연구논문:센텔라 아시아atica Triterpenes에 관한 연구 (Study on Centella Asiatica Triterpenes

학명:Centellaasiatica(L.)Urb다.은 또한centell한asiatica로 알려져 있으며,말굽식물 (horseshoe plant), 말굽식물 (horseshoe plant) 등.그것은 Apiaceae에 속하는 다년생 식물이다.그것의 말린 전초는 약재로 사용되며 열과 습기를 없애주고 해독과 부기를 줄이는 효과가 있다.중국에 널리 분포하며, 주로 양쯔강 이남 지역 [1]에 집중되어 있다.센텔라아시아티카에는 트리테르페노이드, 플라보노이드, 폴리아세틸렌, 에센셜 오일 등의 화학 성분이 풍부하다.이 중 아시아acid, madecassic acid, asiaticoside, madecassoside와 같은 triterpenoid성분이 주요 생리활성물질로 꼽히고 있다 (그림 1). 이들은 신경보호, 운치치료, 항염증, 항산화, 노화방지, 항알러지 효과를 가지고 있으며 피부화상, 궤양, 건선, 경화증 등 피부질환의 치료에 널리 사용되고 미용업계뿐만 아니라 여드름 제거, 진정, 주근깨 제거, 미백 등에 사용되고 있다,그리고 안티에이징 [2-4].따라서 centell한asiatica는 의약품 및 화장품 첨가제 제조에 널리 사용되며 중요한 야생 식물 자원입니다.

트리테르페노이드 성분asiaticoside그리고 마데카소사이드는 중국약전 2020년판에 수록된 센텔라아시아티카의 마커 성분이며, 이들의 총 함량은 0.8% 이상 [5]이 되도록 되어 있다.상기 화합물의 함량은 센텔라 아시아티카 (Centellaasiatica)에서 유래와 수확 시기에 따라 큰 차이를 보여 [6]센텔라 아시아티카 식물 자원의 품질이 불안정하다.또한 Centellaasiatica야생자원의 무한한 채취와 더불어 인공재배조건 및 자원의 한계와 더불어 asiaticoside, madecassoside와 같은 triterpenoid 사포닌의 낮은 추출효율 및 화학구조의 복잡성으로 인하여 현재의 생산수준은 여전히 Centellaasiaticatriterpenoid 성분의 세계시장 수요를 충족시키지 못하여 식품, 의약품,그리고 화장품 산업 [7-8].

합성 생물학과 생합성 경로의 이형 재건은 복잡한 천연 식물 생성물의 문제를 해결하는 데 효과적인 전략입니다.연구자들은 얻기 위해 성공적으로 합성 생물학을 사용했다Centellaasiatica의 saponarioside B, QS-21 백신 보조제, soyasaponin한,marigold glycoside E,ginsenosides및 기타 triterpenoid saponins[9-12].따라서 본 연구에서는 (영어) Centellaasiaticatriterpenoids의 생합성 경로와 그 대사경로에 있는 주요 유전자들을 체계적으로 정리하고, 상기 Centellaasiaticatriterpenoids의 대사조절 및 이형 생합성의 경과 및 전망을 분석하여, Centellaasiaticatriterpenoids의 생합성, 산업생산 및 기능성 제품 개발과 관련된 연구를 더욱 촉진하고자 하였다.

1 Centellaasiaticatriterpenoid saponins 및 이들의 약리학적 활성

트리테르페노이드 사포닌은 하나 이상의 당모이어티나 다른 그룹이 붙어있는 [13] 6개의 아이소프렌 단위 (C5H8)의 트리테르페노이드 골격을 가진 천연 화합물이다.Centell한asiatica' s triterpenoids그것의 주요 활성 성분입니다.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.

