（）：西北植物学报，２０１４，３４１０２１３７－２１４４
ａｅａｌｉｄｅｎｔＡｃｔＢｏｔ．Ｂｏｒ．Ｏｃｃ．Ｓｉｎ． －（）：／４０２２１３０８ｏ．ｉｓ４０２０５２０１４１０７ｉ１０．７６０６ｓｎ．１０００５．２０１４．１０．２１３７１００ ｄ 文章编号：－－－－ｊ
植物三萜皂苷生物合成中关键后修饰酶研究进展
陈朝银黄壮嘉，刘迪秋，葛 锋＊，
（）昆明理工大学生命科学与技术学院，昆明６５００５０
是许多药用植物的主要活性成分，具有广摘 要：三萜皂苷是由三萜苷元、糖基、糖醛酸等组成的Ｃ３０萜类化合物，泛的药理作用。三萜皂苷的生物合成包括前体和三萜皂苷骨架的形成以及调控皂苷结构多样性的后修饰。三萜皂苷的后修饰包括三萜骨架的氧化／羟基化和糖基化，分别由不同超基因家族编码的细胞色素Ｐ４５０单加氧酶和糖基转移酶进行催化。三萜皂苷通过后修饰最终可形成多种单体皂苷。目前，已在少数植物中识别和确认了个别与三萜皂苷生物合成相关的关键后修饰酶，发现了部分很可能参与后修饰过程的候选基因。该文就近年来国内外有关三萜皂苷生物合成途径关键后修饰酶的研究进行综述，为进一步开展相关研究和对合成精细途径的解析提供参考。
关键词：三萜皂苷；后修饰；糖基转移酶Ｐ０单加氧酶；４５中图分类号：Ｑ９４６．８３；Ｑ７８９
文献标志码：Ａ
ＡｄｖｏｄａｎｃｅｓｉｎＳｔｕｄｉｅｓｏｎＫｅＰｏｓｔｉｆｉｃａｔｉｏｎＥｎｚｍｅｓ－ｍ ｙｙ
ｉｎＴｒｉｔｅｒｅｎｏｉｄＳａｏｎｉｎｓＢｉｏｓｎｔｈｅｓｉｓ ｐｐｙ
＊
，ＣＨＥＨＵＡＮＧＺｈｕａｎｉａＬＩＵ Ｄｉｉｕ，ＧＥＦｅｎＮＣｈａｏｉｎ ｇｊｑｇ，ｙ
，），（６５０５００，ＣｈｉｎａＫｕｎｍｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏＫｕｎｍｉｎｕｌｔｏｆＬｉｆｅＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏＦａｃ ｇｙｇｙｇｇｙｙ
：ＡｂｓｌｃｏｓｉｄｅｓｏｆｃｃｌｉｃＣ３０ｔｅｒｅｎｅｓｗｈｉｃｈｃｏｎｓｉｓｔｏｆｔｒｉｔｅｒｅｎｏｉｄｓａｏｔｒａｃｔＴｒｉｔｅｒｅｎｅｓａｏｎｉｎｓａｒｅ－ ｇｙｙｐｐｐｐｐ
，，，ｅｎｉｌａｎｔｓｗｉｔｈａｒａｎｅｏｆｎｓｓｕａｒａｎｄｕｒｏｎｉｃａｃｉｄ．Ｔｈｅａｒｅｍａｏｒａｃｔｉｖｅｉｎｒｅｄｉｅｎｔｓｏｆｍａｎｍｅｄｉｃｉｎａｌ ｇｐｇｇｙｊｇｙ
ｒｅｃｕｒｓｏｒｓａｎｄｈａｒｍａｃｏｌｏｉｃａｌｅｆｆｅｃｔｓ．Ｔｈｅｂｉｏｓｎｔｈｅｓｉｓｏｆｔｒｉｔｅｒｅｎｅｓａｏｎｉｎｓｉｎｃｌｕｄｅｓｔｈｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆ ｐｐｇｙｐｐ
，ｏｄｏｓｔｓｋｅｌｅｔｏｎｏｆｔｒｉｔｅｒｅｎｅｓａｏｎｉｎｓａｓｗｅｌｌａｓｔｈｅｉｆｉｃａｔｉｏｎｔｈａｔｒｅｕｌａｔｅｓｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄｉｖｅｒｓｉｔ．Ｔｈｅ－ｍ ｐｐｐｇｙ
