연구논문:센텔라 아시아atica Triterpenes에 관한 연구 (Study on Centella Asiatica Triterpenes
Centellaasiatica(L.) Urb. 은also known as centell한asiatica, horseshoe plant, horseshoe plant, etc. It is 한perennial plant 에서이가족Apiaceae. Its dried whole herb is used 에서medicine 그리고has 이효과의clearing away heat 그리고dampness, detoxifying 그리고reducing swelling. It is widely distributed 에서China, mainly concentrated 에서이are한south 의이Yangtze River[1]. Centellaasiaticais rich 에서chemical components such as triterpenoids, flavonoids, polyacetylenes, 그리고essential oils. Among these, triterpenoidcomponents such as 아시아acid, madecassic acid, asiaticoside, 그리고madecassoside 은considered 을be its ma에서bioactive substances (Figure 1). They have neuroprotective, wound-healing, anti-inflammatory, antioxidant, anti-aging, anti-allergic effects, 그리고are widely used 에서the treatment 의피부diseases such as 피부burns, ulcers, psoriasis, 그리고scleroderma, as well as in the beauty industry 을acne removal, soothing, freckle removal 그리고whitening, 그리고노화 방지[2-4]. Therefore, centellaasiaticais widely used in the preparation 의pharmaceutical 그리고cosmetic additives 그리고is 한important wild plant resource.
이triterpenoid components asiaticoside and madecassoside are the marker components 의Centellaasiaticain the 2020 edition 의the Chinese Pharmacopoeia, and their total content is required to be not less than 0.8% [5]. 이content 의the above compounds varies greatly in Centellaasiatica에서different origins and harvest periods[6], resulting in unstable quality 의Centellaasiaticaplant resources. 에서addition, due to the unlimited harvesting 의Centellaasiaticawild resources, coupled 와the limitations 의artificial cultivation conditions and resources, as well as the low 추출efficiency 의triterpenoid saponinssuch as asiaticoside and madecassoside and the complexity 의their chemical 구조,the current 생산level still cannot meetthe global marketdemand 을Centellaasiaticatriterpenoid components, limiting their application in the food, pharmaceutical, and cosmetic industries [7-8].
합성 생물학과 생합성 경로의 이형 재건은 복잡한 천연 식물 생성물의 문제를 해결하는 데 효과적인 전략입니다.연구자들은 합성생물학을 이용하여 센텔라 아시아티카 (Centellaasiatica), QS-21 백신 보조제, 소야사포닌 (soyasaponinA), 마리골드 글리코사이드 (marigold glycoside E), 진세노사이드 (ginsenosides) 및 기타 트리테르페노이드 사포닌 (triterpenoid saponins)에서 사포나리오사이드 B를 얻는 데 성공했다 [9-12].따라서 본 연구에서는 (영어) Centellaasiatica triterpenoids의 생합성 경로와 그 대사경로에 있는 주요 유전자들을 체계적으로 정리하고, 상기 Centellaasiaticatriterpenoids의 대사조절 및 이형 생합성의 경과 및 전망을 분석하여, Centella asiatica triterpenoids의 생합성, 산업생산 및 기능성 제품 개발과 관련된 연구를 더욱 촉진하고자 하였다.
1 Centella asiatica triterpenoid saponins 및 이들의 약리학적 활성
트리테르페노이드 사포닌은 하나 이상의 당모이어티나 다른 그룹이 붙어있는 [13] 6개의 아이소프렌 단위 (C5H8)의 트리테르페노이드 골격을 가진 천연 화합물이다.Centella asiatica's 트리테르페노이드는 그것의 주요 활성 성분이다.현재까지 센텔라 아시아티카로부터 40개 이상의 트리테르페노이드 화합물이 성공적으로 분리되고 구조적으로 확인되었다.이러한 화합물은 주로 요산형 (ursane-type)과 올레아난형 (oleanane-type) [14]으로 분류된다.트리테르페노이드 사포닌은 아글리콘과 글리코사이드를 함유하고 있다.센텔라아시아티카에 있는 아글리콘은 주로 아시아산, 마데아스카르산, 아르주놀산, 테르놀산, 마다시아산, lsothankunic acid, 이소아시아산 등이 있다 [14].트리테르펜 사포닌에서 아글리콘의 C-28에 있는 히드록시기는 보통 에스테르 결합을 통해 다양한 구조를 가진 당화사슬과 연결되어 에스테르 글리코사이드 [15]를 형성한다.
