Botanical Research 植物学研究, 2014, 3, 84-90
Published Online May 2014 in Hans. https://www.doczj.com/doc/5417230254.html,/journal/br
https://www.doczj.com/doc/5417230254.html,/10.12677/br.2014.33013
Advances in the Biosynthesis Research of
Ginsenosides and Key Enzymes
Jia Liu, Zhonghua Tang*
Key Laboratory of Forest Plant Ecology, Ministry of Education, Northeast Forestry University, Harbin
Email: *tangzh@https://www.doczj.com/doc/5417230254.html,
Received: Feb. 28th, 2014; revised: Mar. 29th, 2014; accepted: Apr. 11th, 2014
Copyright ? 2014 by authors and Hans Publishers Inc.
This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY).
https://www.doczj.com/doc/5417230254.html,/licenses/by/4.0/
Abstract
Ginsenosides are the major bioactive ingredients of rare traditional Chinese herbs of Panax gin-seng and belong to specific types of triterpene saponins. There is much evidence that ginsenosides exert beneficial effects in a wide range of pathological conditions such as cardiovascular diseases, cancer, immune deficiency, and aging. It was reported that about 20 key enzymes and the encod-ing genes related to the biosynthesis of ginsenosides from Panax genus plants have been identified.
This paper summarizes new progress in ginseng secondary metabolic pathways and genes of the key enzyme, focusing on the biosynthesis pathway of ginsenosides. In addition, the newly cloned and functionally identified genes encoding those key enzymes in the ginsenosides biosynthesis pathway are introduced in detail.
Keywords
Ginsenosides, Biosynthesis, Panax Ginseng, Key Enzymes
人参皂苷生物合成途径及关键酶的研究进展
刘佳，唐中华*
东北林业大学森林植物生态学教育部重点实验室，哈尔滨
Email: *tangzh@https://www.doczj.com/doc/5417230254.html,
收稿日期：2014年2月28日；修回日期：2014年3月29日；录用日期：2014年4月11日
*通讯作者。
摘要
人参皂苷是名贵药材人参中的主要有效成分，属于三萜类皂苷化合物，由于其具有改善记忆力、延缓衰老、抗氧化、抗炎作用以及抗肿瘤作用，近年来得到了广泛关注。在人参皂苷生物合成途径解析及其反应机制研究方面，目前已从人参属植物中克隆到20多个与人参皂苷生物合成相关的关键酶基因。本文综述了近年来国内外学者对人参次生代谢途径及关键酶基因研究的新进展，重点阐述了人参皂苷的生物合成途径，针对途径中新发现的关键酶及编码基因进行了详细的介绍。
关键词
人参皂苷，生物合成，人参，关键酶
1. 引言
人参(Panax gensing C.A. Meyer)，属五加科人参属植物，是名贵的中草药材之一，被公认为药中之王[1]。主要分布于中国东北部，韩国、美国和日本[2]。由于人参的主要生物活性具有降血糖、调节免疫系统、提高免疫力、延缓说衰老、抗癌、抗炎以及抗氧化的作用，因此在中国主要作为一种养生药材供给人们食用，甚至有的作为化妆品添加材料，而在美国、韩国和日本除了作为药材，还作为一种营养食品和饮品供人们食用[2]-[4]。人参会有如此广泛的生理和药理活性主要是由于它的次生代谢产物人参皂苷。到目前为止，已经有60余种的人参单体皂苷被分离出来并最终确定其结构。人参皂苷属于三萜类物质，是由糖和苷元相连而成的糖苷类化合物。由于苷元不同，人参皂苷可有3类组成：1) 皂苷元由齐墩果酸构成的齐墩果烷型皂苷Ro；2) 人参二醇型皂苷Rb1、Rb2、Rc、Rd、Rg3和Rh2等；3) 人参三醇型皂苷Re、Rg1、Rf和Rh1等。人参二醇型皂苷与人参三醇型皂苷都属于达玛烷型皂苷[5] [6]。而每种单体皂苷的药性活性是不同，如Rb1具有增强胆碱系统的功能，改善记忆力作用等[7]。Rc是一种人参中的固醇类分子，具有抑制癌细胞的功能等[8]。Rd对心脑血管、神经系统以及肾功能具有良好的药理作用[9]。Rg3可调节疲劳、舒张血管、提高免疫力以及抗肿瘤等[10]。Rg1可快速缓解疲劳、延缓衰老、改善学习记忆等[11]。尽管人参皂苷具有如此多的药物活性，但其在人参中的的含量较低，有些皂苷的含量甚至微乎其微的[12]。为了满足日益增长的医药及研发要求，近年来国内外学者应用基因工程和分子生物学方法，重组药用次生代谢物生物合成途径的研究已有初步的研究和实践[13]。深入计时人参皂苷生物合成途径，对提高人参皂苷生产效率，是一个非常具有吸引力的策略。本文就针对人参皂苷生物合成研究进展进行了综述，并通过前人的研究与发现展望了人参皂苷生物合成的发展前景及意义。
2. 人参皂苷的生物合成途径
人参皂苷生物合成途径的上游是IPP(异戊烯焦磷酸)和DMAPP(二甲基烯丙基焦磷酸)的合成，其合成过程是有两分子乙酰辅酶A在其转移酶乙酰辅酶A酰基转移酶(AACT)的催化下通过缩合生成了乙酰辅酶A，随后在(HMG-CoA)合成酶催化下继续与乙酰辅酶A缩合形成了3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶 A (HMG-CoA)，此反应是需要Fe2+和质体醌共同协助下才可完成[14]。MVA途径中的第一个关键步骤就是在NADPH的协同下，通过HMGR催化HMG-CoA生成了具有6碳中间体甲羟戊酸(MVA)。随之而来的是在ATP存在下，MVA被甲羟戊酸激酶(MVK)和磷酸甲羟戊酸激酶(PMK)依次催化生成磷酸甲羟戊酸(MVAP)和焦磷酸甲羟戊酸(MVAPP)。而异戊烯焦磷酸(IPP)的形成则是由焦磷酸甲羟戊酸(MVAPP)通过
脱羧酶(MVD)催化MVAPP使其脱羧而形成的。随后在IPP通过异戊烯焦磷酸异构酶(IDI)的催化下，将C-2的质子转移到C-4形成具有活性异构体的二甲基烯丙基焦磷酸(DMAPP)[15]。总而言之，人参皂苷生物合成途径的上游是通过糖酵解所得的乙酰辅酶A作为最初原供体，经过甲羟戊酸中间物合成萜类成分在生物体内合成的真正前体IPP和DMAPP。
人参皂苷生物合成途径的中游途径是三萜碳环骨架合成的途径，达玛烷型和齐墩果酸型的碳环骨架的形成是将具有活性的二甲基烯丙基焦磷酸(DMAPP)作为起始单位，通过萜类环化酶和烯丙基转移酶的催化后所构建的。C10 = 牛儿基焦磷酸(GPP)合成酶、C15法呢基焦磷酸(FPP)合成酶和C20 = 牛儿基= 牛儿基焦磷酸(GGPP)合成酶均属于烯丙基转移酶，它们的区别在于丙烯基底物的长度不同。C10= 牛儿基焦磷酸(GPP)是通过DMAPP的C5骨架和其异构体IPP在牦牛儿基焦磷酸合成酶(GPPS)的作用下按照头–尾方式缩合而生成。C15法呢基焦磷酸(FPP)是在法呢基焦磷酸合成酶(FPPS)作用下，GPP和第二个IPP 缩合生成。然而C20= 牛儿基= 牛儿基焦磷酸(GGPP)则是通过FPP与第三个IPP缩合而成的一种烯丙基转移酶[15]。随后，两分子的C15法呢基焦磷酸头–头还原偶联后生成C30骨架的角鲨烯，这一过程是在角鲨烯合成酶(SS)催化的分子内进行的环化反应，与烯丙基转移酶的作用方式是不同的，它是首先通过头–头相接形成一个环丙基中间产物，所谓的前角鲨烯，然后再转化成C30的产物[16] [17]。最后经过鲨烯环氧酶(SE)催化转化形成是异戊二烯途径的终产物。
齐墩果酸型和达玛烷型人参皂苷的合成是人参皂苷生物合成途径的下游途径，在人参皂苷生物合成的中游途径最终生成了甾醇和三萜等代谢产物生物合体的共同前体2,3-氧化鲨烯[18]-[20]。2,3-氧化鲨烯在环化酶(OSC)的作用下生成植物甾醇和三萜类骨架，在人参中，氧化角鲨烯环化酶(OSC)家族包括β-香树酯合酶(β-AB)、环阿屯醇合酶(CS)和达玛烷合酶(DS)，分别位于固醇和三萜生物合成途径的分支点上。根据三萜苷元存在的骨架结构不同，导致人参皂苷存在两种型：一种是达玛烷型，而另一种则是齐墩果酸型两类，此外达玛烷型无论是在含量上，还是在结构多样性上均高于齐墩果酸型[21]-[23]。植物固醇的前体则是由CAS催化形成的环阿屯醇，而人参皂苷的前体则是由β-香树酯合酶(β-AS)和达玛烷合酶(DS)催化，但是其中β-香树酯合酶(β-AS)则为齐墩果烷型人参皂苷的合成提供了四环骨架，与此同时达玛烷型人参皂苷合成则是由达玛烷合酶(DS)提供了达玛烷四环骨架并存在着细胞色素P450通过单加氧酶、糖基转移酶和糖苷酶等化学修饰[24]。