／ｏｄｌｃｏｓｌａｔｉｏｎｏｆｏｓｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆｔｒｉｔｅｒｅｎｅｓａｏｎｉｎｓｍａｉｎｌｉｎｃｌｕｄｅｓｔｈｅｏｘｉｄａｔｉｏｎｈｄｒｏｘｌａｔｉｏｎａｎｄ－ｍ ｇｙｙｐｐｐｙｙｙ
，，ｔｒｉｔｅｒｅｎｅｓｋｅｌｅｔｏｎｗｈｉｃｈａｒｅｃａｔａｌｚｅｄｂｃｔｏｃｈｒｏｍｅＰ４５０ｍｏｎｏｏｘｅｎａｓｅａｎｄｌｃｏｓｌｔｒａｎｓｆｅｒａｓｅｒｅ－ ｐｙｙｙｙｇｇｙｙ
，ｓｅｃｔｏｄｉｖｅｌ．Ｔｈｅａｒｅｅｎｃｏｄｅｄｂｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｕｅｒｅｎｅｆａｍｉｌ．Ｂｍｅａｎｓｏｆｏｓｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｔｒｉｔｅｒｅｎｅｓａｏ－ｍ－ ｐｙｙｙｐｇｙｙｐｐｐ
，ｎｉｎｏｄｓｅｖｅｒａｌｋｅｏｓｔｓｃａｎｆｏｒｍａｖａｒｉｅｔｏｆｍｏｎｏｍｅｒｓａｏｎｉｎｓｉｎｔｈｅｅｎｄ．Ｃｕｒｒｅｎｔｌｉｆｉｃａｔｉｏｎｅｎｚｍｅｓ－ｍ ｙｐｙｐｙｙ
，ｗｈｉｃｈａｒｅｒｅｌａｔｉｖｅｔｏｔｒｉｔｅｒｅｎｅｓａｏｎｉｎｓｂｉｏｓｎｔｈｅｓｉｓｈａｖｅｂｅｅｎｉｄｅｎｔｉｆｉｅｄａｎｄｃｏｎｆｉｒｍｅｄｉｎａｆｅｗｌａｎｔｓ ｐｐｙｐ
ｏｄａｎｄａｉｆｉｃａｔｉｏｎｒｏｃｅｓｓｈａｖｅｂｅｅｎｆｏｕｎｄ．ａｒｔｏｆｃａｎｄｉｄａｔｅｅｎｅｓｔｈａｔｍｏｓｔｌｉｋｅｌｉｎｖｏｌｖｅｄｉｎｔｈｅｏｓｔ－ｍ ｐｐｇｙｐ
ｏｄＳｔｕｄｉｅｓｏｎｋｅｏｓｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｅｎｚｍｅｓｉｎｔｒｉｔｅｒｅｎｏｉｄｓａｏｎｉｎｓｂｉｏｓｎｔｈｅｓｉｓｗｅｒｅｒｅｖｉｅｗｅｄｉｎｔｈｉｓａｒｔｉ－ｍ－ ｙｐｐｙｙｐ
，ｃｌｅｗｈｉｃｈｒｏｖｉｄｅｄａｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｆｕｒｔｈｅｒｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎａｌｒｅｓｅａｒｃｈａｎｄａｎａｌｓｉｓｏｎｆｉｎｅｓｎｔｈｅｓｉｓａｔｈｗａ． ｐｙｙｐｙ
；；：；ｏｄＫｅｗｏｒｄｓｔｒｉｔｅｒｅｎｅｓａｏｎｉｎｓｉｆｉｃａｔｉｏｎＰ４５０ｍｏｎｏｏｘｅｎａｓｅｌｃｏｓｌｔｒａｎｓｆｅｒａｓｅｏｓｔ－ｍ ｙｇｐｐｐｇｙｙｙ
ｉｎ－Ｐａｎａｘ 三萜皂苷是许多药用植物如人参（ｇ、、三七（积雪草（ｓｅｎＰａｎｎｏｔＣｅｎａｘｏｉｎｓｅｎｔｅｌｌａ ｇ）ｇｇ）和罗汉果（等的重要Ｓｉｒｒｏｓａｉｔｉａｖｅｎｏｒｉｉ）ａｓｉａｉｃａ） ｇ、豌豆活性成分。已知豆类如大豆（Ｇｌｃｉｍａｘ）ｎｅ ｙ（）和紫花苜蓿（ＰｉｓｓａｔＭｅｄｓａｔＬ．ｕｍｉｖｕｍ）ｉｃａｏｉｖａ ｇ１］
。三萜皂苷具有广泛的药等含有丰富的三萜皂苷［
；修改稿收到日期：收稿日期：０５１２２００８３１４１４２０１－－－－）基金项目：国家自然科学基金（３１２６００７０
，：男，在读硕士研究生，主要从事细胞工程研究。Ｅ－ｍ作者简介：黄壮嘉（ａｉ１－）ｌ１８２１３４６１１２６＠１６３．ｃｏｍ１９９
