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王偉鐘英長(zhǎng)'(中山大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院廣州510275)摘要抗癌新藥紫杉醇是具有菇類環(huán)狀結(jié)構(gòu)的天然次生代謝產(chǎn)物。研究紫杉醇的生物合成對(duì)于人為定向地提高合成效率以及克隆重組合成中的尖鍵酶基因，進(jìn)而提高紫杉醇的合成量，都是十分有意義的基礎(chǔ)工作。本文以植物和微生物的次生代謝及其主要代謝途徑為知識(shí)背景，介紹了紫杉烷類物質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)及其結(jié)構(gòu)骨架的分類情況,綜述了近年來圍繞紫杉醇二祜骨架和側(cè)鏈基團(tuán)的生物合成途徑的研究進(jìn)展，對(duì)合成中的影響因素進(jìn)行了初步的討論。矢鍵詞次生代謝，次生代謝物，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次生代謝及其主要途徑111次生代謝的概念及主要代謝產(chǎn)物次生代謝(secondarymetabolism)指存在于某些生物(如微生物和植物等)當(dāng)中有別于初生代謝的一類特殊而且復(fù)雜的代謝類型；次生代謝物(secondarymetabolites)是一大類無明顯生理功能或者非生長(zhǎng)發(fā)育所必需的小分子有機(jī)化合物。通常認(rèn)為，生物的次生代謝是通過漸變或突變獲得的一種適應(yīng)生存的方式，是生物體在長(zhǎng)期的進(jìn)化當(dāng)中對(duì)生態(tài)環(huán)境適應(yīng)的結(jié)果。另一方面，由于某些情況下初生代謝與次生代謝之間有著

5、不太清晰的界限所以次生代謝的概念仍在進(jìn)一步的發(fā)展和完善之中。次生代謝物的產(chǎn)生分布和作用通常有種屬、器官組織和生長(zhǎng)發(fā)育期的特異性。代謝物的種類異常繁雜，化學(xué)結(jié)構(gòu)迥異，分類方法不一,主要包括各種氨基糖衍生物酚類、醍類黃酮類香豆素木質(zhì)素環(huán)氧化物生物堿睦啾糖背阿U朵夫環(huán)內(nèi)脂蔡核背吩嗪毗咯祜類笛類皂貳多肽類多烯類多烘類有機(jī)酸毒素和色索等等。從化學(xué)結(jié)①中III大學(xué)'211工程”前沿項(xiàng)目基金資助。構(gòu)上簡(jiǎn)化之,可將植物的次生代謝產(chǎn)物歸為酚類化合物（芳香族）菇類化合物和含氮有機(jī)物（生物堿）三大類。微生物的次生代謝產(chǎn)物則包括了多種結(jié)構(gòu)的抗生素（主要是

6、糖類役生物多肽類多烯類次環(huán)內(nèi)脂四環(huán)類和瞟吟類六種結(jié)構(gòu)類型）。根據(jù)結(jié)構(gòu)特征和生玫作用也可將次生代謝物分為抗生素（植保素）生長(zhǎng)刺激素維生素色素生物堿與毒素等不同類型。微生物和植物的許多次生代謝物為人類提供了豐富的藥物香料和工業(yè)原料對(duì)人類的生產(chǎn)生活具有密不可分的重要影響;一些次生代謝物則與機(jī)體的抗性信號(hào)傳導(dǎo)適應(yīng)調(diào)節(jié)生長(zhǎng)發(fā)育以及植物的花色香味等現(xiàn)象有尖（潘瑞熾等,1983;衛(wèi)揚(yáng)保,1989）。因此，對(duì)生物次生代謝的研究和利用,具有很大的理論和實(shí)踐意義。新零素艮它霉索卡那毒素巴龍霉素壯觀霉素核糖霉索?核酸草毒堿多糖核昔曲酸t(yī)t己糖磷酸T戊糖

7、磷酸?糖磷酸丙糖礎(chǔ)酸莽草酸新生霉索綠膿菌素氯零索、四環(huán)素.氨基己二酸頭抱霉索Cephamycin絲氨酸<——磷酸甘油酸1半胱氨酸緘氨酸《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?草酰乙酸放線菌素阿噪霉索麥角酸順烏頭酸甲老戊酸脂肪酸BrefeldinIIi一二二_4麥角宙醇I衣康酸赤霉素I類胡葫卜索間型霉素宙醇類異戊二烯弗類化合物等a■酮戊二酸四環(huán)素紅霉索力福霉索放線菌酮曲張幣菌索圖I初生代謝和次生代謝的聯(lián)系（根據(jù)衛(wèi)揚(yáng)保教材補(bǔ)充）盡管次生代謝物的產(chǎn)生過程多種多樣，許多途徑目前仍然很

8、不清楚，但各類產(chǎn)物的生物合成途徑都有一個(gè)大致的輪廓路線。通常認(rèn)為次生代謝物產(chǎn)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數(shù)幾個(gè)前體，它們均來自初生代謝，一般處于代謝的分支點(diǎn)（圖1）。這些前體物質(zhì)經(jīng)酶催化形成幾大類基本骨架，每一類結(jié)構(gòu)