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药用植物次生代谢工程研究概况摘要高等植物的次生代谢产物是许多天然药物的重要来源，随着对药用植物次生代谢合成途径日渐全面的认识，采取有效的代谢工程策略对植物次生代谢途径进行遗传改良，已经取得了诸多研究成果。
本文介绍了黄酮类化合物 ( flavonoids )、萜类化合物( terpenoids )及生物碱( alkaloid )这三种重要药用植物次生代谢产物的结构及生物合成途径，说明了次生代谢工程在提取高质量药用植物活性物质中的研究现状，为今后药用植物次生代谢产物的大规模研究和利用提供借鉴。
关键词植物药；次生代谢产物；代谢工程高等植物的次生代谢产物是许多天然药物的重要来源，植物药在国际医药市场中占有重要的地位。
由于许多植物的天然活性物质的结构特殊，很难用化学方法完全合成，因此这类物质的生产必须依赖于天然植物资源。
针对植物天然药物可持续发展问题，药用植物次生代谢产物的应用吸引了国内外众多研究者的关注。
植物次生代谢的概念最早于1891年由Kossel 明确提出。
次生代谢产物(Secondary metabolites) 是由次生代谢(Secondary metablism) 产生的一类细胞生命活动或植物生长发育正常运行的非必需的小分子有机化合物，其产生和分布通常有种属、器官、组织以及生长发育时期的特异性。
次生代谢产物可分为苯丙素类、醌类、黄酮类、单宁类、萜类、甾体及其甙、生物碱七大类。
还有人根据次生产物的生源途径分为酚类化合物、萜类化合物、含氮化合物( 如生物碱) 等三大类。
代谢工程( Metabolic engineering )是生物工程的一个新的分支，通过基因工程的方法改变细胞的代谢途径，主要是针对提高某种重要的次生代谢物或其前体的含量，以期在较广范围内改善细胞性能，满足人类对生物体的特定需求。
随着现代生物工程技术的发展，充分利用基因组学的研究成果，解析和调控植物次生代谢的生物合成途径，进而利用代谢工程的方法大幅度提高药用植物中目标产物的含量，不仅具有理论上的可行性，而且已经成为改造物种的有力工具1. 植物次生代谢产物合成途径了解植物次生代谢合成途径是实施次生代谢工程的基础。
青蒿素研究进展一、本文概述青蒿素，源自中国传统草药青蒿（Artemisia annua L.），自20世纪70年代初被发现以来，已成为全球抗击疟疾的重要武器。
由于其独特的抗疟效果和相对较低的副作用，青蒿素在全球范围内得到了广泛应用，特别是在疟疾疫情严重的地区。
然而，随着研究的深入和临床应用的广泛，青蒿素的研究也面临着新的挑战和机遇。
本文旨在全面概述青蒿素的研究进展，包括其提取工艺、作用机制、临床应用以及面临的挑战等方面，以期为青蒿素的深入研究和临床应用提供参考和借鉴。
在提取工艺方面，本文介绍了青蒿素的提取方法、纯化技术和质量控制等方面的研究进展，包括传统提取方法、现代提取技术以及新型提取技术等。
这些技术的进步为青蒿素的大规模生产和质量控制提供了有力保障。
在作用机制方面，本文综述了青蒿素抗疟作用的分子机制、信号通路以及与其他药物的协同作用等方面的研究。
这些研究不仅有助于深入理解青蒿素的抗疟机理，还为开发新型抗疟药物提供了理论依据。
在临床应用方面，本文总结了青蒿素在疟疾治疗中的临床应用效果、适应症以及不良反应等方面的研究成果。
同时，还探讨了青蒿素在其他疾病领域的应用潜力，如抗肿瘤、抗炎等。
在面临的挑战方面，本文分析了青蒿素研究中存在的问题和困难，包括资源短缺、耐药性、药物相互作用等。
这些问题的解决需要科研工作者和临床医生的共同努力和智慧。
本文旨在全面概述青蒿素的研究进展，以期为推动青蒿素的深入研究和临床应用提供参考和借鉴。
通过不断的研究和创新，我们相信青蒿素将在全球抗击疟疾和其他疾病的战斗中发挥更加重要的作用。
二、青蒿素的来源与提取青蒿素，这一在全球范围内广受瞩目的药物，其来源与提取过程充满了科学与探索的魅力。
它来源于菊科植物青蒿，这是一种在中国及亚洲其他地区广泛分布的植物。
自古以来，青蒿便在中医理论中占据了一席之地，被用于治疗各种疾病。
然而，青蒿素的提取和发现，则是现代科学与传统医学相结合的产物。
青蒿素生物合成10生物技术（2）班曾庆辉201024112211青蒿素是我国科研人员从传统中医药黄花蒿中提取出来并自主研发的一种抗疟疾特效药[1]。
20世纪70年代，我国科技工作者从黄花蒿中分离提纯出一种抗疟活性单体——青蒿素，以后又确定了它的分子结构和构型。
