联节类化合物[31]。几个常见联节类化合物见图1.3。..第二章a，p-不饱和双键还原酶（DBR)的克隆与功能鉴定1前言咖啡酸、阿魏酸、桂皮醛等a，p-不饱和羰

6、基化合物属于简单苯丙素类，它们于植物体内的苯丙焼类代谢途径。而植物在受到非生物胁迫和/或生物胁迫时产生的a,不饱和羰基化合物能对细胞产生毒害作用，而a，p-不饱和双键还原酶由于能特异性地还原稀醛、稀酮中碳-碳不饱和双键，所以它在植物脱毒中起到了相当重要的作用。不仅如此，由于它在还原a，p-不饱和羰基化合物中的碳碳双键时具有立体选择性，会产生两个潜在的手性中心，所以也可用于有机化学合成中，用生物催化法合成手性分子[3]。在许多植物中都有此酶报道，例如，火炬松[4]苯丙双键还原酶（PtPPDBR)以及与它同源性很高的拟南芥[5]At5gl6970(AtDBRl)，还有薄荷中表达的(+)-长叶薄荷

7、酮还原酶[6](PulR)、大麦烯酸氧化酶HvALH等等。a，p-不饱和双键还原酶属于MDR家族，它利用NAD(H)或NADP(H)作为辅因子。此酶在结构上也有许多保守区域，如具有一个保守GXXS序列，用以稳定NADPH中腺嘌呤和烟酰胺基团；一个富含甘氨酸的基序(AXXGXXG或者GXXGXXG),用来参与酶与NAD(:P)+或NAD(P;)H中焦磷酸的结合[8]。BuhyunYoun等[5]通过对拟南芥稀酵