：：，，，。ａｉｅｆｅｎｔｓｉｎｈｕａ．ｏｒ．ｃｎｌｇ＊通信作者葛 锋博士教授主要从事天然产物研究Ｅ－ｍ＠ｇｇｇ
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西 北 植 物 学 报 ３４卷
理作用，如抗血小板，降低胆固醇，抗肿瘤，抗ＨＩＶ，
抗菌等，抗炎，也可作为免疫佐剂、杀虫剂、杀真菌剂
２］
。另外，三萜皂苷元也表现和抗利什曼虫剂使用［
３］
，出重要的生物活性，如大豆皂醇Ｂ有保肝功能［４］
等。皂齐墩果酸和熊果酸具有抗炎和抗肿瘤活性［
化不仅仅在于三萜底物的碳骨架，且在于反应的目标位置。皂苷共有的特点是存在一个糖链附着于皂苷元上，糖链在某些皂苷的生物活性中处于关键位
６］７］
，，可增加三萜的水溶性或改变其生物活性［因置［
此糖基化反应非常重要。在植物三萜皂苷的生物合成中，糖基化反应比环化和氧化反应产生更多的结
１３］
。了解参与三萜骨架后修饰每一个特构多样性［
苷通常被称之为非挥发性的表面活性化合物，疏水性皂苷元和亲水性糖基的结合使皂苷具有两性且能
５］
。三萜皂苷具有复杂的结构，够融入生物膜系统［
定步骤的酶类，可有效探究皂苷的生物多样性。２．１ 大豆中参与三萜皂苷生物合成的后修饰酶大豆的皂苷元结构主要是大豆皂醇Ａ和Ｂ。
大豆皂醇Ａ在ｏ１２ｅｎｅ分子的Ｃ３、Ｃ２１、Ｃ２２ａｎｌｅ－－－－－和Ｃ而大豆皂醇Ｂ在Ｃ２４位有４个羟基，３、Ｃ２２－－－［４］
。根据皂苷元的成分，和Ｃ大豆２４有３个羟基１－使得化学合成法在大规模生产中没有经济竞争力，通过超表达参与三萜皂苷生物合成途径关键酶基因
６］
。但是，目前对于三萜皂的方法可使其产量增加［
苷生物合成后修饰酶的了解知之甚少。本文着重对三萜皂苷生物合成途径的关键后修饰酶细胞色素和糖基转移酶（０单加氧酶（０）Ｐ４５Ｐ４５ｌｃｏｓｌ－ｇｙｙ
，研究进展进行综述。ｔｒａｎｓｆｅｒａｓｅＧＴ）
皂苷可分为２类，ｄｉｈｄ２，３ｒｏＡ类皂苷和ＤＤＭＰ（－－ｙ
１５］
）。皂苷［ｒａ２，５ｄｉｈｄ６－ｍｅｔ４Ｈ－４ｏｎｅｒｏｘｈｌｎ －－－－－ｐｙｙｙｙ
在大豆皂醇Ａ的ＣＡ类皂苷是双糖链型皂苷，３和－１ 三萜皂苷的生物合成途径
植物三萜成分的分布是由不同三萜合成酶及其
２］
。萜类化合物由Ｃ在细胞中的表达水平决定的［５
２２位羟基上有２条糖链。大豆皂醇Ｂ在Ｃ２２结Ｃ－－合ＤＤＭＰ部分和在Ｃ３连结１条糖链作为ＤＤＭＰ－１６］
。Ａ类皂苷Ａ皂苷的皂苷元［２２位上有乙ａ在Ｃ－酰木糖作为终端乙酰化糖，皂苷Ａｂ有乙酰葡萄糖１６］
。拥有乙酰化糖的Ａ类皂苷作为终端乙酰化糖［
１７］
。会造成一种苦涩的味道［
［２］
首先在大豆中鉴别出了１个编码Ｓｈｉｂｕａ等１ｙ
的ｃ该酶在β三萜化合物羟化酶（９３Ｅ１）ＤＮＡ，ＣＹＰ－单元异戊烯基焦磷酸（构成。ＩＰＰ可经胞质甲ＩＰＰ）途径羟戊酸（途径和质体甲基赤磷酸（ＭＥＰ）ＭＶＡ）
７］
。三萜皂苷骨架是通过类异戊二烯途径合成合成［
６］
。鲨烯是三萜皂苷的前体物，的［由ＩＰＰ通过牻牛
、法呢基焦磷酸合成酶儿基焦磷酸合成酶（ＧＰＳ）
８］
。鲨烯环氧酶（）和鲨烯合酶（催化生成［ＦＰＳＳＳ）
（氧化鲨烯环化酶将鲨烯转化为２，ＳＥ）３－氧化鲨烯，