The highest content is asiaticoside, madecassoside, and asiaticoside B (asiaticoside B), which can account for 80% or more 의the total asiaticoside content [16]. Centella asiatica 산and hydroxycentella asiatica acid are ursane-type triterpenesaponins. The C-28 position is linked to a single glucose to form the monosaccharide glycoside quadranoside Ⅳ and centelloside C. The C-28 position is linked to glucose-glucose to form the disaccharide asiaticoside E and centellasaponin B,and C-28-linked glucose-glucose-rhamnose as trisaccharides asiaticoside and asiaticoside E. Arjunolic acid and arjunic acid are oleanane-type triterpene saponins. The C-28-linked single glucose (arjunoglucosideII, chebuloside Ⅱ), disaccharide (asterbatanoside B, centelloside D), and glucose-glucose-rhamnose chain (scheffoleoside 한,asiaticoside B) are the corresponding monosaccharide, disaccharide, and trisaccharide isomers of asiatic acid and madecassic acid, respectively. There are a large number of isomers of ursaneand oleanane structure isomers in asiatic acid, which have very similar physical and chemical properties. It is difficult to separate the isomers using common chromatographic conditions.
그러므로, 연구원들은 대개 특정의 농도를 추가 β-cyclodextrin (β-CD) 또는 γ-cyclodextrin (γ-CD)을 모 바 일 한 단계이다.겉은 친수성 (hydrophilic) 이고 안쪽은 지방성 (lipophilic)인 특성을 이용하여 이성질체가 그 안에 박히고, 포함복합체 (inclusion complexation) 가 서로 다른 steric 방해물을 유발함으로써 이성질체를 다른 유지시간으로 분리할 수 있게 한다 [17~19].또한, 펜타시클리크 트리테르펜 및 이들의 글리코사이드 이외에도 테트라사이클리크 트리테르펜 사포닌, 예를 들면 노토긴세노사이드 SFt3, 노토긴세노사이드 SFt4, 담마라네계 테트라사이클리크 트리테르펜 사포닌 [20-21] 등이 있다.저자는 센텔라 아시아티카의 트리테르페노이드 성분을 CAS 번호 및 관련 문헌으로 요약했다 (표 1). 구조 공식은 SCI 파인더 (https://scifinder-n.cas.org/)에서 얻을 수 있다.
The rich triterpene saponin content of Centella asiatica항 신경 퇴행성, 항 우울제 및 항 불안, 항 간질 등과 같은 광범위한 약리학적 활동을 주며, 대사 질환, 호흡기 질환, 소화기 질환 등의 치료에 좋은 효과가 있으며, 특히 피부 관련 질환 [2]의 치료에 좋습니다.센텔라 아시아티카 추출물 및 그 트리테르펜은 여드름, 대머리, 백반증, 아토피 피부염, 상처 치유, 흉터 회복 등에 일정한 치료 및 완화 효과가 있다 [22].연구인원들은 centella asiatica 추출물에 들어있는 asiatic acid, madecassic acid, asiaticoside, madecassoside는 일정한 경피흡수능력이 있으며 독성이 없다는 것을 발견했다.피부병 [22]을 치료하기 위한 각종 준비물에 첨가되었다.센텔라 아시아티카 (Centella asiatica) 추출물과 전기방사 젤라틴 (electrospun gelatin) 막이 함유된 하이드로젤은 섬모세포의 증식과 콜라겐 합성에 영향을 미침으로써 상처 치유를 촉진하며, 미처리 제형보다 빠른 상처 치유속도를 보여준다 [23~24].
아시아 산성를 크게 줄 일 수 있는 염증 반응 같은 요소들의 표현 TNF-a과 IL-1 β, 뿐만 아니라 지역과 같은 요소들을 면역 반응을의 표현)에, 억제 hyperkeratinization, 돛대 셀과 염증 성 셀 침투 [25];hydroxycentella asiatica acid는 친염증성 사이토카인 IL-1b와 TLR2의 발현을 감소시키고, HaCaT 각질세포에 의한 AQP3, LOR,IVL의 분비와 인간 피부 섬모세포에 의한 히알루론산의 분비를 촉진시켜 아토피 피부염에 대한 큰 치료 가능성을 보여준다 [26].Centella asiatica 추출물은 피부 노화 방지, 산화 방지, 피부 장벽 수분 개선에 상당한 효과가 있습니다.또 피부 색소 침착을 줄이고 피부 활력을 증진시킨다.각종 피부 관리 제품이나 미용 제품에 첨가되어 시장 전망이 크다 [27].