3. 人参皂苷生物合成途径中的关键酶
近年来，由于人参皂苷在人参体内含量甚微，科学家们对人参皂苷的生物合成途径进行了大量的研究，目的是为了有效的利用系统生物工程技术大量生产人参中有药用价值的人参皂苷，并取得了一些进展，尽管目前对人参皂苷的生物合成途径已有了基本的认识[25] [26]，然而对于起到重要作用的关键酶的功能和调控机制仍处在研究和推测的阶段。人参皂苷的生物合成途径包括20多步的连续酶促反应。其中十分重要的几种关键酶为：3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶、法呢基焦磷酸合酶、角鲨烯合酶、鲨烯环氧酶、达玛烯二醇-II合酶、β-香树素合酶、植物细胞色素P450和糖基转移酶[5]。
1)3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶(HMGR)是MVA途径中的关键酶之一，通过催化HMG-CoA 从而形成MVA，HMGR被认为是MVA途径中的第一个限速酶，同时是萜类化合物合成过程中最先起作用的关键酶。Wu[27]等还发现该基因与从其他许多植物中克隆到的HMGR基因具有很高的同源性，尤其是同源性可以达到83.8%的喜树的HMGR。而喜树中存在的喜树碱的生物合成是要通过MVA途径，由此可推断HMGR基因与人参皂苷生物合成有着密切的相关性。虽然HMGR是人参皂苷生物合成途径中的一个上游酶，但是作为一个可调节MVA途径的关键酶，HMGR也可以通过影响人参皂苷两个前体(IPP 和DMAPP)的产量而最终影响人参皂苷的生物合成。
2) 法呢基焦磷酸合酶(FPS)可作为一分子的IPP和GPP合成FPP的催化剂，Kim等通过从人参根中克隆得到编码FPS的基因PgFPS，通过Southern blot分析表明，人参中含有两个以上的FPS编码基因。PgFPS在大肠杆菌中的表达充分证明了重组蛋白具有FPS的活性。Kim[28] [29]等又通过将人参的PgFPS 基因转移到积雪草毛状根中并在根中使其过量表达，结果发现积雪草达玛烷合成酶的mRNA水平显著提高，三萜皂苷羟基积雪草苷和积雪草皂苷的含量瞬时上升。上述结论表明，FPS在三萜类化合物质的生物合成中扮演着十分重要的角色，是运用合成生物工程技术提高人参皂苷含量的一个关键酶。
3) 角鲨烯合酶(SS)作为类异戊二烯途径限制酶，催化甾醇和三萜类化合物合成的起始步骤，其含量和活性对于人参皂苷的最终产量起着非常重要的作用。国外学者Lee[30]等将人参叶作为试验材料从构建的cDNA文库中克隆得到了SS基因PgSS1，PgSS1基因在人参中过度表达可导致甾醇和人参皂苷的合成，这是首次报道SS基因是三萜类化合物生物合成的调节基因。Lee[16]等推测，SS在转基因植物中过量的表达很有可能激发甾醇和人参皂苷生物合成中下游基因的转录，从而提高人参皂苷的含量。Kim[30]等通过采用不定根作为试验材料构建的表达序列标签文库中克隆得到了与PgSS1为同源基因的另外两个基因：PgSS2和PgSS3。通过原位杂交分析表明，PgSS1、PgSS2和PgSS3在人参不同器官中的转录水平是各不相同的，其试验结果表明这三个SS基因虽然表达模式不同但都参与人参的鲨烯合成。综上所述，SS可以利用合成生物学技术作为提高人参皂苷产量的一个非常重要的元器件。
4) 鲨烯环氧酶(SE)作为三萜类皂苷生物合成途径中的重要限速酶，催化着甾醇和三萜类生物合成的第一步氧化反应，相关试验研究认为，三萜皂苷的生成量与SQE基因mRNA表达量呈正相关。研究发现人参SQE基因与刺五加、三七等植物SQE基因序列同源性达到了90%以上，它们同属于对植物三萜类化合物形成与积累起到重要调控作用的鲨稀环氧酶家族。国外学者Han等从cDNA文库中克隆到了PgSQE1和PgSQE2两个SE基因，在转基因人参根中利用RNA干扰(RNAi)技术PgSQE1的沉默导致PgSQE2和环阿屯醇合酶(cycloartenol synthase, CAS)的表达量上调，从而导致甾醇的含量提高。于此同时沉默基因SQE导致了人参中三萜类皂苷含量急剧下降，结果表明PgSQE1和PgSQE2具有不同的调控机制，沉默基因PgSQE1只参与人参皂苷的合成，而与甾醇的产生无关[31]。此外，蒋世翠等针对西洋参14个组织器官中总皂苷和单体皂苷量的差异进行分析，同时还分析了SS和SE基因在14个组织或器官的表达量，结果发现SS和SE的基因表达量具有非常显著地差异，并与人参皂苷Re、Rg1、Rb1、Rd和总皂苷量之间存在着正态分布[32]。由此可见，SS和SE在人参皂苷生物合成途径中都起着极其重要的作用。
5) 达玛烯二醇-II合酶(DS)在它的催化下2,3-氧化角鲨烯环化为达玛烷二醇，被认为是人参皂苷生物合成中最重要的关键酶。Tansakul[18]等通过同源碱基PCR的方法突破性的克隆得到了DS-II的cDNA序列，并使其在羊毛固醇合成酶的酵母中表达，LC-MS和NMR的数据分析发现有大量的达玛烷二醇合成。最近，有研究人员利用RT-PCR技术克隆出了DS的基因，这个达玛烷-II合酶包含一个2310bp的编码770个氨基酸的多肽ORF。此外，DS被RNA干扰在转基因人参根中可沉默DS的表达。从而导致了转基因人参根中皂苷产量减少至84.5%。这些研究表明，DS作为人参皂苷生物合成的一个重要元器件，因此DS过度的表达，可导致人参皂苷的生物合成大幅度提升。
6)在β-香树酯合酶(β-AS)的催化作用下2,3-氧化角鲨烯可环化为B-香树素，是迄今为止发现的唯一一种合成齐墩果烷型人参皂苷Ro的关键酶。Kushiro[22]等采用同源碱基PCR的方法从人参毛状根中首次成功克隆出了β-AS的cDNA序列PNY，其全长序列为2289个核苷酸，编码763个氨基酸。赵寿经等利用RT-PCR技术从人参毛状根的总RNA中扩增出了β-AS基因，并成功的建造了人参β-AS基因的反义植物表达载体。由于β-AS作为合成齐墩果烷型人参皂苷Ro的关键酶，因此通过采用遗传工程技术的专一性为获得人参皂苷Ro提供了有效手段。
7) 植物细胞色素P450是由少数几个超基因家族之一编码的含有血红素的氧化酶类，参与多种生物过程，包括三萜皂苷次生代谢的后修饰过程。其中在人参皂苷的生物合成中，细胞色素P450主要对碳环骨架进行羟基化，氧化和糖基化等复杂修饰作用，在这种复杂的修饰过程后就是形成结构多样性的主要因素。近年来，为了鉴定CYP450对人参皂苷生物合成途径中所起的重要作用，不少课题组通过大量实验加以证明其功能[33]。Seki和Shibuya等人通过CYP88D6催化甘草(Glycyrrhizauralensis)β-AS C-11位的氧化反应；大豆(Glycine max)β-AS和sophoradiol C-24位被CYP99E1羟基化，这一系列实验结果充分鉴定了CYP450s对于齐墩果烷型人参皂苷合成途径的重要性[34] [35]。Han等得到了9个候选CYP450全长基因，并发现其中一种基因不仅可以使茉莉酸甲酯诱导表达量增强，而且还导致转入过量表达SS 基因的转基因人参后能使人参根中皂苷的产量显著提高[36]。上述关于CYP450对人参皂苷合成相关性的研究进展，极大的推动了人参皂苷合成途径的研究。
8) 糖基转移酶(GT)人参皂苷生物合成的最后一步就是由GT催化的糖基化反应，其主要的反应过程是将核苷二磷酸活性的糖分子转化到人参皂苷苷元底物上，最终形成糖苷键。糖基化的作用是可以增强人参皂苷的稳定性以及水溶性，这一糖基化反应过程也决定了人参皂苷的多样性。因此，GT是人参皂苷代谢途径上的一个十分重要的酶。Yue等通过从三七悬浮细胞中获得了一种能将Rd转化为Rb1的GT[37]。此外，陈欣等通过采用酶学特征对从人参毛状根中提取分离得到的GT进行了初步研究[38]。但到目前为止人们尚未从人参属植物中克隆出GT基因。糖基化反应时人参皂苷生物合成途径中最下游的步骤，对其进行深入研究对获取较高价值的人参皂苷具有非常重要的意义。
4. 展望
人参植物可产生多种人参皂苷，包括起到抗肿瘤作用的Rh2、Rg3和Rc，以及具有抗疲劳、延缓衰老、改善记忆力的Rg、Rg1和Rb1，人参皂苷的生物合成途径是受多种条件因素共同协调的非静止变化过程，其合成途径中所涉及的多种中间产物、分支点和多种关键性的酶导致其合成过程的复杂性。此外还存在一些外界环境的因素同样可以导致人参皂苷合成产量的变化。因此对于人参皂苷生物合成研究备受关注。但应用生物工程技术想要大幅度提高人参皂苷含量仍没有取得突破性的进展。目前伴随着代谢组学和功能基因组学的快速发展，将为阐明人参皂苷代谢途径中一些亟待解决的重要性问题提供了很好的帮助，最终为人工调控人参皂苷生物合成提供了支持。相信随着科学技术的日益发展和完善，人参基因工程终将发挥越来越重要的作用，为增强药物来源和提高药用植物质量以及创造更多的经济效益发挥重要的作用。
项目基金
感谢林业公益性行业科研专项经费(20120460108)、国家林业局林业科学技术推广项目([2012] 46)和东北林业大学青年拔尖人才支持计划(PYTT-1213-07)的资助。
参考文献(References)
[1]Toh, D.F., Patel, D.N., Chan, E.C., et al. (2011) Anti-proliferative effects of raw and steamed extracts of Panax nto-
ginseng and its ginsenoside constituents on human liver cancer cells. Chinese Medicine, 26, 4.
[2]Schlag, E.M. and McIntosh, M.S. (2006) Ginsenoside content and variation among and within American ginseng (Pa-
nax quinquefolius L.) populations. Phytochemistry, 67, 1510-1519.
[3]Briskin, D.P. (2000) Medicinal plants and phytomedicines. Linking plant biochemistry and physiology to human health.
Plant Physiology, 124, 507-514.