香树素和槐花二醇的Ｃ２４位分别进行羟基化后生－，成ｏ１２ｅ３２４ｄｉｏｌｅａｎｎｅｌ和大豆皂醇Ｂ。大豆皂醇－－－β２２和Ｃ２４位的两步羟基化完Ｂ通过β－香树素在Ｃ－－成生物合成。而Ｃｈｄｒｏ１２９３Ｅ１对３ｘｏｌｅａｎＹＰ－－－ｙｙ只在Ｃｅｎｅ结构有底物专一性和区域专一性，２４位－甲基上进行羟基化。可能是由其他与Ｃ９３Ｅ１相ＹＰ，似的Ｐ１２ｅ３２４４５０酶催化βａｎｎｅｌｅ－香树素或ｏ－－－β
［１］
。ｄｉｏ２２位的羟基化１ｌ在Ｃ－大豆皂苷的生物合成由多种糖基转移酶参
［８］１５］
。Ｓ通过大豆和蒺藜苜蓿（与［Ｍｅｄｈｉｂｕａ等１ｉ－ｙ
）（达玛烷环化２，ｓ３ＯＳＣ－氧化鲨烯形成齐墩果烷型、
９］
。最后通过型、乌苏烷型和羽扇豆烷型三萜骨架［在骨架上进行后修饰（如氧化／羟基化和糖基化）形成多种三萜皂苷。
２ 三萜皂苷生物合成的关键后修饰酶
一般情况下，那些采用次级代谢产物作为底物的酶不仅构成了植物细胞蛋白中的一小部分且在次
２］
。生代谢物合成的最后几步中担当重要角色［
如羟基和羰基Ｐ４５０ｓ为皂苷骨架添加功能基团（
，等）再通过ＵＤｌｃｏｓｌｔｒａｎｓＵＤＰＰ－糖基转移酶（－ｇ－ｙｙ，）为皂苷元添加糖基而完成三萜皂苷ｆｅｒａｓｅＵＧＴｓ
５］
（。ＵＧ图１）的合成［Ｔｓ是ＧＴｓ最主要的亚家族
１０］
。（家族一）成员，负责皂苷的糖基化［
的表达序列标签（成功信息，ｃａｏｔｒｕｎｃａｔｕｌａ）ＥＳＴ） ｇ鉴别出在大豆中参与ｓａｏｎｉｎⅠ生物合成的ｏａｓｐｙＧＴ２和ＧｍＳＧＴ３。这是有关糖基转移酶转移ＧｍＳ
第二个或第三个糖基至三萜皂苷上的首篇报道。通过连续地添加葡糖醛酸、半乳糖和鼠李糖至大豆皂醇Ｂ上合成了ＳａｏｎｉｎⅠ。体外分析显示ｏａｓｐｙ
（从ＵＤＧＴ２ＵＧＴ７３Ｐ２）ＰＧｍＳ－半乳糖中转移一个半乳糖基至大豆皂醇Ｂ单葡糖醛酸化物上合成ｓｏ－随后Ｇｍ从ＵＤａｓａｏｎｉｎⅢ，ＳＧＴ３（ＵＧＴ９１Ｈ４）Ｐ－ｙｐ
鼠李糖中转移一个鼠李糖基至大豆皂苷Ⅲ上合成
参与Ｐ４５０ｓ和ＧＴｓ是植物中两类多基因家族，
许多代谢过程。在植物中，０ｓ利用氧气和ＮＡＰ４５Ｄ（Ｐ）Ｈ催化三萜骨架区域专一性和立体专一性羟基
］１２１１－。Ｐ化，扩大了其结构多样性［４５０ｓ家族的多样
等：植物三萜皂苷生物合成中关键后修饰酶研究进展１０期 黄壮嘉，
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ｓｏａｓａｏｎｉｎⅠ。ＵＧＴ７３Ｐ２和ＵＧＴ９１Ｈ４不仅参ｙｐ与了大豆皂苷的生物合成且能分别生成带有二糖或三糖的三萜皂苷。该结果也指出三萜皂苷的糖链合成是通过糖基转移至皂苷元上的连续反应来实现。
［５］
对Ｓ３和Ｓ４位点的连锁分析ａ等１Ｔａｋａｄ－－ｇｇ发现，这２个位点分别控制大豆皂醇Ａ和Ｂ上Ｃ３－位糖基的糖链组成（即添加葡萄糖残基作为Ｃ３的－、即使大豆Ａ类皂苷Ａ３位ａＡｂ和Ａ０－α－ｇ在Ｃ有相同的糖链序列，但它们在Ｃ２２位却有不同的糖－［６］１５］
。Ｓ通过遗传分析证明其糖基链序列［ａａｍａ等１ｙ
化结构多样性由单基因位点Ｓ１的复等位基因决－ｇ定。它们的序列高度相似且都使无乙酰化的皂苷