지 앙 H etal다. [28] 할 수 있 다는 것을 확인 asiaticoside 유의하게 말하 ROS을 억제 하여 피부의 대하 며 TGF-1/을 위한 뉴딜정책 Smad 신호 β 천천히 말하다.센텔라아시아티카 추출물 (Centella asiatica extract)은 세포 활력 증진, 텔로미어 길이 안정, 당화 물질 축적 억제 [29]를 통해 피부 노화를 효과적으로 퇴치할 수 있다.히드록시아시아티코사이드는 아쿠아포린 3의 발현과 히알루론산 분비를 증진시켜 피부 수분 공급을 효과적으로 개선할 수 있다 [26].게다가,Centella asiatica complex extract effectively reduces skin damage and pigmentation, and shows brightening and regenerating effects. Centella asiatica saponin significantly increased superoxide dismutase activity and vascular endothelial growth factor expression in rat experiments, optimizing microcirculation, enhancing skin vitality, and inhibiting tyrosinase mRN한translation and MITF binding to DN한,reducing melanin 생산and tyrosinase gene expression, effectively combating pigmentation. In short, the above studies have highlighted the medical and cosmetic application 잠재적인of Centella asiatica extract in skin protection and repair.
센텔라아시아티카 (Centella asiatica)에 트리테르펜 사포닌 축적 2
식물에 축적된 2차 대사산물은 자신의 성장에 필요한 물질일 뿐만 아니라 병원체의 공격이나 환경 스트레스에 대한 식물 방어체계의 중요한 부분이다.이들의 중요한 생물학적 활성으로 인해 점점 더 많은 식물의 2차 대사산물이 발견되고 의약품 성분 및 식품 첨가물로 사용되고 있다.축적과정은 유전, 개인차, 환경요인, 수확시기 등과 같은 다양한 요인에 의해 상당한 영향을 받는다.다른 시기에 수확된 센텔라 아시아티카 (Centella asiatica)의 아시아티코사이드 (asiaticoside)와 마데카소사이드 (madecassoside)의 함량은 매우 다양하다.Liu Xiaoqi 등 [72]이 연중 12개월에 수확한 Centella asiatica를 분석한 결과 7월부터 9월까지 수확한 Centella asiatica의 잎에 함유된 건물질 함량, 잎 함량 및 asiaticoside와 madecassoside의 함량이 연중 유의적으로 높았으며, 3월부터 5월까지 수확한 총량이 11월부터 1월까지 수확한 총량보다 유의적으로 높았다.
Wan Lingyun 등)이 10일, 20일, 30일, 40일 숙성시킨 Centella asiatica 잎의 조성에 대해 연구한 결과, 성장 단계에 따라 유의한 차이를 보이는 14개의 triterpene saponins을 검출하였다.한샤오양 등은 센텔라 아시아티카 (Centella asiatica)의 뿌리, 줄기, 잎에서 아시아티코사이드 (asiaticoside)와 마데카소사이드 (madecassoside)의 함량을 발견했다.그 결과이 두 화합물의 부위별 축적량은 비슷하였으며, 잎에서 가장 많은 함량을 보였고, 그 다음이 줄기, 뿌리로 나타났다.또한 마데카소사이드보다 아시아티코사이드의 함량이 다른 부분에서 약간 높은 것으로 밝혀졌다 [74].Centella asiatica 뿌리, 줄기 및 잎의 부위별 대사체 분석에서 잎의 asiaticoside의 함량은 줄기에서 유의적으로 높았고, 줄기 다음으로 높았으며, 뿌리 [75]에서 가장 낮았다.
다양한 기원의 센텔라 아시아티카 (Centella asiatica)에 함유된 활성 성분 (아스파트산, 히드록시아스파트산 및 그 사포닌)의 함량은 매우 다양하다 [76].인도에서 온 Centella asiatica의 전체 식물 시료에 대한 연구에서, 대부분의 시료의 평균 asiaticoside 함량은 약 3 mg·mL-1 DW, hydroxyasiaticoside 함량은 15-20 mg·mL-1, 총 triterpenoid 함량은 약 30 mg·mL-1 DW [77] 이었다.말레이시아의 Centella asiatica를 시험한 결과 잎의 triterpenoids 함량이 가장 높은 것으로 나타났으며, 질량분율은 asiaticoside 가 11.5 mg·mL-1 DW, madecassoside 가 16.5 mg·mL-1 DW [76]로 나타났다.