[4]Park, J.D., Rhee, D.K. and Lee, Y.H. (2005) Biological activities and chemistry of saponins from Panax ginseng C.A.
Meyer. Phytochemistry Reviews,4, 159-175.
[5]Yang, J.L., Gao, L.L. and Zhu, P. (2013) Advances in the biosynthesis research of ginsenosides. Acta Pharmaceutica
Sinica, 48, 170-178.
[6]Christensen, L.P. (2009) Ginsenosides: Chemistry, biosynthesis, analysis, and potential health effects. Advances in
Food and Nutrition Research, 55, 1-99.
[7]Churchill, J.D., Gerson, J.L. and Hinton, K.A. (2002) The nootropic properties of ginseng sapoin Rb1 are linked to ef-
fects on anxiety. Integrative Physiological & Behavioral Science, 37, 178-187.
[8]Bae, E.A., Choo, M.K., Park, E.K., et al. (2002) Metabolism of ginsenoside R(c) by human intestinal bacteria and its
related antiallergic activity. Biological & Pharmaceutical Bulletin, 25, 743-747.
[9]Zhang, C. and Zhao, G. (2001) Advances in the research of pharm acological effects of ginsenoside Rd. Chinese Jour-
nal of New Drugs, 20, 953-958。
[10]Iishi, H., Tatsuta, M., Baba, M., et al. (1997) Inhibition by ginsenoside Rg3 of bombesin-enhanced peritoneal metasta-
sis of intestinal adenocarcinomas induced by azoxymethane in Wistar rats. Clinical & Experimental Metastasis, 15, 603-611.
[11]Zhang, J.W., Wang, G.J. and Sun, J.G. (2007) Progress in pharmacodynamics and pharmacokinetics of ginsenoside
Rg1. Journal of China Pharmaceutical University, 38, 283-288.
[12]Shibata, S. (2001) Chemistry and cancer preventing activities of ginseng saponins and some related triterpenoid com-
pounds. Journal of Korean Medical Science, 16, S28-S37.
[13]Liang, Y. and Zhao, S. (2008) Progress inunderstanding of ginsenoside biosynthesis. Plant Biology, 10, 415-421.
[14]Bach, T.J., Boronat, A., Caelles, C., et al. (1991) Aspects related to mevalonate biosynthesis in plants. Lipids, 26, 637-
648.
[15]Ramos-Vaidivia, A.C., Heijden, R.V.D. and Verpoorte, R. (1997) Isopentenyl diphosphate isomerase a core enzyme in
isoprenoid biosynthesis: A review of its biochem is try and function. Natural Product Reports, 14, 591-603.
[16]Lee, M.H., Jeong, J.H., Seo, J.W., et al. (2004) Enhanced triterpene and phytosterol biosynthesis is in Panax ginseng
overexpressing squalene synthase gene. Plant & Cell Physiology, 45, 976-984.
[17]Suzuki, H., Achnine, L., Xu, R., et al. (2002) A genomics approach to the early stages of triterpene saponin biosynthe-
sis in Medicago truncatula. Plant Journal, 32, 1033-1048.
[18]Pinpinon, T., Masaaki, S., Tetsuo, K., et al. (2006) Dammarenediol-II synthase, the first dedicated enzyme for ginseno-
side biosynthesis, in Panax ginseng. FEBS Letters, 580, 5143-5149.
[19]Choi, D.W., Jung, J., et al. (2005) Analysis of transcripts in methyl jasmanate-treated ginseng hairy roots to identify
genes involved in the biosynthesis of ginsenoides and other secondary metabolites. Plant Cell Reports, 23, 557-566. [20]Haralampidis, K., Trojanowska, M., et al. (2002) Biosynthesis of triterpenoid saponins in plants. Advances in Bio-
chemical Engineering/Biotechnology, 75, 31-49.
[21]Han, J.Y., Kwon, Y.S., Yang, D.C., et al. (2006) Expression and RNA interference-induced silencing of the dammare-
nediol synthase gene in Panax ginseng. Plant & Cell Physiology, 47, 1653-1662.
[22]Kushiro, T., Shibuya, M. and Ebizuka, Y. (1998) Beta-Amyrin synthase—Cloning of oxidosqualene cyclase that cata-
lyzes the formation of the most popular triterpene among higher plants. European Journal of Biochemistry, 256, 238- 244.
[23]Kushiro, T.S.M. and Ebizuka, Y. (1998) Molecular cloning of oxidosqualenecyclasecDNA from Panax ginseng the
isogene that encodes beta-amyrin synthase. Towards natural medicine research in the 21st century. Excerpta Medica International Congress Series, 1157, 421-428.
[24]Kim, M.K., Lee, B.S., In, J.G., et al. (2006) Comparative analysis of expressed sequence tags (ESTs) of ginseng leaf.
Plant Cell Reports, 25, 599-606.
[25]Wu, Q., Zhou, Y.Q., Sun, C., et al. (2009) Progress in ginsenosides biosynthesis and prospect of secondary metabolic
engineering for the production of ginsenosides. China Biotechnology, 29, 102-108.
[26]Ming, Q.L., Han, T., Huang, F., et al. (2010) Advances in studies on ginsenoside biosynthesis and its and its related
enzymes. Chinese Traditional and Herbal Drugs, 41, 1913-1917.
[27]Wu, Q., Sun, C. and Chen, S.L. (2012) Identification and expression analysis of a 3-hydroxy-3-methylglutaryl coenzy-
me A reductase gene from American ginseng. Plant Omics, 5, 414-420.
[28]Kim, O.T., Kim, S.H., Ohyama, K., et al. (2010) Upregulation of phytosterol and triterpene biosynthesis in Centella
asiatica hairy roots overexpressed ginseng farnesyl diphosphate synthase. Plant Cell Reports, 29, 403-411.
[29]Kim, O.T., Yu, K.W., Hahn, E.J., et al. (2006) Methyl jasmonate and salicylic acid elicitation induces ginsenosides
accumulation, enzymatic and non-enzymatic antioxidant in suspension culture Panax ginseng roots in bioreactors.
Plant Cell Reports, 25, 613-620.
[30]Kim, T.D., Han, J.Y., Huh, G.H., et al. (2011) Expression and functional characterization of three squalene synthase
genes associated with saponin biosynthesis in Panax ginseng. Plant & Cell Physiology, 52, 125-137.
[31]Han, J.Y., In, J.G., Kwon, Y.S., et al. (2010) Regulation of ginsenoside and phytosterol biosynthesis by RNA interfe-
rences of squalene epoxidase gene in Panax ginseng. Phytochemistry, 71, 36-46.
[32]Jiang, S.C., Liu, W.C., Wang, Y., et al. (2011) Correlation between ginsenoside accumulation and SQS and SQE gene
expreesion in different organs of Panax quinquefolius. Chinese Traditional and Herbal Drugs, 42, 579-584.
[33]Niu, Y.Y., Luo, H.M. and Huang, L.F. (2012) Advances in the study of CYP450 involves in ginsenosides biosynthesis.
World Science and Technology-Modernization of Traditional Chinese Medicine, 14, 1177-1183.
[34]Seki, H., Ohyama, K., Sawai, S., et al. (2008) Licorice beta-amyrin II-oxidase, a cytochrome P450 with a key role in
the biosynthesis of the triterpene sweetener glycyrrhizin. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 105, 14204-14209.
[35]Shibuya, M., Hoshino, M., Katsube, Y., et al. (2006) Identification of beta-amyrin and sophoradiol 24-hydroxylase by
expressed sequence tag mining and functional expression assay. FEBS Journal, 273, 948-959.
[36]Han, J.Y., Hwang, H.S., Choi, S.W., et al. (2012) Cytochrome P450 CYP716A53v2 catalyzes the formation of proto-
panaxatriol from protopanaxadiol during ginsenoside biosynthesis in Panax ginseng. Plant & Cell Physiology, 53, 1535-1545.
[37]Yue, C.J. and Zhong, J.J. (2005) Purification and characterization of UDPG: Ginsenoside Rd glucosyltransferase from
suspended cells of Panax notoginseng. Process Biochemistry, 40, 3742-3748.
[38]Chen, X., Xue, Y., Liu, J.H., et al. (2009) Purification and characterization of glucosyltransferase from Panax Ginseng
hairy root cultures. Pharmaceutical Biotechnology, 16, 50-54.
