藏红花素类物质生物合成途径中关键酶PDS、ZCO、UGT基因的生物信息学分析文献综述

 2021-09-25 20:38:01

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文 献 综 述

一 藏红花

藏红花，原名番红花，又称西红花，原产地在希腊、小亚细亚、波斯等地，番红花是经印度传入西藏，由西藏再传入中国内地。所以，人们把由西藏运往内地的番红花，误认为西藏所产，称做藏红花。

藏红花具有较高的药用价值。现代药理研究证明它对改善心肌供血供氧等方面疗效确切，藏红花中含有多种甙的成分，多种甙可明显增加大冠状动脉的血流量[1]。

科学家发现藏红花的花蕊中含有的藏红花酸（Crocitin）、藏红花(safranal)、藏红花素(Crocin)和藏红花苦素(Protocrocin)等都具有较强的抗癌活性[2-3]。其抗癌机制是抑制癌细胞的DNA和RNA合成，抑制细胞蛋白激酶的活性和原癌基因的表达，抑制苯并芘和12-O-14酰基磷酮-13乙酸盐（TPA）等致癌物质的毒性，从分子水平抑制肿瘤的形成。其癌细胞的半致死量为0.8～2muM，毒性远远小于维甲酸[4]。因此，藏红花素等抗癌活性物质将成为21世纪最理想的抗癌药物之一。

二 藏红花素的合成途径及相关酶

藏红花素类物质生物合成途径[5-6]主要分为三个阶段：第一阶段是类异戊二烯前体途径；第二阶段是类异戊二烯形成类胡萝卜素途径；第三阶段是藏红花酸在糖基转移酶作用下糖酯化形成藏红花素类物质阶段。

第一阶段异戊二烯的生物合成存在两条途径:一条途径是甲羟戊酸途径（MVA），在细胞质中进行，以乙酰CoA为前体；另一条途径是丙酮酸/磷酸甘油醛途径（MEP），又称为非依赖甲羟戊酸途径，主要在质体中进行，以3-磷酸甘油醛和丙酮酸为前体。

MVA途径起始于乙酰辅酶A，在乙酰乙酰CoA硫解酶(ATOT)作用下形成乙酰乙酰CoA，经羟甲基戊二酰CoA合酶(HMGS)催化形成3-羟基-3-甲基戊二酰CoA(HMG-CoA)，在羟甲基戊二酰C0A还原酶(HMGR)合成甲羟戊酸（MVA），之后MVA在甲羟戊酸激酶(MK)的作用下，形成甲羟戊酸-5-磷酸(MVAP)，接着在磷酸甲羟戊酸激酶(PMK)作用下生成甲羟戊酸-5-焦磷酸(MVAPP)，最终在5-焦磷酸甲羟戊酸脱羧酶(MPD)作用下生成异戊烯基焦磷酸（IPP）。

MEP途径首先由1- 脱氧木酮糖-5- 磷酸合酶（DXS）催化3-磷酸甘油醛（GA-3-P）和丙酮酸（Pyruvate）缩合形成1-脱氧木酮糖-5-磷酸（DXP），再由1-脱氧木酮糖-5-磷酸还原异构酶（DXR）催化生成2-甲基-D-赤藓糖醇-4-磷酸（MEP），MEP 经4-二磷酸胞苷-2-甲基-D-赤藓醇合酶（CMS）环化作用下生成4-二磷酸胞苷-2-甲基赤藓醇（CDP-ME），之后在4-二磷酸胞苷-2-甲基赤藓糖激酶（CMK）作用下生成 4-二磷酸胞苷-2-甲基-D-赤藓醇-2-磷酸（CDP-ME2P），在 2-甲基赤藓糖-2,4-环二磷酸合酶（MCS） 作用下生成 2-甲基-D-赤藓醇-2,4-环二磷酸（ME-4CPP），在 1-羟基-2-甲基-2-(E)-丁烯基-4-二磷酸合酶（HDS）作用下形成 1-羟基-2-甲基-2-(E)-丁烯基-4-二磷酸（HMBPP），最后1-羟基-2-(E)-丁烯基-4-二磷酸还原酶（HDR）催化形成异戊烯基焦磷酸（IPP）和二甲基烯丙基焦磷酸（DMAPP）。

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