ａ等位基因编码木糖基转移酶Ｓ１Ａ０－α－ｇ糖基化，ｇｂ等位基因编码葡糖基转移酶而Ｓ１ＵＧＦ４，Ｔ７３－ｇ第三个糖基和添加树胶醛糖糖基作为Ｃ３的第二个－。控制Ａ类皂苷Ａ糖基）３位点映射为ｆ生产的Ｓ－ｇ细胞色素（控制Ｄ１０，ＤＭＰ皂苷βａ生产的ＳＣｈｒ－）－ｇ４位点映射为Ｃ１。大豆种子胚轴中Ａ类皂苷ｈｒ－皂３位的糖基化途径为：ａ在ＣＡｂ和ＤＤＭＰ皂苷β－，苷Ａｆ的前体物经过ＵＧＰ２催化生成皂苷ＡＴ７３ｆ
随后经Ｓ皂苷γ３催化生成皂苷Ａｂ；ａ前体物经过－ｇ，随后经ＵＧＳ４催化生成皂苷γＨ４催化生ａＴ９１－ｇ。成皂苷βａ
Ｆ２。ＵＧＴ７３Ｆ４和ＵＧＴ７３Ｆ２分别催化添加ＵＧＴ７３２２位ＡｒａｒｅｓｉＸｌ和Ｇｌｃ基团至皂苷Ａ０ －α－－ｇ的Ｃｙ
ｄｕｅ上而形成皂苷Ａａ和Ａｂ。通过同源模型和位点
ａｂ
的Ｓ的Ｇ定向突变分析表明Ｓｅｒｌ１１３８和Ｓ１１３８－－－－ｙｇｇ
蛋白质是与它们相关的特定糖供体的关键残基。
ａｂ和Ｓ分别控制皂Ｓ１的共显性等位基因Ｓ１１－－ｇｇｇ－［９］
。同一位点的隐性等位基因苷Ａａ和Ａｂ的积累１［０２０］
控制皂苷ＡＳ１０－－αｇ的生物合成。ｇ图１ 三萜皂苷生物合成的后修饰
达玛烯二醇合成酶；羽扇豆醇合成酶；ＤＳ．ＬＳ．Ｓ．Ｓ．αα－Ａ－香树素合酶；－Ａ－香树素合酶ββ
ｓｔｉｃａｔｉｏｎｏｆｔｒｉｔｅｒｅｎｏｉｄｓａｏｎｉｎｓｂｉｏｓｎｔｈｅｓｉｓＦｉ．１ Ｔｈｅｏｏｄｉｆ －ｍｐｐｙｇｐ
；；；ＤＳ．ＤａＳ．ａｍｒｉｎｓｎｔＳ．ａｍｒｉｎｓｎｔｎｔｈａｓｍｍａｒｅｎｅｄｉｏｌｅＬＳ．Ｌｕｅｏｌｓｎｔｈａｓｅｈａｓｅｈａｓｅα －Ⅱｓ－Ａ－－Ａ－ αｙｙｙｙｙｐｙββ
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西 北 植 物 学 报 ３４卷
２．２ 人参中参与三萜皂苷生物合成的后修饰酶
人参是五加科多年生草本植物，其根部含有药用
］２１
。人参皂苷可能是目前在分子活性成分人参皂苷［
、Ｃ、知ＣＹＰ７１６Ａ５２ｖ２与ＣＹＰ７１６Ａ１２ＹＰ７１６Ａ１５
这３种酶参与了齐墩果烷ＣＹＰ７１６Ａ１７的归类相同，
］２２
。达玛烷型皂苷元的糖基化也型三萜的生物合成［
］２７
，一是人参皂苷拥有生物活性所必需的反应步骤［
［８］
、。原人参二般发生在皂苷元的Ｃ３Ｃ６和Ｃ２０位上２
水平上研究最深入的生物活性皂苷。它们的皂苷元
］２
。７种达玛烷型可以分为达玛烷型和齐墩果烷型［
、、、、、四环三萜化合物（人参皂苷Ｒｂ２ＲｃＲｄＲｅＲｆｂ１Ｒ）是主要的人参皂苷成分，和Ｒ只有人参皂苷Ｒ１ｏ是ｇ
］２２２３－。齐墩果烷型五环三萜化合物，由齐墩果酸合成［
，原人参三醇可通过另一醇可通过ＧＴ催化生成Ｒｂ１
［９］
。达玛烯二醇的合成可作为种ＧＴ催化生成Ｒ１２ｇ
人参皂苷生物合成的一个限速步骤，通过ＤＳ基因
２］
，的超表达可促进人参皂苷的生物合成［而ＤＳ基［０］
。因的沉默将导致人参皂苷的产量减少８５％３４．
达玛烷型人参皂苷依据皂苷元结构的不同可分为２、）、和原人参三醇组：原人参二醇型（ｂ２Ｒｃ及ＲｄＲｂ１Ｒ
［］２２
。研究表明，、、）型（皂苷Ｒ人参皂１ＲｅＲｆ和Ｒ２ｇｇ
苷元（包括原人参二醇和原人参三醇）的生理活性比
］２４