合成生物学研究进展及其风险 关正君魏伟徐靖 1合成生物学研究概况 合成生物学(synthetic biology)是在现代生物学和系统科学基础上发展起来的、融入工程学思想的多学科交叉研究领域。其包括了与人类自身和社会发展相关的研究方向和内容，为解答生命科学难题和人类可持续发展所面临的重大挑战提供了新的思路、策略和手段。2004年，合成生物学被美国麻省理工学院出版的Technology Review评为“将改变世界的十大新技术之一”。2010年12月，Nature杂志盘点出2010年12件重大科学事件，Science杂志评出的科学十大突破，合成生物学分别排名第4位和第2位。为此，世界各国纷纷制定合成生物学发展战略及规划，开展合成生物学研究，以抢占合成生物学研究和发展先机，促进了合成生物学基础研究和应用研究的快速发展。同时合成生物学的巨大应用潜力，还吸引了众多公司及企业参与到该领域的研究开发，推动着合成生物学产业化的进程。 合成生物学作为后基因组时代生命科学研究的新兴领域，其研究既是生命科学和生物技术在分子生物学和基因工程水平上的自然延伸，又是在系统生物学和基因组综合工程技术层次上的整合性发展。与传统生物学通过解剖生命体以研究其内在构造不同，合成生物学旨在将工程学的思想用于生物学研究中，以设计自然界中原本不存在的生物或对现有生物进行改造，使其能够处理信息、加工化合物、制造材料、生产能源、提供食物、处理污染等，从而增进人类的健康，改善生存的环境，以应对人类社会发展所面临的严峻挑战。 作为一个新的基础科学研究领域，合成生物学综合生物化学、生物物理和生物信息技术与知识，涵盖利用基因和基因组的基本要素及其组合，设计、改造、重建或制造生物分子、生物体部、生物反应系统、代谢途径与过程，乃至整个生物活动的细胞和生物个体。合成生物学使人们可以利用与物理学方法类似的模块构建和组装形成新的生命有机体，从而人工设计新的高效生命系统。中科院《2013年高技术发展报告》指出，DNA测序技术、DNA合成技术和计算机建模是支撑合成生物学发展的关键技术。近年来，大量物种的全基因组测序，为合成生物学家构建功能组件的底盘生物体系提供了丰富的遗传信息。快速、廉价的测序技术也促进了新的系统和物种的识别和解析。 2 合成生物学应用研究进展 2.1 合成生物学在医药工业领域的应用 2.1.1 天然药物合成生物学 天然药物合成生物学是在基因组学研究的基础上，对天然药物生物合成相关元器件进行发掘和表征，借助工程学原理对其进行设计和标准化，通过在底盘细胞中装配与集成，重建生物合成途径和代谢网络，从而实现药用活性成分定向、高效的异源合成，以解决天然药物
·综述· 鬼臼毒素生物合成研究进展 陆炜强，傅承新，赵云鹏 * （浙江大学生命科学学院濒危野生动植物保护生物学教育部重点实验室，浙江杭州310058） ［摘要］鬼臼毒素（podophyllotoxin ）是一种成功商品化的天然木脂素，其衍生物依托泊苷（etoposide ）、替尼泊苷（tenipo-side ）等在临床上广泛应用于抗肿瘤、抗病毒治疗。植物提取是鬼臼毒素的主要来源，面对野生资源压力，人们分别开展了植物野生变栽培、 植物细胞或器官培养、化学全合成等研究，以扩大鬼臼毒素来源。鬼臼毒素生物合成研究是开展植物规范化栽培和代谢工程的重要前提。20多年来尤其是近10年来，鬼臼毒素生物合成研究进展迅速，但鬼臼毒素的下游代谢以及整个合成途径基因水平的评述仍不足，因此作者专门针对鬼臼毒素的生物合成，对相关文献尤其是近10年的文献进行综述，重点介绍其合成途径关键环节的过程、主要产物、酶的特点与功能、已报道的酶编码基因等内容，以合理推测和概括鬼臼毒素的生物合成途径，同时对目前研究仍存在的问题和将来研究方向进行了讨论。 ［关键词］鬼臼毒素；生物合成；规范化栽培；代谢工程［稿件编号］20101116002 ［基金项目］国家科技支撑计划项目（2006BAI21B07）；浙江省科技厅中药现代化专项（2006C13077）［通信作者］* 赵云鹏， Tel ：（0571）88206463，E-mail ：ypzhao @https://www.doczj.com/doc/5417230254.html, ［作者简介］陆炜强， Tel ：（0571）88206463，E-mail ：lwq-711@ 163.鬼臼毒素（podophyllotoxin ， PTOX ）是植物来源天然产物成功商品化的经典案例。从其发现至今已有近1个世纪的历史，其具有良好的抗肿瘤、抗尖锐湿疣、抗艾滋病毒活性 ［1-3］ ，虽然自身毒副作用较大，但其半合成衍生物在保证治 疗效果的同时，大大降低了毒性，在临床治疗淋巴癌、肺癌等多种癌症中得到广泛应用， 如依托泊苷（etoposide ，VP-16），替尼泊苷（teniposide ，VM-26），依托泊苷磷酸酯（etopophos ），azatoxin ，tafluposide 等［4］。鬼臼毒素的传统和主要来源是植物提取，来源植物主要分布于小檗科足叶草属Podophyllum 、桃儿七属Sinopodophyllum 、八角莲属Dysosma 、山荷叶属Diphylleia 、Jeffersonia 属，其他还有亚麻科亚麻属Linum ，柏科刺柏属Juniperus 、崖柏属Thuja 、Callitris 属，唇形科山香属Hyptis 、百里香属Thymus 、香科科属Teucrium 、荆芥属Nepeta 、Eriope 属等［5-7］。由于过度采挖、生境破坏和植物自身生长缓慢等原因，鬼臼类野生植物资源逐渐枯竭、物种濒危，已难以满足鬼臼毒素生产的需求，人工规范化栽培势在必行，但目前桃儿七S .hexandrum （异名：Podophyllum hex-andrum ，P .emodi ）、八角莲D .versipellis 的栽培刚刚起步，其他来源植物的新资源开发程度也有待进一步深入 ［8-10］ 。此外，虽然化学全合成技术已经有所突破，但是 复杂的合成过程、极低的合成效率（约为5%），使人工全合成鬼臼毒素目前仍难以实现商业化 ［3，11］ 。近年来基于 生物技术的植物代谢工程快速发展，为鬼臼毒素替代资源的开发提供了更多途径，如植物细胞或器官培养、生物转化等，但仍存在效率低、成本高的共性问题，目前尚未产业化 ［5，12-14］ 。因此，要彻底解决鬼臼毒素的来源问题， 仍需要对上述3种途径的关键科学和技术问题深入研究。 实现药用植物规范化栽培和植物细胞或器官培养生产鬼臼毒素的前提之一是必须充分阐明鬼臼毒素的生物合成途径及其调控机制。因此，自20世纪80年代末以来，学者们以足叶草Podophyllum spp.、亚麻Linum spp.等植物的组织或细胞培养体系为研究系统，探讨了鬼臼毒素的生物合成途径，取得了长足进展。前人综述了不同时期鬼臼毒素生物合成不同方面的研究进展 ［6，12，15-19］ ，揭示了合成途径的大体 框架，为后续的研究提供了良好的基础和背景。但是前人的综述大多是对鬼臼毒素的资源、化学、药理、生物合成、细胞或器官培养等内容的全面评述，或者是对整个木脂素类生物合成的综述， 对于鬼臼毒素生物合成的论述不够全面、详细，比如对鬼臼毒素下游的代谢往往没有讨论，而且对近几年已有新进展的相关酶编码基因的分离、扩增、表达也较少涉及。因此，本文专门针对鬼臼毒素的生物合成，对相关文献尤其是近10年的文献进行综述，重点介绍其合成途径关键环节的过程、主要产物、酶的特点与功能、鬼臼毒素下游代谢、已报道的酶编码基因等内容，以期继续推动该领域的研究，实现优质种源筛选、株系改良、栽培和培养条件优化、生产体系调控，为鬼臼类植物规范化栽培和代谢工程的产业化奠定
关于煤间接液化技术“费-托合成”的学习报告报告说明 F-T合成作为煤的间接液化的重要工艺，有着广泛的应用。本文将分别报告作者在F-T合成的基本原理、高低温工艺、催化剂以及F-T合成新工艺的学习情况。在以上学习的基础上，报告末尾有本人对F-T合成工艺改进的一点设想和建议。 一、F-T合成的基本原理 主反应 生成烷烃： (1) (2) 生成烯烃： (3) (4) 副反应 生成含氧有机物： (5) (6) (7) 生成甲烷： (8) 积碳反应： (9) 歧化反应：
(10) F-T合成利用合成气在炉内反应生成液体燃料，1-4式为目标反应，其中1和3是生产过程中主要反应。其合成的烃类基本为直链型、烯烃基本为1-烯烃。5-7式会生成含氧有机物的反应会降低产品品质；8式生成甲烷虽然是优质燃料但价值不高（原料合成气也为气体），往往需要分离出来进行制氢，构成循环；积碳反应主要是会对催化剂产生影响，温度过高时积碳反应产生的碳会镀在催化剂上（结焦现象），堵塞孔隙，造成催化剂失效。 二、高温工艺与低温工艺 反应温度不同，F-T合成液体产物C数目也不同（或者说选择性不同），基本上呈温度变高，碳链变短的趋势。低温工艺约在200-240摄氏度下反应，即可使用Fe催化剂也可用Co系催化剂，后者效果较好，产物主要是柴油、润滑油和石蜡等重质油品。高温工艺约在350摄氏度情况下反应，一般使用熔铁催化剂，产品主要是小分子烯烃和汽油。 由于温度不同，高低温工艺采用的反应器也有所不同，低温工艺主要采用固定床反应器、浆态床反应器；高温工艺主要用循环流化床、固定流化床反应器。 下面关于首先报告我对反应基本流程的认识 首先无论何种反应器都需要先将合成气和循环气加热到一定温度后输入反应器，再经过均布装置将合成气均匀散开，之后进入反应段。由于炉内反应基本为强放热反应，对于低温工艺需要设置通水的管道利用水汽蒸发转移热量提高效率，而高温工艺由于强烈的对流换热所以并不要求特殊的冷却系统。 反应段过后主要是催化剂回收和产品分离的问题，这一点主要是利用旋分器、重力沉降（反应中催化剂结团结块）等方式。图1为反应器的基本结构示意图 图错误!未指定顺序。反应器基本结构示意图 这里再简要报告我对以上提到的四类反应器认识 固定床反应器（Arge反应器） 由于催化剂到冷却界面的传热距离限制，固定床式反应器要想法设法增大表面积。早期由于管式反应器直径过大而采取了层炉式反应器，然而由于散热和催化剂利用效率的问题而不被广泛使用。随后的发展趋势就是反应器内“管”越来越多、越来越细；1955年Sasol公司开发了内含2052根直径50毫米“管”的固定床反应器；1990年Shell公司开发了内含26150根直径26毫米“管”的反应器。而“管越多、越细”，反应器的效率和生产能力也越高（这点后面要提到）。 这种反应器优点易于操作运行，产品易于分离，适用于蜡生产；但是缺点也很明显，由于此类反应器温度分布不均，其温度需要控制在较低水平，影响反应速率和产率，以及因此带来的对于催化剂细度的要求，使得催化剂利用效率低，用量大；同时反应器由于承受压降厚度较大，铁催化剂定期更换要求复杂的网络结构，加大了设备成本。 浆态床反应器
