Microbial transformation of ginsenoside Rb1, Re and Rg1 and its contribution to the improved anti-inflammatory activity of ginseng
- 作者
- Shanshan Yu, Xiaoli Zhou, Fan Li, Chunchun Xu, Fei Zheng, Jing Li, Huanxi Zhao, Yulin Dai, Shuying Liu, Yan Feng
- 杂志
- Scientific Reports（2017）
- DOI
- 10.1038/s41598-017-00262-0
- 所属领域
- 微生物转化
- 关键词
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解决的核心问题
利用微生物转化将主要人参皂苷（Rb1、Re、Rg1）转化为稀有皂苷，并提高其抗炎活性。
研究策略
从人参土壤中分离具有人参皂苷转化活性的菌株Cellulosimicrobium sp. TH-20，以Rb1、Re、Rg1为底物进行生物转化，通过HPLC、LC-MS等鉴定代谢产物，并借助LPS诱导的RAW264.7巨噬细胞和小鼠耳肿胀模型评估转化产物的抗炎活性。
研究路线图
核心内容
从人参土壤中分离的Cellulosimicrobium sp. TH-20菌株可将主要人参皂苷Rb1、Re和Rg1转化为稀有皂苷。研究通过HPLC和LC-MS鉴定代谢产物，共发现12种转化产物，其中6种为新中间体，首次报道了11条新的转化途径。96小时转化后，30 mg Rb1生成16 mg Rd和10 mg GypXVII，Re生成Rg2的产率达96%，Rg1生成PPT的产率达89%。在LPS诱导的RAW264.7巨噬细胞和小鼠耳肿胀模型中，转化产物对TNF-α和IL-6的抑制作用显著强于前体，其中Rg2（9 μmol/kg）对TNF-α抑制率达72%，对耳肿胀最大抑制率达85%。该菌株作为高效的微生物细胞工厂，将人参皂苷转化为抗炎活性显著增强的稀有皂苷，为开发新型抗炎候选药物提供了基础。
创新点
首次报道了Cellulosimicrobium sp. TH-20转化人参皂苷的11条新途径，发现了6个新中间体（20-C-4-羰基-糖基-Re、20-C-4-羰基-糖基-Rg1、6-C-4-羰基-糖基-Rg1、6,20-C-4-羰基-糖基-Rg1、6-C-4-羰基-糖基-Rh1、20-C-4-羰基-糖基-F1）；转化产物稀有皂苷（Rd、GypXVII、Rg2、PPT）表现出比前体更优的抗炎活性。
研究对象（4）
| 底盘细胞 | 代谢通路 | 基因 | 蛋白 | 功能 | 说明 |
|---|---|---|---|---|---|
| Cellulosimicrobium sp. TH-20 | 人参皂苷生物转化 | — | — | 催化 | 该菌株通过脱糖基和脱氢反应转化Rb1、Re和Rg1，生成稀有皂苷 |
| — | Rb1转化途径 | — | — | 催化 | Rb1经脱糖生成Rd（水解20位葡萄糖基）和GypXVII（水解3位葡萄糖基） |
| — | Re转化途径 | — | — | 催化 | Re经脱糖和脱氢生成Rg2，中间体为20-C-4-羰基-糖基-Re |
| — | Rg1转化途径 | — | — | 催化 | Rg1经脱糖和脱氢生成Rh1、F1、PPT等，涉及12条可能途径，中间体包括多种羰基-糖基-Rg1 |
关键发现
- 菌株TH-20可将Rb1、Re、Rg1转化，共鉴定12种代谢物，其中6种为新中间体
- 96小时转化后终产物为Rd、GypXVII、Rg2和PPT，产率分别为：30 mg Rb1生成16 mg Rd（61%）和10 mg GypXVII（38%）
- 30 mg Re生成24 mg Rg2（96%）
- 30 mg Rg1生成16 mg PPT（89%）。体外实验中，转化产物对LPS诱导的TNF-α产生的抑制作用显著强于前体
- 小鼠耳肿胀模型中，Rg2（9 μmol/kg）对TNF-α的抑制率达72%，PPT（9 μmol/kg）对IL-6的抑制率达85%，最大耳肿胀抑制率高达85%（Rg2，9 μmol/kg）。
研究结论
Cellulosimicrobium sp. TH-20作为一种高效的微生物细胞工厂，能够将PPD型和PPT型人参皂苷转化为稀有皂苷，且转化产物具有显著改善的抗炎活性，为开发新型抗炎药物提供了候选分子。