。具有较大分子结构的人参皂苷更强［
［１］
确认了原人参二醇合酶，它是一个Ｈａｎ等２
），催化达玛烯二醇在Ｃ１２位ＹＰ７１６Ａ４７ＣＹＰ酶（Ｃ－的羟基化生成原人参二醇，ＣＹＰ７１６Ａ４７基因能被茉
２．３ 蒺藜苜蓿中参与三萜皂苷生物合成的后修饰酶
［１］
在经酵母提取物（或ＭＳｕｚｕｋｉ等３ＹＥ）Ｊ诱导的蒺藜苜蓿细胞悬浮培养物中检测到超过３０种不同的三萜皂苷。来自苜蓿属的皂苷都具有β－香树素
骨架，苜蓿酸、贝萼皂苷元、５种不同的三萜皂苷元，常春藤皂苷元以及大豆皂醇Ｂ和Ｅ已确定为蒺藜
３２］
。基于其取代基的位置和苜蓿皂苷的基本骨架［
诱导转录激活。体外酶活性测定莉酸甲酯（Ａ）ＭｅＪ显示Ｃ７１６Ａ４７催化达玛烯二醇氧化生成原人参ＹＰ二醇。ＣＹＰ７１６Ａ４７可在添加达玛烯二醇的重组酵母中异位表达生成原人参二醇。而且在没有添加达玛烯二醇条件下，ＤＳ和ＣＹＰ７１６Ａ４７在酵母中的共表达可生成原人参二醇。因此，７１６Ａ４７是一个ＣＹＰ催化达玛烯二醇生成原人达玛烯二醇１２－羟化酶，参二醇。另外，７１６Ａ亚家族基因２个其它ＣＹＰ
２２］
。（被分离鉴定［ＣＹＰ７１６Ａ５２ｖ２和ＣＹＰ７１６Ａ５３ｖ２）催ＣＹＰ７１６Ａ５３ｖ２编码一种原人参二醇６－羟化酶，
化原人参二醇Ｃ６位羟基化形成原人参三醇。－ＣＹＰ７１６Ａ４７和ＣＹＰ７１６Ａ５３ｖ２ｍＲＮＡｓ在人参的所有器官中积累，而ＣＹＰ７１６Ａ５２ｖ２ｍＲＮＡ仅在根茎中积累。在整个培养时期ＣＹＰ７１６Ａ５２ｖ２和ＣＹＰ７１６Ａ５３ｖ２ｍＲＮＡ都不受ＭＡ处理的影响，ｅＪ而ＭＹＰ７１６Ａ４７ｍＲＡ处理可使ＣＮＡ在不定根ｅＪ
中明显积累。当原人参二醇加入培养介质后，
：（氧化程度，可区分苜蓿的２类皂苷（皂苷元）皂１）非溶血性皂苷）苷元（在Ｃ２４位上拥有ＯＨ而在Ｃ－－（皂苷元（溶血性皂苷）２８位上没有任何取代基；２）
［６，３３］
。这些结果似乎在Ｃ２８位上拥有ＣＯＯＨ基团２－指出Ｃ２４位的氧化和Ｃ２８位羧基的存在是互相排－－３３］
。斥的［
通过遗传学和生物化学相结合的方法，确定了４５０１个参与蒺藜苜蓿皂苷生物合成的细胞色素Ｐ［２６］
。Ｃ基因（ＣＹＰ７１６Ａ１２）ＹＰ７１６Ａ１２是一种多功能酶，具有β８８－香树素２－氧化酶、－香树素２－氧化酶α
［３４］
和羽扇豆醇２ＣＹＰ９３Ｅ２催８－氧化酶活性。此外，
化β２４位的羟基化生成２４－香树素在Ｃ－－ＯＨ－－香树β
［５］２５］
。Ｆ也确定了Ｃ素［ｕｋｕｓｈｉｍａ等３７１６Ａ１２和ＹＰ
ＣＹＰ９３Ｅ２是溶血和非溶血皂苷生物合成途径的关键酶。在其他没有表现出β－香树素氧化酶活性的候选ＰＣＹＰ７２Ａ６１ｖ２基因的表达与ＣＹＰ９３Ｅ２０酶中，４５的表达紧密相关，ＣＹＰ７２Ａ６８ｖ２基因的表达与ＣＹＰ７１６Ａ１２基因的表达紧密相关。通过组合表达方式可检测活性较弱的Ｐ在转基因酵母０酶的活性，４５中，蒺藜苜蓿Ｃ７２Ａ６３和甘草Ｃ７２Ａ１５４共同在ＹＰＹＰ３０位上对βＣ７２Ａ６８ｖ２催化齐ＣＹＰ－－香树素进行修饰，墩果酸形成丝石竹酸，７２Ａ６１ｖ２和大豆ＣＹＰ
［６］
将２４Ｃ７２Ａ６１３ＹＰ－ＯＨ－－香树素转换成为大豆皂苷β
元Ｂ。另外，目前还未能实现来自于植物的Ｐ０酶４５