微生物药物合成生物学研究进展 武临专, 洪斌* (中国医学科学院、北京协和医学院医药生物技术研究所, 卫生部抗生素生物工程重点实验室, 北京100050) 摘要: 微生物次级代谢产物结构复杂多样, 具有抗细菌、抗真菌、抗肿瘤、抗病毒和免疫抑制等多种生物活性, 是微生物药物开发的源泉。当前, 微生物药物研究面临一些挑战: 快速发现结构新颖、生物活性突出的化合物; 理性化提高产生菌的发酵效价; 以及以微生物为新宿主, 实现一些重要天然药物的工业生产。合成生物学是在系统生物学和代谢工程等基础上发展起来的一门学科。本文对合成生物学在发现微生物新次级代谢产物、提高现有微生物药物合成水平和创制微生物次级代谢产物方面的研究进展进行了阐述。 关键词: 微生物药物; 合成生物学; 次级代谢产物; 生物合成 中图分类号: Q939.9; Q81; R914.5 文献标识码:A 文章编号: 0513-4870 (2013) 02-0155-06 Synthetic biology toward microbial secondary metabolites and pharmaceuticals WU Lin-zhuan, HONG Bin* (Key Laboratory of Biotechnology of Antibiotics of Ministry of Health, Institute of Medicinal Biotechnology, Peking Union Medical College and Chinese Academy of Medical Sciences, Beijing 100050, China) Abstract: Microbial secondary metabolites are one of the major sources of anti-bacterial, anti-fungal, anti- tumor, anti-virus and immunosuppressive agents for clinical use. Present challenges in microbial pharmaceutical development are the discovery of novel secondary metabolites with significant biological activities, improving the fermentation titers of industrial microbial strains, and production of natural product drugs by re-establishing their biosynthetic pathways in suitable microbial hosts. Synthetic biology, which is developed from systematic biology and metabolic engineering, provides a significant driving force for microbial pharmaceutical development. The review describes the major applications of synthetic biology in novel microbial secondary metabolite discovery, improved production of known secondary metabolites and the production of some natural drugs in genetically modified or reconstructed model microorganisms. Key words: microbial pharmaceuticals; synthetic biology; secondary metabolites; biosynthesis 来源于微生物的药物称为微生物药物(microbial medicine, microbial pharmaceuticals), 主要包括来源于微生物(特别是放线菌和真菌) 次级代谢产物的药物。 收稿日期: 2012-09-25; 修回日期: 2012-11-01. 基金项目: 国家“重大新药创制”科技重大专项资助项目(2012ZX09301002-001-016); 国家自然科学基金资助项目 (31170042, 81172964). *通讯作者 Tel: 86-10-63028003, E-mail: binhong69@https://www.doczj.com/doc/5417230254.html,, hongbin@https://www.doczj.com/doc/5417230254.html, 微生物药物例如抗生素, 在控制感染、免疫调节和治疗癌症等方面发挥了重要作用。目前, 已经从放线菌和真菌中发现了2万多种具有生物活性的次级代谢产物, 其中百余种成为微生物药物。随着对放线菌和真菌的持续开发利用, 直接从放线菌和真菌研制微生物新药难度越来越大, 主要原因在于: ①化合物排重难度很大(从微生物已经发现了25 000多种化合物); ②新微生物资源的分离培养工作没有突破性进展, 获得大量的、具有产生新次级代谢产物能 ·专题报道·
苦豆子生物碱的研究进展 发表时间：2014-01-14T11:36:51.670Z 来源：《医药前沿》2013年11月第33期供稿作者：韩玉刚张浩 [导读] 此外，苦参碱还试用于治疗病毒性肝炎、病毒性心肌炎。 韩玉刚张浩（解放军第206医院临床药学科吉林通化 134000） 苦豆子（sophora alopecuroides L）是豆科槐属植物，别名苦豆根、苦甘草、西豆根、苦豆草、欧苦参等，我国西北省区及中亚细亚一带均有分布。药用根、根茎、全草及种子，味苦性寒，有清热解毒、祛风燥热、止痛杀虫等作用。近年来的研究发现，其还有抗癌、抗炎、抗菌的作用。关于化学成分的研究的研究已有报道，为了更好的开发利用该资源，我们对其种子中生物碱成分的研究和药理作用的研究。已有报道鉴定的生物碱有氧化苦参碱（oxymatrine OMT）、氧化槐果碱（oxysophocarpine OSC）、苦参碱（matrine MT）、槐果碱（sophocarpine SC）、槐定碱（sophoridine SRI）和槐胺碱（sophoramine SA）、莱曼碱（lehmannine LEH）、苦豆碱（aloperine ALC）。现将近几年苦豆子类生物碱在抗炎方面的资料进行综述如下。 杨志伟等发现苦参总碱、苦豆总碱具有明显而独特的抗柯萨基B3组病毒（CVB3）的作用，通过对（CVB3）与各个药物在37℃作用2小时，然后测定病毒的TCID50。结果提示苦参总碱和苦豆总碱能有效的抑制CVB3繁殖，两总碱主要效应可能是直接灭活游离病毒以及进入细胞内发挥抗病毒作用。而且具有免疫调节功能。此外，苦参碱还试用于治疗病毒性肝炎、病毒性心肌炎。 李凡等的研究发现苦豆碱对多种致炎剂所引起的急性炎症和Ⅲ，Ⅳ型变态反应有显著的抑制作用。从免疫的角度对其进行研究。苦豆碱有抑制巨噬细胞产生包细胞介毒1（IL-2）的作用（p<0.01），并能直接抑制小鼠脾细胞增殖反应，同时能抑制脾细胞对豆蛋白A（CorA）诱导的T细胞增殖反应（p<0.01），对多种致炎剂诱发的动物炎症有拮抗作用。魏立民等指出氧化苦参碱对大鼠急性胰腺炎具有良好的治疗效果，其机制可能与其抑制料性细胞因素的产生有关，有学者的系列报道提出，苦参碱是一种新的有希望的眼炎药物，能够对抗晶状体蛋白诱发的家兔虹膜炎、睫状体炎，但是它不通过影响花生四烯酸链，而可能是一种全新的抗炎机制，何丽华等在临床采用苦参碱制成阴道栓剂治疗慢性宫颈炎。有效率达95.9%，治愈率为49.78%，治疗宫颈糜烂有效率为97.33%，并无腹痛、出血、感染、复发等副作用，可弥补物理治疗的不足。另外它对滴虫性阴道炎、霉菌性阴道炎等亦有一定的治疗作用。氧化苦参碱iv和im治疗各型湿疹皮炎，取得明显效果，有效率为84.8%，氧化苦参碱对大鼠变异性接触性皮炎具有一定的疗效。苦豆子碱片（每片重0sg，含生物碱30mg）通过临床证明可治疗细菌性痢疾、肠炎。 黄秀梅等对四种苦豆子生物碱抗炎的考察，通过用LPS刺激体外培养的小鼠腹腔巨噬细胞，使之剂理依赖性地产生肿瘤坏死因子，观察对巨噬细胞产生肿瘤坏死因子的影响。结果这四种苦参碱、氧化苦参碱、槐定碱和槐果碱都能显著抑制小鼠腹腔巨噬细胞有LPS诱导产生地TNFa，并有明显地剂量反应关系，进一步证实了此类生物碱的抗炎作用与其直接抑制TNFa的分泌有关。 给大鼠灌胃苦豆碱可明显抑制组胺、PGE25-HT和角叉莱胶引起的组肿胀，苦豆碱还能抑制霉菌素引起的足肿胀，对大鼠PCA反应、Arthus反应、可逆性被动Arthus反应以及结核菌素引起的大鼠迟发型皮肤超敏反应也有显著抑制作用，并能抑制组胺引起的毛细血管通透性增加和白细胞游走于体外，对红细胞膜也有明显稳定作用。以上表明，苦豆碱抗炎与免疫抑制作用主要与其抑制白细胞游走，稳定溶酶体膜，抑制PG、组胺等炎症介质的合成释放有关。 甘乐文等的氧化苦参碱对大鼠肝纤维化的影响的研究发现苦参碱能显著减轻大鼠肝细胞变形坏死和纤维组织增生，降低升高的ALT、HA。氧化苦参碱对四氯化碳引起的小鼠肝损伤、氨基个乳糖所致小鼠肝损伤有保护作用、可抑制肝组织内炎症活动度，下调血清TNFa水平，且在大剂量治疗组抑制的效果更好，下调幅度更大。 陈伟忠等对苦参碱对大鼠试验性肝纤维化的影响研究发现降低乐血清中ALT，降低血清HA的含量。降低Hyp的含量，能显著减少大鼠肝细胞变性坏死和纤维组织增生。病理结果显示治疗肝细胞变性坏死较模型组轻，结缔组织形成减少，说明苦参碱有抗纤维化作用，推测苦参碱可能通过保护肝细胞，抑制单核-巨噬细胞、枯否细胞分泌细胞因子而达到防治肝纤维化的作用。 苦豆子生物碱在抗炎，抗过敏有着很好的疗效，特别是在肝炎，肝硬化这些疑难杂症，博尔泰力就是用苦豆子生物碱做的制剂，治疗肝炎效果显著，得开发。豆子生物碱在妇科炎症也有广阔天地。为了更好的开发中药的苦豆子，对苦豆子生物碱的药理作用考察是很重要的。特别是抗病毒方面，有待于基础研究和临床应用进一步密切合作。 参考文献 [1].杨志伟，周娅，曹秀琴等。苦豆总碱、苦参总碱体外抗柯萨B3病毒的作用，宁夏医学杂志，2002,24（12）：707-710. [2].魏立民，张兴荣，马述春等。生长抑素及氧化苦参碱治疗大鼠急性胰腺炎的试验研究。第二军医大学学报，1999,20（9）：633-635. [3].黄秀梅，李波，沈连忠等。四种苦豆子生物碱对巨噬细胞产生肿瘤坏死因子a的影响。中药药理与临床，2001,17（3）：12-14. [4].韩春雷，陈学荣，马俊江等。氧化苦参碱对大鼠变应性接触性皮炎药效学作用。北京医科大学学报，1996.28（1）：59-61. [5].何丽华，刘世连，杨丽楠等。中药苦豆子治疗宫颈糜烂75例。中国民间疗法，2000,8,（10）：32. [6].彭建华，于华等。博尔泰力治疗慢性乙型肝炎的临床疗效观察。中国城乡企业卫生，2001,6,（3）：30. [7].陈伟忠，张俊平，许青等。苦参碱对大鼠实验性肝纤维化的影响。第二军医大学学报，1996,17（5）：424-426. [8].周清荣，张园梅，申悦平等。苦参素治疗慢性乙型肝炎32例。中西医结合肝病杂志，2003,13（3）：174-176. [9].李凡，石艳春，黄红兰等。苦豆碱对小鼠免疫细胞功能的影响。白求恩医科大学学报，1997,23（6）：603-605. [10].甘乐文，王国俊，李玉莉等。氧化苦参碱对大鼠肝纤维化的影响。第二军医大学学报，1999120（7）：445-448.