태국의 센텔라 아시아티카 (Centella asiatica) 전초 중 펜타시클리크 트리테르펜 함량은 재배지 및 수확 기간에 따라 다르며, 가장 높은 총 펜타시클리크 트리테르펜 함량은 37.2 mg·mL-1 DW이다 [15].아시아티코사이드 (asiaticoside)의 함량과 이들의 아글리콘 (aglycones)을 조사한 연구이다.위의 4가지 펜타시클리크 트리테르페노이드는 잎에 많이 축적되어 거의 글리코사이드 (glycosides)의 형태로 존재한다는 것이 밝혀졌다 [10].이와 동시에, 태국 Trang, Songkhla, Phatthalung, Nakornsrithammarat, Ratchaburi 및 기타 장소에서 3월, 7월 및 12월에 수집한 Centella asiatica에서 상기 4가지 성분의 함량이 검출되었다.수확 장소와 수확 시기에 따라 당질과 아글리콘의 비율이 크게 달라지는 것으로 밝혀졌다 [10].빛은 식물의 2차 대사산물의 축적에 영향을 미치는 주요 환경인자의 하나이다.황양펜 등 (78)은 센텔라아시아티카 (Centella asiatica)의 생장과 아시아티코사이드 (asiaticoside) 및 마데카소사이드 (madecassoside)의 함량에 미치는 다양한 LED광질의 영향을 연구하였다.그들은 적색광 배양이 Centella asiatica의 생장과 총 asiaticoside 생산의 축적에 이로우며, 적색광 및 청색광 (7:3)은 asiaticoside 및 madecassoside 함량의 형성과 축적에 이로운것을 발견하였다.
근원과 수확시기, 재배조건에 따라 얻어지는 센텔라 아시아티카 (Centella asiatica)의 트리테르페노이드 사포닌의 함량은 크게 다르지만 이들 화합물은 잎에서 가장 높고, 그 다음으로 줄기에서 많이 함유되어 있으며, 식물 전체의 뿌리에서는 매우 낮은 함량을 나타내어 이전의 연구 결과와 거의 같은 결과를 보여 센텔라 아시아티카 (Centella asiatica)의 트리테르페노이드 사포닌이 잎에 구체적으로 합성되어 축적되는 경향이 있음을 알 수 있었다,약용 부분과도 일치하는 것.또한, 이러한 인자들은 Centella asiatica의 triterpene saponins과 glycoside의 함유 비율에도 영향을 주어 Centella asiatica 추출물의 효능에 영향을 줄 수 있는데, asiatic acid와 madecassoside는 항염증 활성이 높고 [79], asiaticoside와 madecassoside는 상처 치료 활성이 좋기 때문이다.
아시아티코사이드 트리테르페노이드 사포닌의 생합성 경로 3
센텔라아시아티카 (Centella asiatica)에 들어있는 트리테르페노이드 사포닌 (triterpenoid saponins)은 우산신 (ursane)과 올레아네인 사포닌 (oleanane saponins)으로 나뉜다 [7].Asiaticoside와 madecassoside는 우산성 트리테르페노이드 사포닌 구조형에 속한다.트리테르페노이드 성분의 전구체인 파르네실피로인산염 (FPP)은 주로 메발로네이트 경로 (MVA)에서 유래되며, 메틸에리트리톨 인산염 경로 (MEP)에서 유래되는 비율은 적다 [81].FPP는 주로 메발로네이트 경로 (MVA)에서, 적은 정도로는 methylerythritol 인산염 경로 (MEP)에서 유래된다 [81-82].스쿠알렌 FPP에 의해 촉발시는 synthetase 스쿠알렌 (SQS)를 형성 하기 위해, 스쿠알렌로 전환 되는 epoxidase (SQE)을 2, 3-oxidosqualene, 그리고 마침내에 의해 cyclized oxidosqualene cyclases (OSC)를 형성 α-amyrin와 β-amyrin [83-85];α-amyrin와 β-amyrin은 연속적으로 산화 된 그때에 의해 C-28 P450 CYP716A83/CYP716A86를 양식하는 효소를 ursolic 산성 ursolic 산성 그리고 oleanolic 산은 해골, 각각 [86].
Ursolic acid는 CYP714E19 및 CYP716C11에 의해 C-2 및 C-23위치에서 히드록실화되어 centelloside를 형성하고, 다시 CYP714E41에 의해 C-6위치에서 히드록실화되어 hydroxyl centelloside를 형성한다 [86-87].산과 산 madecassic은 아시아 glycosylated에 의해 C-28 UGT73AD1 UGT73AH1 또는 형태에 해당하는 아시아 산으로 UGT1 monoglucoside (2 α, 3 β, 23 α-trihydroxyurs-12-ene-28-oic acid-28-O-β-D-glucopyranoside) 그리고 hydroxymatric 산은 monoglucoside (madecassic 산성 monoglucoside, α 2, 3, β, 6 β, 23 α-tetrahydroxyurs-12-ene-28-oic acid-28-O-β-D-glucopyranoside) [88-90] (그림 2).