함량이 가장 높은 것은전체 함량의 80% 이상을 차지할 수 있는 마데카소사이드 (asiaticoside), 마데카소사이드 (madecassoside), 아시아티코사이드 (asiaticoside B) 등이 있다[16].센텔라아시아티카산 (Centellaasiaticaacid)과 하이드록시센텔라아시아티카산 (hydroxycentellaasiatica acid)은 요산 형태의 트리테르펜 사포닌이다.C-28 위치와 관련이 있을 단일 포도당을 만들 려면이 monosaccharide glycoside quadranoside Ⅳ C-28 위치의 centelloside c는 disaccharide을 형성 하기 위해 glucose-glucose 연결 되어 asiaticoside E와 centellasapon에서B,그리고 C-28-linked로 glucose-glucose-rhamnose trisaccharides asiaticoside asiaticoside E. Arjunolic 산과 산 arjunic은 oleanane-type triterpenesaponins다.단일 포도당 C-28-linked (arjunoglucosideII, chebuloside Ⅱ), disaccharide (asterbatanoside B, Dcentelloside), glucose-glucose-rhamnose 체인 (scheffoleoside 한,asiaticoside B)은 해당 monosaccharide, disaccharide, 그리고 trisaccharide 아시아 산의 탄소, 그리고 madecassic 산은, 각각이다.아시아산에는 우산성의 이성질체와 올레아난성 구조 이성질체가 많이 존재하며, 이들은 물리적, 화학적 성질이 매우 유사하다.일반적인 크로마토그래피 조건으로는 이성질체를 분리하기 어렵다.

그러므로, 연구원들은 대개 특정의 농도를 추가 β-cyclodextr에서(β-CD) 또는 γ-cyclodextr에서(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 다음과 같이 요약했다Centella asiatica의 triterpenoid 성분CAS 번호 및 관련 문헌 (표 1)으로. 구조 공식은 SCI 파인더 (https://scifinder-n.cas.org/)에서 얻을 수 있습니다.

이센텔라아시아티카의 풍부한 트리테르펜 사포닌 함량항 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].센텔라아시아티카 추출물은 피부 노화 방지에 상당한 효과가 있습니다, 산화 방지, 그리고 피부 장벽 수분 개선.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 asiaticaextract)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,센텔라아시아티카 복합추출물은 피부 손상을 효과적으로 줄여줍니다그리고 색소 침착, 그리고 밝아지고 재생되는 효과를 보여줍니다.Centella asiatica saponin은 쥐 실험에서 superoxide dismutase 활성과 혈관 내피 성장 인자 발현을 유의적으로 증가시켜 미세 순환을 최적화하고 피부 활력을 증진시키며 DNA에 결합하는 tyrosinase mRN한번역과 MITF를 억제하여 멜라닌 생성과 tyrosinase 유전자 발현을 감소시켜 색소침착을 효과적으로 퇴치하였다.요컨대, 상기 연구를 통해 센텔라 아시아티카 추출물의 피부 보호 및 회복에 대한 의학적, 미용적 응용 가능성이 강조되었다.

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.이센텔라 아시아티카 (Centella asiatica)의 아시아 티코사이드 및 마데카소사이드 함량다른 시기에 수확된 것은 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.

완링윤 등 [73]은 다음과 같이 연구하였다Centella asiatica 잎의 구성10, 20, 30, 40일의 나이를 두고, 성장단계에 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.

이Centella asiatica의 활성 성분 (aspartic acid, hydroxyaspartic 산및 그 사포닌)의 함량출신에 따라 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.

이센텔라아시아티카 (Centella asiatica)의 전초 중 펜타시클리크 트리테르펜의 함량태국에서는 재배지 및 수확기간에 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.

'의 내용이지만센텔라 아시아티카 (Centella asiatica)에 들어있는 트리테르페노이드 사포닌기원에 따라 얻어지는 성분과 수확시기 및 재배조건이 크게 달라지는데, 이들 화합물은 잎에서 가장 높고, 그 다음으로 줄기에서 많이 나타나며, 식물 전체의 뿌리는 매우 낮은 함량을 나타내는데, 이는 이전의 연구 결과와 거의 동일한 것으로 보아 Centella asiatica의 triterpenoid saponins이 잎에 특이적으로 합성되고 축적되는 경향이 있으며, 이는 약용 부분과도 일치함을 알 수 있다.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