嗜热微生物的研究进展及应用 宜春学院化学与生物工程学院03生物教育张志刚 指导老师：姜琼 摘要嗜热微生物是一类最适生长温度高于45?C的微生物，嗜热酶是从嗜热微生物中分离得到的一类热稳定性酶，由于嗜热酶分子内部有很多氢键、二硫键及紧密而有韧性的空间结构的存在，所以嗜热酶在高温条件下具有很强的稳定性，高温反应活性，以及对有机溶剂、去污剂和变性剂的较强抗性，嗜热酶在许多方面都有广泛的应用。当前获得嗜热酶的方法主要有：直接从嗜热微生物中提取、利用基因工程技术在中温宿主中表达和利用定向分子进化技术筛选。目前酶的纯化主要采用层析法、高效液相色谱法和电泳法等方法。由于环境恶化,能源危机,全球变暖等原因, 嗜热酶的开发和应用将出现更加诱人的前景。 关键词嗜热微生物；嗜热酶；嗜热机制；应用 Thermophilic microorganism research progress and application Zhang Zhigang College of Chemistry and Bioengineering, Bioengineering (Biology education), YiChun University Advisor: Jiang Qiong Abstract Thermophilic microorganisms is a type of microorganisms that the most suitable growth temperature is above 45?C,the thermophilic enzyme is a type of a thermostable enzyme separated from the thermophilic microorganism, because there is a lot of hydrogen keys and two-sulphur keys in the thermophilic enzyme molecule, so the thermophilic enzyme have a very strong stability in the hot condition, as well as there is a stronger fastness to organic solvent、eradicator and denaturant,the thermophilic enzyme have an extensive application in many fields.The method which obtained the thermophilic enzyme includes three kinds at present: distilled directly from the thermophilic microorganism, expressed in the mild host making use of a genetic engineering technique and sieved with the directional molecule evolution technique. At present the enzyme purification methods are:chromatography、HPLC and electrophoresis. Due to the cause of worsening environment, energy crisis,warmer weather, the development and application of the thermophilic enzyme will appear more captivating foreground. Keywords Thermophilic microorganisms; Thermophilic enzyme; Thermophilic mechanism; Application 最适生长温度高于45?C的微生物称为嗜热微生物，是在高温环境下生存的一类微生物，它们有其自己的适应机制和特定的新陈代谢能力，具有独特的基因类型、特殊的生理机制及代谢产物，是地球上的边缘生命形式。嗜热酶是从嗜热微生物中分离得到的一类热稳定性酶，具有化学催化剂无法比拟的优点，尤其是在高温条件下保持极好的稳定性，使很多高温化学反应得以实现从而将极大的促进生物技术产业的发展。近年来，人们已从嗜热微生物中分离得到多种嗜热酶。今后，还应继续在嗜热酶的结构与功能、应用等方面作深入而全面的研究。本文主要对嗜热酶的研究进展及应用作一综述。 1 嗜热微生物的分类及其酶的种类和特点 1.1 嗜热微生物的分类 嗜热微生物是一类生长温度跨度在40～150℃之间的微生物,它可分为轻度嗜热(最适生长温度低于60℃)、中度嗜热(最适生长温度低于85℃) 和极度嗜热(最适生长温度大于85℃) ,主要分布于地热环境
第!期中!国!科!学!基!金"# !! !学科进展与展望! 合成生物学研究的进展 !!"中国科学院院士$ 本文于!%%&年’!月!"日收到$张春霆" !天津大学生命科学与工程研究院"天津(%%%)!# "摘!要#!本文简要介绍了合成生物学发展的历史背景与定义"它的主要研究内容"包括基因线路$合成基因组$合成药物与生物基产品或材料等%探讨了合成生物学与基因工程的异同"介绍了合成生物学在中国的发展情况"讨论了伦理道德与安全问题"最后展望了合成生物学的发展前景% "关键词#!合成生物学!基因线路!合成基因组!合成药物!合成生物基产品或材料!合成*+,序列 !!合成生物学的历史背景与定义 ’--%年人类基因组计划启动!随后模式生物基因组计划也快速实施!产生了大量的基因组*+,序列信息"由于新技术的出现!又促进了转录组学#蛋白质组学和代谢组学等的产生和发展"这一切又催生了一系列新兴交叉学科!如生物信息学和系统生物学等"基础研究的成果最终要转化为生产力!而合成生物学在!’世纪初的出现则是上述学科发展的一个合乎逻辑的结果"那么什么是合成生物学呢$合成生物学网站是这样介绍的%合成生物学包括两重意义%&’’新的生物零件&./01’#组件&234563’和系统的设计与构建(&!’对现有的#天然存在的生物系统的重新设计!以造福人类社会&711.%))89:; 173156<5=>=?9$=0?)’"维基百科全书是这样描述的%合成生物学旨在设计和构建工程化的生物系统!使其能够处理信息#操作化合物#制造材料#生产能源#提供食物#保持和增强人类的健康和改善我们的环境&711.%))3:$@5A5.325/$=0?)@5A5)B9173156*<5=>=; ?9’" "!合成生物学的主要研究内容 "#!!基因线路$$%&%’())(*)+(’% 说起基因线路或基因回路!最早可追溯到C/6=<和D=:=2关于半乳糖操纵子模型的经典工作" !"#$%&杂志在!%%%年发表了基因振荡和基因双稳态两个基因线路!被认为是奠基性的工作"现在则 已发表了大量的有关基因线路的工作!本文不拟详加介绍"一个典型的基因线路是基因双稳态线路+’,!由两个蛋白质编码基因与两个相对应的启动子组成"线路是这样设计的%蛋白质’的表达抑制了蛋白质!的表达!系统只有蛋白质’存在(反之!蛋白质!的表达抑制了蛋白质’的表达!系统只有蛋白质!存在"可在双稳态线路中加入诱导物!促使系统在两个稳定状态之间任意翻转"基因线路有广泛的应用!因篇幅所限不能展开介绍!下面只介绍(个应用例子" &’’大肠杆菌照相术+!, 首先从集胞兰细菌基因组中克隆两个基因并转入大肠杆菌!使之能生成对光敏感的藻青素!简称E F G"接着利用大肠杆菌中双组份信号转导系统’()*+,-./!将与E F G共价结合的脱辅基蛋白与’()*的组氨酸激酶结构域融合构成一个嵌合体!成为一个光敏部件"同时!将0-.1基因与2"3*基因融合!通过在2"3*基因上游引入0-.1启动子使其表达依赖于,-./"通过这一基因线路!2"3*基因的表达就会受光调控"当有红光照射时&相当于被摄物体的光亮部分’!’()*的自磷酸化被抑制!从而,-./不能被磷酸化激活!2"3*基因关闭!由涂抹在琼脂基片上的菌苔形成的底片保持原色"当没有红光照射时&相当于被摄物体的黑暗部分’!过程正好相反!’()*的自磷酸化被激活!从而使2"3*基因被磷酸化的,-./激活而表达!其产物为半乳糖苷酶!催化菌苔中的B;?/>&一种化合物’反应生成