최근 장난 (江南) 대학 저우징원 (周靖文) 교수팀은 센텔라 아시아티카 (Centella asiatica)의 뿌리, 줄기, 잎 등 여러 부위를 전사해 분석해 후보 UGTs의 발현을 얻었다.체외 효소 반응과 결합 된, 그들은 상영 되고 아시아 산성 diglucosides 얻 (2 α, 3 β, 23 α-trihydroxyurs-12-ene-28-oic acid-28-O-β-D-glucopyranoyl (1 → 6) 가 될-β-D-glucopyranoside) glucosyltransferases (CaUGT73C7 CaUGT73C8)과 rhamnosyltransferases (CaRRT1~5)을 생산하는 아시아 산성 diglucosides과 아시아 산성, asiaticoside의 생합성 경로를 처음을 설명 할이었[91].
그 직후 asiaticoside 전사체 데이터를 기반으로 Centella asiatica에서 asiaticoside와 madecassoside 가 축적되는 공간적 특이성을 이용하여 co-expression analysis를 이용하여 asiaticoside와 madecassoside의 특징적인 C-28 glycosyl chain의 합성에 관여하는 CaUGT3와 CaUGT4를 성공적으로 규명하였다.CaUGT3 하중에서 두 번 째 특성 glycosyl 사슬의 포도당 1 → 6 연결 한 방법으로, 킨 듯 그들의 monosaccharide glycosides은 위산 madecassic diglucosides 그리고 hydroxymadecassic 산은 diglucosides (madecassic 산성 diglucosides, α 2, 3, β, 6 β, 23 α-tetrahydroxyurs-12-ene-28-oic acid-28-O-β-D-glucopyranoyl (1 → 6) 가 될-β-D-glucopyranoside), 그리고 세 번 째 rhamnose 특성의 설탕과 체인 asiaticoside를 형성 하기 위해 추가 되었madecassoside CaUGT4의 행동에 with 1 →4 연결이다.
연구팀은 단백질 구조 예측, 분자 도킹, 그리고 site-directed mutagenesis 실험을 통해 당 공여체의 C-5 그룹을 고정시키는 역할을 하는 인접한 두 아미노산이 CaUGT3와 CaUGT4의 당질 공여체 선택성에 필수적이라는 것을 발견하였다 [74].위의 두 연구는 아스페룰로시드산과 마데카소사이드의 생합성 경로를 완전히 해명하여 아스페룰로시드산과 마데카소사이드의 생합성 경로 해명의 공백을 메웠고, 이후 합성생물학을 이용한 이들 귀중한 트리테르페노이드의 체외 합성에 기초를 마련했다.
또한 올레아놀산은 CYP714E19 및 CYP716C11에 의해 C-2 및 C-23위치에서 히드록실화되어 아르주놀산을 생성할 수 있다.최근 보고서에서, 인도의 연구원들은 아르주놀산의 생합성 경로를 발견했습니다.CYP716A233 및 CYP716A432 3 연속 수행의 oxidations β-damascenol oleanolic 산을 생성, 그리고 CYP716C88 수행 CYP716C89 C2-position hydroxylation, 그리고 CYP714E107a CYP714E107b 수행 C23-position hydroxylation arjunolic 산성 [92]를 생성 할 수 있습니다.이 구조로 볼 때, ajmalic acid는 CYP714E41에 의해 C-6위치에서 hydroxylation 되어 terminolic acid를 형성할 가능성이 높다고 추측된다.우르솔산 (ursolic acid)과 올레아놀산 (oleanolic acid)의 구조는 C-19와 C-20의 메틸 위치에서만 차이가 있을 뿐 매우 유사하므로, 이들이 어떤 공통적인 생물학적 촉매작용을 할 것으로 추측된다.Centella asiatica에서 분리한 Scheffoleoside A와 asiaticoside B는 각각 ajugolic acid와 terminolic acid를 기반으로 하며, C-28위치에서 독특한 글루코스-글루코스-램코 사슬이 연결되어 asiaticoside와 madecassoside의 구조와 유사하다.
