紫杉醇生物合成的研究

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1、紫杉醇生物合成的研究①王伟钟英长'(中山大学生命科学学院广州510275)摘要抗癌新药紫杉醇是具有菇类环状结构的天然次生代谢产物。研究紫杉醇的生物合成对于人为定向地提高合成效率以及克隆重组合成中的尖键酶基因，进而提高紫杉醇的合成量，都是十分有意义的基础工作。本文以植物和微生物的次生代谢及其主要代谢途径为知识背景，介绍了紫杉烷类物质的基本结构及其结构骨架的分类情况,综述了近年来围绕紫杉醇二祜骨架和侧链基团的生物合成途径的研究进展，对合成中的影响因素进行了初步的讨论。矢键词次生代谢，次生代谢物，紫杉醇，生物合成AREVIEWONTAX

2、OLBIOSYNTHESISWANGWeiZHONGYing2Chang(School(fLifeScience,ZltongshanUmxe/sity•Giangzhou510275)Abstractlaxol、anovelantitumoragent,isateipenoidsecondarypinductwithringedformulastructure.However,thepathwaysoftaxolbiosynthesiswerestillundefined・Inthispaper,asinpkaspectabou

3、titssecondarymetabolisminplantsandmicroorganismswasgiven.RecentresearchadZvancesonbiosynthesisofthediterpenoidtricyclocarbonskeletonandsidechaingmupsoftaxolwajreviewed.Lastly5theinfluentialfactorsonsynthesismetabolismoftaxolwerediscussed.KeywordsSecondarymetabolism,Se

4、condarypinducts、Taxol,Biosynthesis1次生代谢及其主要途径111次生代谢的概念及主要代谢产物次生代谢(secondarymetabolism)指存在于某些生物(如微生物和植物等)当中有别于初生代谢的一类特殊而且复杂的代谢类型；次生代谢物(secondarymetabolites)是一大类无明显生理功能或者非生长发育所必需的小分子有机化合物。通常认为，生物的次生代谢是通过渐变或突变获得的一种适应生存的方式，是生物体在长期的进化当中对生态环境适应的结果。另一方面，由于某些情况下初生代谢与次生代谢之间有着

5、不太清晰的界限所以次生代谢的概念仍在进一步的发展和完善之中。次生代谢物的产生分布和作用通常有种属、器官组织和生长发育期的特异性。代谢物的种类异常繁杂，化学结构迥异，分类方法不一,主要包括各种氨基糖衍生物酚类、醍类黄酮类香豆素木质素环氧化物生物碱睦啾糖背阿U朵夫环内脂蔡核背吩嗪毗咯祜类笛类皂貳多肽类多烯类多烘类有机酸毒素和色索等等。从化学结①中III大学'211工程”前沿项目基金资助。构上简化之,可将植物的次生代谢产物归为酚类化合物（芳香族）菇类化合物和含氮有机物（生物碱）三大类。微生物的次生代谢产物则包括了多种结构的抗生素（主要是

6、糖类役生物多肽类多烯类次环内脂四环类和瞟吟类六种结构类型）。根据结构特征和生玫作用也可将次生代谢物分为抗生素（植保素）生长刺激素维生素色素生物碱与毒素等不同类型。微生物和植物的许多次生代谢物为人类提供了丰富的药物香料和工业原料对人类的生产生活具有密不可分的重要影响;一些次生代谢物则与机体的抗性信号传导适应调节生长发育以及植物的花色香味等现象有尖（潘瑞炽等,1983;卫扬保,1989）。因此，对生物次生代谢的研究和利用,具有很大的理论和实践意义。新零素艮它霉索卡那毒素巴龙霉素壮观霉素核糖霉索•核酸草毒碱多糖核昔曲酸tt己糖磷酸T戊糖

7、磷酸•糖磷酸丙糖礎酸莽草酸新生霉索绿脓菌素氯零索、四环素.氨基己二酸头抱霉索Cephamycin丝氨酸<——磷酸甘油酸1半胱氨酸缄氨酸《丙酮酸PEP谷氨酸分支酸色氨酸酪氨酸苯丙氨酸新生霉索j林肯盅素支霉粘素芳香族化合物等乙酰Co»草酰乙酸放线菌素阿噪霉索麦角酸顺乌头酸甲老戊酸脂肪酸BrefeldinIIi一二二_4麦角宙醇I衣康酸赤霉素I类胡葫卜索间型霉素宙醇类异戊二烯弗类化合物等a■酮戊二酸四环素红霉索力福霉索放线菌酮曲张幣菌索图I初生代谢和次生代谢的联系（根据卫扬保教材补充）尽管次生代谢物的产生过程多种多样，许多途径目前仍然很

8、不清楚，但各类产物的生物合成途径都有一个大致的轮廓路线。通常认为次生代谢物产生于乙酸莽草酸分支酸丙二酸己糖磷酸必氨基己二酸及甲拜戊酸等少数几个前体，它们均来自初生代谢，一般处于代谢的分支点（图1）。这些前体物质经酶催化形成几大类基本骨架，每一类结构