第３２卷第２期２０１３年４月 中国海洋药物 ＣＨＩＮＥＳＥ ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＭＡＲＩＮＥ ＤＲＵＧＳ Ｖｏｌ．３２ Ｎｏ．２ Ａｐｒｉｌ，２０１３ Ｒｏｑｕｅｆｏｒｔｉｎｅ类生物碱的研究进展△＊ 汤枝鹏，朱天骄，顾谦群，李德海＊ （海洋药物教育部重点实验室，中国海洋大学医药学院，山东青岛２６６００３） 摘 要：Ｒｏｑｕｅｆｏｒｔｉｎｅ是由真菌生产的一类结构复杂生物碱化合物，这类化合物来源于组氨酸和色氨酸，包含由吲哚吡咯二酮哌嗪骈合而成的四环母核，吲哚环的３位有异戊烯基取代，咪唑基通过单双键与四环母核相连。此类化合物具有抗革兰氏阳性细菌和抗肿瘤活性。本文主要从化合物的发现，生物活性，生物合成途径以及化学合成这几个方面对这类化合物的研究作全面的回顾。 关键词：Ｒｏｑｕｅｆｏｒｔｉｎｅ；次级代谢产物；真菌 中图分类号：Ｒ９３１．６ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００２－３４６１（２０１３）０２－０７６－０９ 真菌次级代谢产物是天然产物非常重要的来源之一，它们具有丰富的结构类型和良好的生物活性，如抗菌，免疫抑制，促进生长等，是药物先导化合物的重要来源；同时某些次级代谢产物会对人和动物的健康造成损害，被称为真菌毒素［１］。Ｒｏｑｕｅｆｏｒ－ｔｉｎｅ类生物碱都是从来源于各种环境下的真菌中分离得到的，ｒｏｑｕｅｆｏｒｔｉｎｅ Ｃ在高浓度时具有神经毒性，是１种常见的真菌毒素。该类化合物的结构特征是包含由吲哚吡咯二酮哌嗪骈合而成的四环母核，吲哚环的３位有异戊烯基取代，咪唑基通过单键或双键与四环母核相连。其复杂的结构特征引起了化学家的广泛兴趣，对于化合物的化学合成和生物合成研究工作正在广泛开展。 １ Ｒｏｑｕｅｆｏｒｔｉｎｅ类化合物的发现 Ｒｏｑｕｅｆｏｒｔｉｎｅ Ｃ（１）是第一个被分离得到具有吲哚吡咯二酮哌嗪骈合而成的四环母核结构的ｒｏｑｕｅｆｏｒｔｉｎｅ类化合物。１９７５年日本的Ｏｈｍｏｍｏ等人在１株Ｐｅｎｉｃｉｌｌｉｕｍ ｒｏｑｕｅｆｏｒｔｉ中分离得到３个生物碱类化合物，分别命名ｒｏｑｕｅｆｏｒｔｉｎｅ Ａ－Ｃ。其中只有ｒｏｑｕｅｆｏｒｔｉｎｅ Ｃ的结构符合本文论述的结构类型。１９７６年法国的Ｓｃｏｔｔ等人在１株青霉中再次分到了化合物（１），并阐明了其化学结构，至此以后ｒｏｑｕｅｆｏｒｔｉｎｅ Ｃ多次被不同的课题组重 复分离［２－５］。１９７８年Ｏｈｍｏｎｏ再次从上述真菌中分离得到了化合物（２）［６］，它是化合物（１）的３位和１２位双键被还原的产物，被认为是ｒｏｑｕｅｆｏｒｔｉ－ｎｅ Ｃ生物合成的前体。１９９４年Ｍｕｓｕｋ等从来源于木薯的１株Ｐｅｎｉｃｉｌｌｉｕｍ ｖｅｒｒｕｃｏｓｕｍ ｖａｒ．ｃｙ－ｃｌｏｐｉｕｍ中分离得到化合物（３），它是化合物（１）６位Ｎ的甲醛基取代物［７］。化合物（４）是Ｋｏ－ｚｌｏｖｓｋｙ等于１９９６年分离得到的，它是化合物（１）１４位Ｎ的乙基化衍生物［８］。２００３年Ｋｏｚｌｏｖｓｋｙ等从来源于俄罗斯冻土的Ｐｅｎｉｃｉｌｌｉｕｍ ａｕｒｅｏｖｉ－ｒｅｎｓ中分离到了化合物（５），它是化合物（２）１６Ｎ的羧乙基衍生物［９］。化合物（６）是２００５年由ＢｅｎＣｌａｒｋ等人从澳大利亚土壤中的Ｇｙｍｎｏａｓｃｕｓｒｅｅｓｓｉｉ中分离得到，它是该类化合物中唯一从非青霉属的真菌中分离得到的天然产物［１０］，它是化合物（１）１７位Ｃ上发生异戊烯基化的产物。２００９年Ｄｕ等从１株深海来源的青霉属真菌Ｆ２３－２中分离得到了４个化合物（７～１０）［１１－１２］，其中１６位Ｎ上来源于乙酸甲羟戊酸途径的侧链取代以及１１ａ位的甲氧基取代都是首次报道，也是首次从深海来源样品中发现该类化合物。化合物（１１）不是天然产物，而是化合物１在酸碱作用或紫外线照射的条件下发生双键异构化生成，其双键构型是Ｚ式［１３］。 ＊△基金项目：高等学校博士学科点专项科研基金（２０１００１３２１２００２６）；山东省优秀中青年科学家科研奖励基金计划（ＢＳ２０１０ＨＺ０２７）； 中国海洋大学“青年英才工程”科研支持经费资助 作者简介：汤枝鹏（１９８７－），男，硕士研究生，主要从事海洋微生物活性次级代谢产物研究。 ＊通讯作者：李德海，男，副教授Ｔｅｌ．：００８６－５３２－８２０３１６１９；ｆａｘ：００８６－５３２－８２０３３０５４；Ｅ－ｍａｉｌ：ｄｅｈａｉｌｉ＠ｏｕｃ．ｅｄｕ．ｃｎ 收稿日期：２０１２－０９－１８ DOI:10.13400/https://www.doczj.com/doc/5417230254.html,ki.cjmd.2013.02.013
关于煤间接液化技术“费-托合成”的学习报告 报告说明 F-T合成作为煤的间接液化的重要工艺，有着广泛的应用。本文将分别报告作者在F-T合成的基本原理、高低温工艺、催化剂以及F-T合成新工艺的学习情况。在以上学习的基础上，报告末尾有本人对F-T合成工艺改进的一点设想和建议。 一、F-T合成的基本原理 主反应 生成烷烃： nCO+2n+1H2==C n H2n+2+nH2O(1) n+1H2+2nCO==C n H2n+2+nCO2(2) 生成烯烃： nCO+2n H2==C n H2n+nH2O(3) n H2+2nCO==C n H2n+nCO2(4) 副反应 生成含氧有机物： nCO+2n H2==C n H2n+nH2O(5) nCO+(2n?2)H2=C n H2n O2+(n?2)H2O(6) n+1CO+2n+1H2==C n H2n+1CHO+nH2O(7) 生成甲烷： CO+3H2==CH4+H2O(8) 积碳反应： CO+H2==C+H2O(9) 歧化反应： 2CO==C+C O2(10) F-T合成利用合成气在炉内反应生成液体燃料，1-4式为目标反应，其中1
和3是生产过程中主要反应。其合成的烃类基本为直链型、烯烃基本为1-烯烃。5-7式会生成含氧有机物的反应会降低产品品质；8式生成甲烷虽然是优质燃料但价值不高（原料合成气也为气体），往往需要分离出来进行制氢，构成循环；积碳反应主要是会对催化剂产生影响，温度过高时积碳反应产生的碳会镀在催化剂上（结焦现象），堵塞孔隙，造成催化剂失效。 二、高温工艺与低温工艺 反应温度不同，F-T 合成液体产物C 数目也不同（或者说选择性不同），基本上呈温度变高，碳链变短的趋势。低温工艺约在200-240摄氏度下反应，即可使用Fe 催化剂也可用Co 系催化剂，后者效果较好，产物主要是柴油、润滑油和石蜡等重质油品。高温工艺约在350摄氏度情况下反应，一般使用熔铁催化剂，产品主要是小分子烯烃和汽油。 由于温度不同，高低温工艺采用的反应器也有所不同，低温工艺主要采用固定床反应器、浆态床反应器；高温工艺主要用循环流化床、固定流化床反应器。 下面关于首先报告我对反应基本流程的认识 首先无论何种反应器都需要先将合成气和循环气加热到一定温度后输入反应器，再经过均布装置将合成气均匀散开，之后进入反应段。由于炉内反应基本为强放热反应，对于低温工艺需要设置通水的管道利用水汽蒸发转移热量提高效率，而高温工艺由于强烈的对流换热所以并不要求特殊的冷却系统。 反应段过后主要是催化剂回收和产品分离的问题，这一点主要是利用旋分器、重力沉降（反应中催化剂结团结块）等方式。图1为反应器的基本结构示意图 图1反应器基本结构示意图 这里再简要报告我对以上提到的四类反应器认识 2 46 5 3 1 1-合成气注入通道；2-均布段；3-冷却管道；4- 反应段；5-分离段；6-输出通道；（吴尧绘制）
产脂肪酶细菌的筛选与鉴定 姓名：范丽萍学号：0911040203 班级：生09级6班 前言 1.脂肪酶的简介 脂肪酶(Lipase，EC3．1．1．3，甘油酯水解酶)是分解脂肪的酶u J。在动植物体和微生物中普遍存在，它是一类特殊的酯键水解酶，催化如下反应：甘油三酯+水=甘油+游离脂肪酸。它的另一重要特征是只作用于异相系统，即在油(或脂)一水界面上作用，对均匀分散的或水溶性底物无作用即使作用也极缓慢，因此脂肪酶也可说是专门在异相系统或水不溶性系统的油(脂)一水界面上水解酯的酶。 2.微生物产脂肪酶的研究历程 脂肪酶是最早研究的酶类之一(见表1)。从1834年兔胰脂肪酶活性的报道至如今的微生物脂肪酶已有上百年的历史。微生物发酵法的应用前景要远远大于提取法及化学合成法。如今，黑曲霉、白地霉、毛霉等微生物来源的酶已制成结晶。根霉、圆柱假丝酵母、德氏根霉、多球、，粘质色杆菌等也得到高度提纯，并对它们的理化性质[1]开展进一步研究。早在60年代，假丝酵母[2]、曲霉、根霉等菌产生的脂肪酶相继在日本进入商品生产(见表2)。我国60年代也已开展脂肪酶的研究开发。1967年，中科院微生物所筛选到解脂假丝酵母(Candida lipolytica)AS2．1203并于1969年制成酶制剂供应市场。 表1 常见的产脂肪酶的徽生物 菌名 黑曲霉荧光假单胞菌 白地霉无根根霉 毛霉圆柱假丝酵母 巢子须霉德氏根霉 多球菌棉毛状酶 圆弧青霉粘质色杆菌 表2 常见商品酶 enzyme abbreviation manufacturer Candida cylindraces CC Sigina,amano Aspergillus niger AN Amino,fluka Rhisopus delemar RD amano 就微生物脂肪酶而言，虽然在产酶菌株选育、培养条件、酶的性质及工业应用上已研究了几十年，但由于脂肪酶的结构及性质的多样性、酶的不稳定性、底物的水不溶性、酶的来源不足、提纯困难以及应用范围不广泛等问题，脂肪酶的研究进展及工业应用与蛋白酶、淀粉酶相比要慢得多，窄得多。因此在微生物产脂肪酶方面还有很大的研究空间，本实验主要就是通过对微生物的培养，筛选出产脂肪酶活力高的细菌。 3.微生物产脂肪酶的用途