glycosyltransferases의 문란 한 기질의 특성으로 인해, 그것의 구조적 정보 로부터 추론 할 수 있는 것과 고립 정보를 Centella asiatica 화합물 arjunolic 산성 그리고 arjunic 산은 UGT73AD1/UGT73AH1/에 의해 촉발시 될 수 있을 형성 하기 위해 UGT1 arjunoglucoside (Ⅱ, 2 α, 3 β, 23-trihydroxyolean-12-en-28-oic acid-28-O-β-D-glucopyranoside), chebuloside Ⅱ, α 2개, 3 β, 6 β, 23-tetrahydroxyolean-12-en-28-이슬람제국 acid-28-O-β-D-glucopyranoside),포도당을 한 후 두 번 째 그룹은에서 추가 C-28 CaUGT73C7/CaUGT73C8/제 위치를 형성 하기 위해 CaUGT3 asterbatanoside B (2 α, 3 β, 23-Trihydroxyolean-12-en-28-oic acid-28-O-β-D-glucopyranoyl (1 → 6) 가 될-β-D-glucopyranoside)과 centelloside D(α 2, 3 β, 6 β, 23-tetrahydroxyolean-12-en-28-oic acid-28-O-β-D-glucopyranoyl (1 →에 의해 촉발시 rhamnosyltransferase CaRRT1~5/CaUGT4 해당 trisaccharides를 생산 scheffoleoside a와 B asiaticoside 추정 되는 경로를 아직도 더 할 필요 가 있ajmalic acid와 ajmalic acid에서 scheffoleoside A와 asiaticoside B로 가는 생합성 경로를 증명하기 위해 실험적으로 검증하였다.
asiaticoside 및 heterologous biosynthesis의 생합성 과정 규정 4
환경의 복잡성과 지리적 제약으로 인해 원초의 직접 추출에 의존하는 전통적인 방법은 산업적 규모에서 상당한 한계에 부딪혀 왔다.특히 야생 센텔라 아시아티카 (Centella asiatica) 집단은 습한 지역에서 자라는 것을 선호하며, 이러한 지역은 중금속 오염과 기타 유해 화학물질의 위협을 받는 경우가 많아 과도한 중금속과 미생물 함량으로 인해 야생 시료를 사용하기 어려울 수 있다 [93].더군다나 센텔라 아시아티카 &의 규모도 아니다#39;의 인공재배나 그 야생자원매장량으로는 제약, 일용화학 및 기타 공업의 늘어나는 수요를 충족시킬수 없다.이런 점을 감안해 체외배양기술이 혁신적이고 잠재적으로 강력한 대안으로 떠올랐다.안정적이고 균일한 환경에서 대규모 고품질 방식으로 센텔라아시아티카 (Centella asiatica)를 배양할 수 있으며, 이를 통해 필요한 2차 대사산물을 효율적으로 생산하고 센텔라아시아티카 자원을 얻을 수 있는 새로운 방법을 열 수 있다 [94-95].
체외배양 기술로는 캘러스 배양, 모근 배양, 현수세포 배양 등이 있다.이들은 양질의 센텔라아시아티카 생식을 보존할 수 있을 뿐만 아니라 이를 대량으로 증폭하여 전파하거나 [96] 목표물인 트리테르페노이드 사포닌을 얻기 위한 생물반응기로 사용될 수 있다.PRASAD 한등 [97]은 Cu2+, NH4+-N:NO3--N등을 첨가하여 체외에서 증식된 Centella asiatica shoots을 얻었는데, 아시아티코사이드의 물질분율이 5.3 mg·mL-1 DW에서 8.9 mg·mL-1 DW로 증가하였다.또한, 연구진은 수크로스 농도 (7.2 mg·mL-1 DW)를 조절함으로써 아시아티코사이드 함량도 증가시킬 수 있음을 발견했다.GANDI S 등 [98]은 아시아산 캘러스를 이용하여 (1.46±0.06) mg·mL-1 FW 아시아산을 제조하였다.센텔라 아시아티카 (Centella asiatica)의 남아프리카산 원료로부터 유도된 캘러스와 현지 세포에는 트리테르펜 사포닌이 풍부하여, 1.5-2.5 mg·mL-1 DW의 질량분율을 갖는 아시아산, 1.5-3 mg·mL-1 DW의 마데아스기산, 14-29 mg·mL-1 DW의 아시아티코사이드, 13-28.4 mg·mL-1 DW의 마데카소사이드 [99] 등이 있다.
5 L 바이오반응기에서 배양된 센텔라아시아티카의 현수세포는 최적의 배양조건 [100]에서 최대 60.08 mg·mL-1 DW 마데카소사이드를 생산할 수 있다.털뿌리 배양은 발효기에서 재배할 수 있으며 일반적으로 대사공학에서 사용되며 2차 대사산물을 생산하는데 효과적인 방법으로 여겨진다.KIMOT 등 (101)은 Centella asiatica 털뿌리 배양에 0.1 mmol · L-1 methyl jasmonate (MeJA)를 유도제로 적용한 결과 대조군보다 현저히 높은 함량인 asiaticoside (7.12 mg·mL-1 DW) 가 다량 생성되었다.BAEK S 등 (102)은 Centella asiatica 털뿌리에서 대상 triterpenoids의 생합성을 향상시키기 위해 2.5 mmol ·L-1 squalene과 5 mmol ·L-1 pyruvate 처리를 한 결과, 총 triterpene saponin mass fraction은 각각 57.53, 29.13 mg·mL-1 DW 이었다.게다가, 그 연구 팀의 콘 텐 츠를 다는 것을 발견 triterpene saponins에서 생산 되는 Centella asiatica 털이 많은 루트로 치료 문화 400 μ mol · L-1 MeJA만큼 높은 큽 mg · mL-1 드림웍스다.