ＣＹＰ７１６Ａ５３ｖ２在重组酵母的异位表达导致原人参三
醇的生成。体外酶活性测定显示，７１６Ａ５３ｖ２催ＣＹＰ化原人参二醇氧化生成原人参三醇。ＣＹＰ７１６Ａ５３ｖ２编码一个催化原人参二醇生成原人参三醇的原人参该步骤是形成达玛烷型三萜苷元的重二醇６－羟化酶，要步骤。
研究表明，７１６Ａ４７和ＣＹＰ７１６Ａ５３ｖ２都不是ＣＹＰ
］２２
。多功能活性常在参与豆科植物五环多功能酶类［
［５］
。三萜类化合物生物合成的ＣＹＰ酶上发现２
在转基因酵母中被组合表达生成目标萜类化合物。
［７］
用全面的基因表达聚类分析ｕｍｋｉｎａ等３Ｎａｏ
鉴定参与蒺藜苜蓿三萜骨架糖基化的候选基因。有
ＣＹＰ７１６Ａ５２ｖ２与蒺藜苜蓿多功能氧化酶Ｃ７１６Ａ１２ＹＰ
［６］
，通过系统发育分析可氨基酸序列有７３％一致性２
等：植物三萜皂苷生物合成中关键后修饰酶研究进展１０期 黄壮嘉，
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其中ＵＧ４个候选ＵＧｓ在大肠杆菌中表达，７３Ｆ３ＴＴ对多种皂苷元表现出特异性且催化常春藤皂苷Ｃ－２８位羰基的葡糖基化。在基因敲除系中３ｌｃ２８－Ｇ－－Ｇｌｃｌｃｒａ２８ｌｃ常春藤皂苷元水平－苜蓿酸和３－Ｇ－Ａ－－Ｇ的减少与ＵＧ２８位的体外区域专一性７３Ｆ３在ＣＴ－相关。苜蓿酸和贝萼皂苷元与常春藤皂苷元一样在此基团通过ＵＧ２８位具有羰基，７３Ｆ３的作用，ＣＴ－３７］
。通过对蒺藜苜蓿转录谱和有可能被葡糖基化［
代谢谱的整合分析确认ＵＧ７３Ｋ１和ＵＧＴ７１Ｇ１为Ｔ
３８］
。虽说在体外，三萜糖基转移酶［７１Ｇ１首选ＵＧＴ
有序列相似性的１５个类７２个独立基因可分为４
４２］
。其中有２别［７个独立基因编码ＵＤＰ－葡糖基转移酶，主要参与多种次级代谢物的合成；有１１个独
立基因编码葡糖基转移酶，可能参与甘草甜素生物合成的最后一步。有６个糖基转移酶基因的表达模分别为ｃ式与ＣＹＰ８８Ｄ６具有相似性，ｔｉ０１２０９、ｏｎｇｃｏｎｔｉ０３６４６、ｃｏｎｔｉ０５２１９、ｃｏｎｔｉ０９４２８、ｃｏｎｔｉ０９４６３ｇｇｇｇ和ｃｏｎｔｉ０９６８６。甘草甜素由皂苷元甘草次酸和两ｇ个葡糖醛酸单位组成，目前在甘草中尚未确认任何编码糖基转移酶基因的功能，上述６个独立基因将成为功能研究的主要对象。
２．５ 其它植物中参与三萜皂苷生物合成的后修饰酶
发育种从石竹科王不留行（Ｓａｏｎｖａｃａｒｉａｃａｒｉａ） ｐ［３］
。Ｕ子的ＥＧＴ７４Ｍ１基因４ＧＴｓ中发现Ｕ７４Ｍ１是ＳＴ
黄酮类而不是三萜类作为底物，完整的转录谱和代谢谱却说明ＵＧ７１Ｇ１参与了三萜类的生物合成。Ｔ
包括常春藤皂苷７３Ｋ１可糖基化多种皂苷元，ＵＧＴ元和大豆皂醇Ｂ、７１Ｇ１则专门作用于苜蓿Ｅ，ＵＧＴ
酸。目前这２个ＵＧｓ糖基化的位置还没有阐明，Ｔ但ＵＧＴ７１Ｇ１的晶体结构与ＵＤＰ－葡萄糖和苜蓿酸进行硅片对接模拟表明ＵＧ７１Ｇ１可转移１个葡萄Ｔ
［９］
。ＵＧ糖分子至苜蓿酸Ｃ３位的羟基上３Ｔ７１Ｇ１、－一个三萜羧酸葡糖基转移酶，通过转移一个活性单糖如尿苷二磷酸葡萄糖至丝石竹酸（齐墩果烷型皂苷元）２８位的羧基上形成一个酯键。ＵＧ７４Ｍ１与ＣＴ－其它植物中可形成酯类的葡糖基转移酶有相似的序列。石竹科家族的大部分皂苷都来源于β－香树素，较常见的皂苷元有丝石竹酸和棉根皂苷元。丝石竹与酸是一个在Ｃ２３和Ｃ２８位羧基化的β－－－香树素，
