Pentacyclic Triterpenoids from the Medicinal Herb, Centella asiatica (L.) Urban
- 作者
- Jacinda T. James, Ian A. Dubery
- 单位
- Department of Biochemistry, University of Johannesburg, Auckland Park, South Africa
- 杂志
- Molecules（2009）
- DOI
- 10.3390/molecules14103922
- 所属领域
- 代谢工程
- 关键词
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解决的核心问题
系统评述积雪草（Centella asiatica）中五环三萜类化合物（centelloids）的化学结构、生物合成途径、生物活性、化学型差异，以及通过细胞/组织培养和基因工程等手段提高其产量的研究现状与问题。
研究策略
文献综述：整合植物化学、生物化学、分子生物学和生物技术研究，梳理centelloid类化合物的结构多样性、生物合成关键酶（FPS、SQS、SQE、OSC等）、药理活性、环境与化学型变异，以及茉莉酸甲酯诱导、前体饲喂和重组DNA技术等产量调控策略。
核心内容
这篇综述系统梳理了药用植物积雪草中五环三萜类化合物（centelloids）的化学结构、生物合成途径及产量调控策略。研究整合植物化学、分子生物学与生物技术文献，重点分析了从法尼基焦磷酸到氧化鲨烯环化酶等关键酶介导的三萜合成通路，并指出该领域存在重复命名和数据矛盾。关键结果显示，亚洲积雪草中主要活性成分积雪草苷和羟基积雪草苷的积累具有明显组织特异性，叶片中含量最高（分别为干重的0.7–0.9%和1.1–1.6%），根中极低，转化根和愈伤组织中几乎检测不到；而马达加斯加来源样品中积雪草苷含量可达2.6–6.42%干重，显著高于世界卫生组织规定的2%下限。此外，茉莉酸甲酯处理能显著提升积雪草苷水平，同时伴随游离甾醇含量下降，提示三萜与甾醇代谢存在分支调控。该综述意味着，通过外源诱导子结合代谢工程策略，并借助化学型筛选和关键限速酶解析，有望提高药用积雪草目标三萜的产量，但其完整生物合成与调控机制仍有待阐明。
创新点
系统整理并指出积雪草三萜类化合物文献中存在重复命名和矛盾；总结MeJa对三萜/甾醇代谢分支的调控作用；提出通过细胞培养和代谢工程提升目标三萜产量的可行方向。
研究对象（9）
| 底盘细胞 | 代谢通路 | 基因 | 蛋白 | 功能 | 说明 |
|---|---|---|---|---|---|
| Centella asiatica（积雪草） | 三萜生物合成（异戊二烯途径） | fps | 法尼基焦磷酸合酶（FPS） | 催化 | 催化IPP和DMAPP异构化并生成FPP |
| Centella asiatica（积雪草） | 三萜生物合成 | sqs | 鲨烯合酶（SQS） | 催化 | 催化两分子FPP还原偶联生成鲨烯 |
| Centella asiatica（积雪草） | 三萜生物合成 | sqe | 鲨烯环氧酶（SQE） | 催化 | 氧化鲨烯生成2,3-氧化鲨烯 |
| Centella asiatica（积雪草） | 三萜生物合成 | osc | 氧化鲨烯环化酶（OSC） | 催化 | 环化2,3-氧化鲨烯生成α/β-香树脂醇等三萜骨架 |
| Centella asiatica（积雪草） | 三萜生物合成 | beta-as | β-香树脂醇合酶（β-AS） | 催化 | 与asiaticoside生物合成相关，CaβAS GenBank登录号AAS01523 |
| Centella asiatica（积雪草） | 甾醇/三萜分支代谢 | cas | 环阿屯醇合酶（CAS） | 催化 | 甾醇生物合成第一步分支酶，MeJa处理抑制其表达 |
| Centella asiatica（积雪草） | 三萜后修饰 | cyp450 | 细胞色素P450单加氧酶 | 催化 | 负责三萜骨架的氧化和羟基化修饰 |
| Centella asiatica（积雪草） | 三萜皂苷糖基化 | gt | 糖基转移酶 | 催化 | 催化糖基依次连接到苷元上形成皂苷糖链 |
| Centella asiatica培养细胞/植株 | 三萜生物合成调控 | — | — | 调控 | 外源茉莉酸甲酯（MeJa）上调SQS和OSC表达，促进三萜皂苷积累并抑制甾醇分支 |
关键发现
- WHO规定药用积雪草中三萜酯苷（asiaticoside和madecassoside）含量不得低于2%干重。Asiaticoside生物合成主要集中在叶片（干重含量0.4-1.4%），根中含量很低。马达加斯加样品中asiaticoside含量为2.6-6.42%干重，但体外繁殖植株含量较低。Aziz等报道叶片中asiaticoside和madecassoside浓度分别为0.7-0.9%和1.1-1.6%干重，根中最低，转化根和未分化愈伤组织中几乎检测不到。MeJa处理可使asiaticoside水平显著增加，同时伴随游离甾醇含量下降。Asiaticoside对小鼠和兔肌肉注射的毒性剂量为40-50 mg/kg体重，口服1 g/kg未显示毒性。TECA和TTFCA含asiatic acid 30%、madecassic acid 30%和asiaticosides 40%
- TTF含asiatic acid和madecassic acid共60%及asiaticosides 40%。
研究结论
积雪草五环三萜类化合物具有重要药用和经济价值，其生物合成途径及基因调控机制仍大部分未阐明。通过细胞/组织培养、茉莉酸甲酯等诱导子处理以及重组DNA技术，有望提高目标三萜的产量，但需要进一步阐明代谢途径和关键限速步骤，并利用遗传资源筛选高产品系。