체외 배양 외에도 연구자들은 표적 산물을 이질 합성하기 위해 종종 담배와 효모를 섀시 세포로 사용한다 [103].저우징웬 교수 ' s 팀 Jiangnan 대학 으로서 ko로 미세 laboratory-stored GAL80의 변종를 사용 한 섀시 변종, overexpressing 스쿠알렌 영국 측에서 핵심 유전자 경로와 합성 경로를 얻을 수 있 β을 가 진 변종-amyrin 125.8 mg의 생산 · L-1다.그리고 CYP716A12와 ATR1 유전자를 도입하여 CYP716A12:ATR1발현비율과 아세틸 코엔자임 한공급 및 NADPH 재생을 증진시켰다.erucic acid shake flask와 5 L fermenter 에서의 생성 수준은 각각 304.0과 680.8 mg·L-1에 달했다 [104].비슷한 전략을 사용하여, 연구팀은 74.6 mg·L-1 [105]의 수율을 가진 우르솔산 효모 공장을 얻었다.또한, 아시아티코사이드 (asiaticoside)의 생합성 경로를 밝힌 후, 연구팀은 아시아티코사이드 (asiaticoside)를 분해하는 글리코시다제 (glycosidase EGH1)를 제거하고 주요 경로 효소를 도입함으로써 사카로마이세스 세르비지애 (Saccharomyces cerevisiae)를 대사적으로 공학했다.일련의 대사 공학을 수정 한 후, 드 새로 biosynthesis asiaticoside의 5 L fermenter에 달성 된 것,의 수율을 가 진 772.3 μ g · L-1다.이는 아시아티코사이드 (asiaticoside)의 완전한 경로가 미생물에서 밝혀지고 합성된 데 노보 (de novo) 가 밝혀진 최초의 사례이다 [91].
이 춘 교수 ' 칭화 대학의 s 팀은 프로모터로 하여금 속도 제한 단계를 조절하도록 유도하였고, 올레아놀산 합성 경로에서 주요 유전자의 발현을 증진시켰으며, 전구체 풀을 확장하고, 경로를 재구성하였으며, 올레아놀산 생산을 증가시키기 위한 배체를 구성하였다.마지막으로, 100 L 바이오 반응기에서 여러 전략을 조합한 결과 현재까지 보고된 최고 수준인 4.07 g·L-1의 올레아놀산 수율을 얻었다 [106].이 팀과 왕잉' 북경공대의 s 팀은 cytochrome P450과 CPRs를 최적화한 후, cofactor engineering을 통해 acetyl coenzyme A와 NADPH/NADH의 공급을 조절하였다.최종적으로 연구팀은 유전자변형세균 WN85를 이용하여 fed-batch 발효를 하였고, 우르솔산의 생산은 미생물이 합성한 우르솔산 중 가장 높은 수율인 (2 300 ± 180) mg·L-1에 도달하였다 [107].
바 후 G et알다.[93] 설명의 생합성 경로 ursolic 산성 ashwagandha 트리에서 CYP714E107a/CYP714E107b, β-amyrin synthase, CYP716C88, CYP716A233, 그리고 ajmalicine 산 제품 감지 할 수 있다.덴마크 기술대학의 이리나 보로디나 (Irina Borodina) 교수팀은 효모 사카로마이세스 세레비지애 (Saccharomyces cerevisiae)를 발효를 통해 세 가지 가치 있는 식물 트리테르페노이드 (gynosteroic acid, hydroxygynosteroic acid, ajmalicine acid)를 생산하도록 만들었다.그 중 CaCYP714E19p의 n-말단 도메인과 cytochrome P450 효소의 n-말단 도메인을 교환함으로써 [108] 아지말산의 수율을 9.1 mg·mL-1 DCW로 증가시켰다.상기 연구 결과는 asiaticoside 및 기타 유사한 triterpene saponins의 생합성을 위한 전구체를 풍부하게 공급하며, 이후 이들 성분의 무에서 이종 합성을 위한 귀중한 참고 자료를 제공한다.