이센텔라아시아티카 (Centella asiatica)의 트리테르페노이드 사포닌은 우산인 (ursane) 사포닌과 올레아네인 (oleanane) 사포닌으로 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-amyr에서[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].아시아산과 마데아스기 산은 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 (周晶文) 교수팀은에 대한 전사분석을 통해 후보 UGTs의 발현을 얻었다Centella asiatica의 다른 부위입니다뿌리, 줄기, 잎을 포함하여.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, 아시아 티코사이드의 전사 데이터를 기반으로하고의 축적에 따른 공간적 특수성을 이용하고 있습니다센텔라 아시아티카에서 asiaticoside와 madecassoside,co-expression analysis를 이용하여 asiaticoside와 madecassoside의 특징적인 C-28 glycosyl 사슬의 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 와1 →4 연결이다.

연구팀은 단백질 구조 예측, 분자 도킹, 그리고 site-directed mutagenes은실험을 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 해명하여의 생합성 경로 해명의 공백을 메웠다asperulosidic 산과 madecassoside, 그리고 이후 이러한 귀중한 트리테르페노이드를 합성생물학을 이용하여 체외합성을 할 수 있는 토대를 마련하고 있습니다.

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 B, 각각 아쥬골산 (ajugolic acid)과 테르몰산 (terminolic acid)을 기반으로 하며, 아시아티코사이드 (asiaticoside)와 마데카소사이드 (madecassoside)의 구조와 유사한 C-28위치에 연결된 독특한 글루코스-글루코스-람코 사슬을 가지고 있다.

glycosyltransferases의 기질의 문란한 성질로 인해, 그것은 구조 정보로부터 추론 될 수있다 및Centella asiatica 화합물의 분리 정보그 산과 arjunic arjunolic 산성 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, wild센텔라 아시아티카 공동체 (Centella asiatica communities습한 지역에서 재배하는 것을 선호하며, 이러한 지역은 중금속 오염과 기타 유해 화학 물질에 의해 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.프라사드 한외 [97]센텔라 아시아티카 (Centella asiatica)를 얻었다Cu2+, NH4+-N:NO3--N등을 첨가하여 Centella asiatica shoots propagated 에서vitro를 얻었는데,이 때 asiaticoside의 물질분율은 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.

의 Suspension cell센텔라아시아티카는 5 L 바이오 반응기에서 배양했다최적의 배양 조건 [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 sapon에서mass 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 Jiangn한대학 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-amyr에서125.8 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.게다가,을 설명한 후asiaticoside의 생합성 경로, 연구팀은 아시아티코사이드를 분해하는 글리코시다제 EGH1을 없애고 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

센텔라아시아티카 (Centella asiatica)는 다년생 기어다니는 식물이다널리 분포되어 있고 중국의 전통 의학과 인도의 아유르베다 의학에서 중요한 위치를 차지하고 있는 Apiaceae에서.선농벤조징 (선농's Classic 의Materia 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 몇 년 동안, the센텔라아시아티카 (Centella asiatica) 추출물에 대한 관심은 지속적으로 증가하고 있다, 그리고 아시아티코사이드 (asiaticoside)와 같은 성분에 대한 세계적인 수요는 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.

Saccharomyces cerevisiae를 이용한 triterpenoid saponins의 총합성은 아직 큰 도전이다.트리테르페노이드 사포닌의 생합성을 심각하게 방해할 수 있는 glycoside hydrolases를 다량 함유하고 있기 때문에, 연구자들은 수율을 향상시키기 위해 Saccharomyces cerevisiae의 glycoside hydrolases를 분해하는 방법을 채택하였으나 아직 그 효과는 미미하다.향후에는 발효 및 합성을 위해 효모, 기타 미생물 차대균을 선택할 수 있을 것이다.멀티오믹스 기술, 분자육종, 유전자편집, 대사공학, 합성생물학 및 기타 기술의 지속적인 발전은의 미스터리를 완전히 풀어낼 것으로 기대된다Centella asiatica에서 triterpenoids의 생합성 (biosynthesis 의triterpenoids in Centella asiatica, 제약 및 화장품 산업에 더 친환경적이고 효율적이며 지속 가능한 원료 솔루션을 제공합니다.

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