喜树碱全合成的研究进展 喜树碱全合成的研究进展喜树碱是一种植物抗癌药物，最初由美国科学家Wall等人从中国中南、西南分布的喜树中提取得到。20世纪70年代的研究发现喜树碱对胃癌、结肠癌、慢性粒细胞性血友病等多重恶性肿瘤均有一定疗效，从而引起人们的广泛关注。通过历来学者的研究，喜树碱的合成方法已经有了很大的突破，但是，喜树碱的天然资源分布极其有限，加上现在大多数合成方法制备为消旋产物异构体才有生物活性，无法适应大批量生产而用于临床。因此，喜树碱的合成方法很值得探讨。 1966年美国的Monroe E. Wall 首次从喜树茎的提出物中分离出喜树碱（Camptothecine CPT)。尤其具抗癌活性被证实后, 引起了一些合成化学家的兴趣, 并对其合成进行了研究且近两年日趋活跃. 近几年，喜树碱在合成上面已经取得了很大的进展，但是仍然存在合成路线长、收率低等不足，还有很大改进余地。课题研究的目的对我来说就是初步了解和掌握喜树碱及其相关衍生物的合成路线，就现阶段关于喜树碱的研究成果进行整合，然后对这些合成路线的优缺点有一定的了解，对每种喜树碱类药物对治疗疾病的效果有初步的认识。只有这样，才能不断地进行合成路线改进，提高收率，降低成本，从而使喜树碱类的药物更好的发挥作用，因此，喜树碱的合成的改良，对于抗肿瘤药物的研发起到重要作用。 最早报道 CP T 手性合成的是 Corey 等 [ 8 ] 。尽管该方法产率很低 ,但极有创意 ,通过手性的假酸氯代物 ( 环 E) 与三环二胺 ( 环 A ,B ,C) 反应 ,经中间体 r2醛2t2胺环化形成环 D 。环 E 中 3 ,42二取代呋喃α2羟酸 ( 6) 的拆分经非对映异构体喹啉盐和内酯中季羟基的保护形成有光学活性的 7 ,光照氧化 ,DM F 中经 SOCl2 处理得 8 ,再经三环胺 ( 9) 缩合即可到到 ( S) 2CP T 。
收稿日期:2003-03-17; 修订日期:2003-09-18 作者简介:蒙其淼(1979-),男(汉族),广西横县人,在读研究生,主要从事药物分析工作. 生物碱类化合物药理作用研究进展 蒙其淼,梁 洁,吴桂凡,陆 晖 (广西中医学院,广西南宁 530001) 摘要:对生物碱类化合物的药理作用研究进展进行了概述和分析。生物碱类化合物具有心血管系统、中枢神经系统、抗炎、抗菌、抗病毒、保肝、抗癌等多方面的药理活性。 关键词:生物碱类化合物; 药理作用 中图分类号:R 285.5 文献标识码:B 文章编号:1008-0805(2003)11-0700-03 生物碱类化合物广泛存在于自然界植物中,有多种生物学活性。本文就其药理作用研究情况作一概述。1 心血管系统作用 苦参碱类生物碱是以苦参碱为代表的化学结构相似的一类生物碱,存在于豆科植物苦参、苦豆子、及广豆根中,主要包括苦参碱(matr ine ,M at )、氧化苦参碱(oxymatrine )、槐果碱(sopho-car pine )等。大量实验研究表明苦参碱类生物碱在强心和抗心率失常功能方面具有显著而肯定的作用,它们均能对抗乌头碱、哇巴因、氯仿-肾上腺素、氯化钡及冠脉结扎等诱发的动物实验性心率失常,且多为室性心率失常[1]。临床应用苦参治疗各种原因引起的心率失常,发现苦参对房性、室性心率失常均有作用[2]。苦参碱提高DET ,延长ERP 是其抗心率失常作用机制。槐果碱(sophocarpine )能对抗室性心率失常,可能是通过对心脏的直接作用及通过神经系统对心脏的间接作用。苦参碱、氧化苦参碱对心肌表现为正性肌力作用,能使离体家兔心房和豚鼠乳头肌标本、离体蛙心和蟾蜍心脏收缩力加强,振幅增加,并呈剂量依赖关系。用电激动左心房实验证明,苦参碱的正性肌力作用可被Ca 6通道阻滞剂维拉帕米显著抑制,推测其可能与激活钙通道有关。苦参总碱还能扩张冠状动脉,增加冠状动脉血流量,扩张离体兔的肾及耳血管,能延长小鼠在常压下的耐缺氧时间。用苦参碱50mg/kg 能显著降低大鼠实验性高脂血症的血清甘油三酯,升高HDL 水平,降低血黏度,使血液流变学各项指标有所改善,从而达到抑制动脉粥样硬化的形成[3]。 以具有心血管活性的异喹啉类生物碱为先导物,结合某些钾通道阻滞剂的结构特征,设计合成了28个3,4—二氢和1,2,3,4—四氢苄基/萘甲基异喹啉化合物及其有关季铵衍生物。药理实验表明,大多数化合物具有不同程度的降压和减慢心率活性。异喹啉母核氮原子电荷可能为影响作用于血管或心脏组织的重要因素之一[4]。从茜草科钩藤植物滇钩藤中分得的四氢鸭木碱具有舒张血管平滑肌的作用,其对兔胸主动脉平滑肌收缩的抑制百分率达53%以上[5]。枳实生物碱成分能迅速显著升高大鼠血压,给药前后比较,差异非常显著(P <0.01)[6]。 小檗碱主要来源于毛茛科植物黄连,其静脉注射或口服对麻醉(犬、猫、兔)或不麻醉大鼠均可引起血压下降。在一般剂量或小剂量时,它能兴奋心脏,增加冠状动脉血流量;大剂量则抑制心脏,即使再增加剂量,在离体蟾蜍或猫的心脏上亦无起搏现象。降 压机制可能是直接兴奋毒蕈碱样受体[7] 。从吴茱萸中分离得到的2-烃基取代的4(1H )-喹诺酮生物碱有一定的阻断钙离子通道并抑制高钾离子引起的钙离子富集作用,从而能扩张血管[8]。从中药川芎中得到的川芎嗪与阿魏酸反应合成阿魏酸川芎嗪盐,药理实验发现两者都具有较强的抗凝血功能和较强的抗血栓作用,能使APTT 、TT 和PT 延长,而阿魏酸川芎嗪盐作用强于川芎嗪[9]。 普洛托品(P rotopine,P ro)又名原阿片碱,是从夏天无、紫金龙等我国广泛分布的植物中提取的一种异喹啉类生物碱,具有对抗血小板聚集,影响血小板生物活性物质的释放,保护血小板内部超微结构的作用。P ro 对乌头碱、毒K 、中枢性心肌缺血再灌注、氯仿、苯-肾上腺等引起的心率失常有保护作用,负性频率作用和延长有效不应期是其抗心率失常作用的基础[10]。甲基连心碱(neferine ,Nef )是从睡莲科植物莲成熟种子的绿色胚芽中提取的一种双苄基异喹啉类生物碱,对心血管具有多种作用。Nef 能对抗乌头碱、氯仿-肾上腺素、电刺激丘脑下区诱发的心率失常作用。Nef 在较大剂量(6mg /kg )iv 后,对正常血压、醋酸去氧皮质酮盐型高压和肾性高压大鼠都有降压效应,其机制可能是通过直接扩张血管平滑肌而起作用。Nef 对离体大鼠心脏缺血—再灌注损伤有保护作用,能依剂量减少整体大鼠缺血再灌注后VF 发生率,缩VF 持续时间。Nef 对电解性氧自由基损伤离体大鼠心脏、冠脉流量减少、血管内皮细胞损伤也都具有保护作用。Nef 还具有抗血小板聚集和抗血栓的作用。对心肌收缩力,Nef 具有抑制作用,在一定剂量范围内可增加冠脉流量,为该药治疗心血管疾病提供了实验依据[11]。 附子中的双酯型二萜生物碱既是毒性成分,又是有效成分,如乌头碱具有扩张冠状血管和四肢血管的作用,在小剂量(未致心室纤颤)时,就已产生抗急性心肌缺血的作用,并有明显的常压耐缺氧作用[12]。贝母素丙4.2mg /kg 的剂量可导致猫的血压缓慢降低,并最终维持在较低水平。湖北贝母总碱对猫血压也有短时中等程度的降压作用,与阿托品作用相似。贝母生物碱FH 1与F H 2具有正性肌力、负性频率和舒张血管作用。在离体血管上,F H 1—F H 4均可明显对抗甲氧胺引起的血管收缩作用[13]。 汉防己甲素(tetr andine ,T ET )又称粉防已碱,是从防己科植物粉防己根中提取的双苄基异喹啉类生物碱。TET 有明显的降压作用,并能极显著降低高血压患者血内脂质过氧化物、血栓素水平,极显著升高SOD 、前列环素水平,降低T XB 2/6-Keto-PGF 1A 比值。在缺氧性肺动脉高压犬,TET 能明显降低升高的肺动脉压和肺血管阻力,并提高CO 和氧搬运能力而对系统循环和血气水平无明显影响。TET 有抗心绞痛作用,能显著降低心肌耗氧指数,是一个治疗心绞痛、预防心肌梗死和减轻心肌缺血—再 灌注损伤的有效药物[14] 。来自石蒜科植物的生物碱同样具有心血管系统作用。石蒜伦碱能抑制蟾蜍心脏。石蒜碱则先兴奋后抑制,对麻醉大鼠、猫、犬及兔均有降压作用,机制为直接扩张外周血管及抑制心脏。二氢石蒜碱可减弱肾上腺素的升压作用,因其能阻止儿茶酚胺的释放[15]。2 中枢神经系统作用 石蒜科植物生物碱加兰他敏及力克拉敏为可逆性胆碱酯酶抑制剂,小剂量对大脑皮层及延脑内胆碱酯酶活性有较强抑制作用,大剂量则抑制脑内胆碱酯酶活性。应用加兰他敏、二氢加兰他敏治疗小儿麻痹后遗、重症肌无力和外伤性截瘫等病症有效,且毒性较小。石蒜碱对小鼠及家兔有明显镇静作用,能延长巴比妥类药物的睡眠时间,还能加强延胡索乙素及吗啡的镇静作用。石蒜碱静脉注射或皮下注射,对人工致热家兔均有明显解热作用, · 700·时珍国医国药2003年第14卷第11期LISHIZHEN MEDICINE AND MATERIA MEDICA RESEARCH 2003VOL.14NO.11