결론 및 전망 5
센텔라 아시아티카 (Centella asiatica)는 양봉과 (Apiaceae)에 속하는 다년생 생식 식물로, 널리 분포하며 한의학과 인도의 아유르베다 의학에서 중요한 위치를 차지하고 있다.선농벤조징 (선농's Classic of Materia Medica)는 센텔라 아시아티카 (Centella asiatica) 가"심한 열, 악성 창상과 카방클을 치료하고, 붉고 염증이 생긴 피부, 붉은 피부를 가진 열을 치료한다"고 말한다.송나라 수쇼라이 (Su Shou's Book)과 정레이 벤 조 (Zheng Lei's Materia Medica) 에서는"센텔라 아시아티카 (Centella asiatica, 쓰리고 차갑고 독성이 없으며, 발열과 피부병을 치료하는데 적합하다)"라고 기술하고 있는데, 이는 센텔라 아시아티카 (Centella asiatica) 가 옛날부터 피부병 치료에 사용되었음을 의미한다.약리학의 발달로 센텔라아시아티카 (Centella asiatica)는 더 많은 약리학적 활동을 하는 것으로 밝혀졌다.센텔라 아시아티카 (Centella asiatica)에 풍부한 트리테르페노이드 사포닌은 제약 및 화학 산업에서 널리 사용되며, 이들의 독특한 생물학적 활동은 이들 산업에 혁명적인 발전을 가져왔습니다.하지만 이런 물질을 식물에서 직접 추출하는 전통적인 방법은 효률이 낮고 원가가 높은 등 많은 도전에 직면해 있다.한편, 화학 합성은 대안이긴 하지만 종종 가혹한 반응 조건, 운영 복잡성 및 환경 오염과 관련되어 광범위한 적용을 제한합니다.
대조적으로,의 생산에 합성 생물학의 장점Centella asiatica triterpenoids, 환경 친화 성, 광범위한 원료 및 상당한 비용 효율성과 같은, 두드러지고 이러한 화합물을 얻는 새로운 방법으로 만듭니다.합성생물학의 활발한 발전으로이 분야는 식물에서 추출한 천연물의 이형적이고 효율적인 생산에 전례 없는 길을 열어주었다.과학자들은 효모와 담배를"세포공장"으로, 굳은살과 털뿌리를 생물반응기로 삼아 대사경로를 세심하게 설계하고 최적화하여 천연활성성분의 생합성에 큰 잠재력과 전망을 보여주었다.특히, 효모 차대세포에서 asiaticoside를 heterologously 합성하는 합성생물학 전략을 사용하면 원료비가 낮을 뿐만 아니라 전체 발효 준비 공정이 안전하고 제어가 가능하여 대규모 생산을 위한 탄탄한 기반을 마련할 수 있습니다.
최근 센텔라아시아티카 추출물에 대한 관심이 지속적으로 증가하고 있으며, 아시아티코사이드 (asiaticoside)와 같은 성분에 대한 세계적인 수요가 대단히 높다.따라서 연구자들은 트리테르페노이드 함량이 높은 센텔라아시아티카 품종을 연구하고 대사공학 및 유전공학적 방법을 이용하여 목표 활성 성분을 확보하는데 전념하고 있다.Centella asiatica의 트리테르페노이드 구조는 복잡하지만 genomics, transcriptomics, proteomics 등 multi-omics 기술의 통합 및 적용으로 그 생합성 경로가 점차 해명되어 Centella asiatica에서 트리테르페노이드 성분의 생합성을 촉진하고 있다.현재 Saccharomyces cerevisiae를 기반으로 Centella asiatica glycoside를 합성할 수 있지만, 수율이 낮아 현재의 추출 공정을 대체할 산업 생산에 필요한 수준에는 아직 한참 못 미치는 실정이다.
The total synthesis of triterpenoid saponins using Saccharomyces cerevisiae is still a huge challenge. Since it contains a large number of glycoside hydrolases that can seriously interfere with the biosynthesis of triterpenoid saponins, researchers have adopted the method of knocking out the glycoside hydrolases of Saccharomyces cerevisiae to improve the yield, but the effect is still minim알다.In the future, it may be possible to choose yeast, other microbial chassis bacteria for fermentation and synthesis. The continuous advancement of multi-omics technology, molecular breeding, gene editing,metabolic engineering, synthetic biology and other technologies is expected to fully unravel the mystery of the biosynthesis of triterpenoids in Centella asiatica, bringing more green, efficient and sustainable raw material solutions to the pharmaceutical and cosmetics industries.
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