常春藤皂苷有非常相似的结构。在王不留行中存在单糖链和双糖链两种皂苷，根据它们的结构发现其合成步骤包括β１６、Ｃ２３和／或Ｃ２８位－香树素在Ｃ－－－的氧化以及Ｃ２８位的糖基化。－生成抗菌性化合物燕麦素燕麦（Ａｖｅｓａｔｎａｉｖａ） （，三萜皂苷）由β取代及糖苷化后合－香树素氧化、
［５］４４］
。Ｑ确认了一个燕麦皂苷生物合成所需成［ｉ等４
ＵＧＴ７３Ｋ１和ＵＧＴ７３Ｆ３是蒺藜苜蓿主要的糖基转
移酶，它们通过转移１个单糖分子到１个三萜皂苷
６］
。元上生成带有单糖链的三萜皂苷［
２．４ 甘草中参与三萜皂苷生物合成的后修饰酶
甘草甜素，一种来自于甘草植物地下部分的三
４０］
。其生物萜皂苷，在全世界作为天然甜味剂使用［
合成包括２，３－氧化鲨烯环化形成三萜骨架β－香树
素，以及Ｃ１１、Ｃ３０位的氧化反应和Ｃ３位羟基的－－－［１］４０］
。Ｓ以转录谱为基础从甘草糖基化反应［ｅｋｉ等４
并进行了酶活分ＹＰ８８Ｄ６，ＥＳＴｓ中成功鉴别出了Ｃ析研究。ＣＹＰ８８Ｄ６是甘草甜素生物合成最初始的催化βＰ４５０基因，１１位两步连续的氧－香树素在Ｃ－化反应生成１ｏｘｏｏｘｏ１１１－－－香树素，－－－香树素可能ββ
［４１］
是β－香树素和甘草甜素生物合成的中间物。
的基因ＣＹＰ５１Ｈ１０。ＣＹＰ５１Ｈ１０酶属于Ｃ５１甾ＹＰ 醇脱甲基酶家族（最古老的细胞色素Ｐ０家族之４５，一）在甾醇的合成中高度保留，仅在单子叶植物中
［６］
用瞬时植物表达系统显示被发现。Ｇｓｌｅｒ等４ｅｉ
ＣＹＰ８８Ｄ６与βＡＳ在酵母中的共表达催化β－－香树
素氧化生成１ｏｘｏＣＹＰ８８Ｄ６的１－－－香树素。另外，β
表达与甘草甜素的器官特异性积累模式相关，它在根部高度表达，并超过在茎部和叶子中的表达
４２］
。另一个相关的Ｐ量［ＹＰ７２Ａ１５４在内０基因Ｃ４５
能够修饰五环Ｃ５１Ｈ１０是一种多功能Ｐ０酶，ＹＰ４５
，三萜骨架的Ｃ和Ｄ环生成１ｅｏｘ３１６２，１３－－－ｐｙβββ。利用分子模型和对接实验可ｄｉｈｄｏｌｅｒｏｘａｎａｎｅ－ｙｙ
知其Ｃ１６的羟基化有可能先于Ｃ１２，１３的环氧化。－－北柴胡是中国传统药用植物，柴胡皂苷是北柴胡的主要活性成分。为了生产柴胡皂苷，０酶催Ｐ４５／化β１１Ｃ１２双３，２８－香树素氧化形成１－环氧基和Ｃ－／／键结构或者在Ｃ１１Ｃ１１３Ｃ１２和Ｃ８上形成两个－－［４］
。通过双键，３的糖基化３ＵＧＴ酶催化皂苷元Ｃ－源性生成１ｏｘｏ１－－－香树素的工程酵母菌株中表达，β催化１ｏｘｏ３０位三步连续氧化生成甘１－－－香树素在Ｃ－β
］４０
。Ｃ草次酸［ＹＰ２２和Ｃ７２Ａ５１４也被推测可能在Ｃ－－３５
与大２９位上对１ｏｘｏ１－－－香树素进行修饰。此外，β
豆Ｃ９３Ｅ１和蒺藜苜蓿Ｃ９３Ｅ２一样，甘草ＹＰＹＰ［１，］４１
。２４位的羟基化１Ｃ９３Ｅ３也催化βＹＰ－香树素Ｃ－通过ＧＯ类别分析，得知甘草中与糖基转移酶
［］
在北柴胡中发现了２４５４焦磷酸测序方法，４６个
［７］
。其中，４５０ｓ４５０ｓ和１０２个ＧＴｓ单一序列４２个ＰＰ
和３个Ｕｓ被鉴定为最有可能参与柴胡皂苷生物ＧＴ