1986年我国自主研发的蒿甲醚油针剂、青蒿琥酯钠盐的水针剂以及青蒿素栓剂等抗疟疾药作为一类新药在我国批准生产。
1995年蒿甲醚率先被收入国际药典，这是我国首次得到国际认可的自主研发新药。
目前，青蒿素系列抗疟药已有5种新药(青蒿素、青蒿琥酯、蒿甲醚、双氢青蒿素、复方蒿甲醚)共9种剂型上市并在世界各国销售，每年挽救了数百万重症疟疾患者的生命。
除了独特的抗疟作用外，青蒿素系列药物还具有抗血吸虫、肺吸虫、红斑狼疮、皮炎以及免疫调节，抗流感等多种疗效[2]。
但是，目前国际抗疟药市场上青蒿素类药物只占有很少的份额，其原因主要在于青蒿素原料缺乏。
由此，有研究者另辟蹊径，设想通过生物合成青蒿素。
时至今日，青蒿素的生物合成已经取得一定进展，介绍如下：早在20世纪80年代，中国科学院上海有机化学研究所汪猷院士领导的研究小组就利用放射性同位素标记的2-14C-青蒿酸与青蒿匀浆(无细胞系统)保温法证明，青蒿酸和青蒿 B 是青蒿素的共同前体[3]。
青蒿素生物合成途径仅见于青蒿，但其“上游”途径为真核生物所共有，可望通过“下游”途径重建，在真核微生物(如酵母)中全合成青蒿素。
过去10年来，青蒿素合成基因被国内外研究团队陆续克隆并导入酿酒酵母细胞，已成功合成青蒿酸及双氢青蒿酸等青蒿素前体。
由于酵母缺乏适宜的细胞环境，尚不能将青蒿素前体转变成青蒿素。
因此，青蒿依然是青蒿素的唯一来源，凸显出继续开展青蒿种质遗传改良的必要性。
同时，青蒿素生物合成的限速步骤尤其是终端反应机制已基本得到阐明，有助于开展青蒿素形成与积累的环境模拟及仿生，从而为彻底缓解青蒿素的供求矛盾创造先机[4]。
青蒿素的合成与研究进展摘要:青蒿素是目前世界上最有效的治疗疟疾的药物之一，存在活性好、毒副作用小、市场需求大、来源窄等特点。
目前,青蒿素的获取途径主要有直接从青蒿中提取、化学合成和生物合成。
本综述将针对近年来青蒿素的发展特点及合成方法进行论述。
关键词：青蒿素;合成方法;研究进展青蒿素是中国学者在20世纪7０年代初从中药黄花蒿(Artem ｉsia annｕa L1 ）中分离得到的抗疟有效单体化合物,是目前世界上最有效的治疗脑型疟疾和抗氯喹恶性疟疾的药物, 对恶性疟、间日疟都有效,可用于凶险型疟疾的抢救和抗氯喹病例的治疗．青蒿素还具有抑制淋巴细胞的增殖和细胞毒性的用1;具有影响人体白血病Ｕ９３7细胞的凋亡及分化的作用2；还具有部分逆转MCＦ-７／ARD细胞耐药性作用3;还具有抑制人胃癌裸鼠移植瘤的生长的作用4;还具有一定的抗肿瘤作用5等.除此之外，青蒿素及其衍生物还具有生物抗炎免疫作用、生物抗肿瘤作用、抑制神经母细胞瘤细胞增殖的作用等。
世界卫生组织确定为治疗疟疾的首选药物，具有快速、高效、和低毒副作用的特征.６。
因在发现青蒿素过程中的杰出贡献,屠呦呦先后被授予２０1１年度拉斯克临床医学研究奖和20１５年诺贝尔医学奖.1 青蒿素的理化性质及来源青蒿素的分子式为C15Ｈ2２O５, 相对分子质量为2８2。
33.是一种含有过氧桥结构的新型倍半萜内酯，有一个包括过氧化物在内的1，2，4－三烷结构单元,它的分子中还包括7个手性中心，合成难度很大.中国科学院有机所经过研究,解决了架设过氧桥难题,在1９83年完成了青蒿素的全合成.青蒿素也有一些缺点，如在水和油中的溶解度比较小,不能制成针剂使用等。
２青蒿中提取青蒿素青蒿素是从菊科植物黄花蒿中提取出来的含有过氧桥的倍半萜内酯类化合物,在治疗疟疾方面具有起效快、疗效好、使用安全等特点。
目前主要的提取方法有溶剂提取法、超临界提取法、超声波萃取法、微波萃取法、其他萃取法等。
青蒿素的生物合成与代谢途径青蒿素作为一种重要的抗疟药物，经过几十年的不断研究和应用已经取得了许多突破性的成果。
然而，许多人对于青蒿素的生物合成和代谢途径并不熟悉。
下面就让我们来一起探究一下青蒿素的生物合成和代谢过程。
一、青蒿素的生物合成青蒿素是一种大环内酯类化合物，由多种化学物质经过多步酶催化转化而来。
在青蒿素的合成中，最重要的当属艾滋病疗法药物的前体物质艾洛菲莫的生物合成。
艾洛菲莫最初是由邻苯二甲酸和丙二酸合成，经过一系列酶的催化反应后转化为青蒿酸。
青蒿酸在自身广泛存在的CYP家族酶的帮助下，转化为青蒿素，并被细胞返回到青蒿素的细胞数中储存起来。
在体内，青蒿素的生物合成受到许多因素的影响，如光照、日夜节律以及病原体的侵袭等。
二、青蒿素的代谢途径青蒿素代谢途径主要包括肝脏代谢和肠道代谢两个过程。
青蒿素在进入人体后，会在肝脏中被CYP450酶家族代谢。
这些酶通过氧化、还原和水解等反应将青蒿素代谢成更易于排泄的代谢产物。
另外，肠道微生物群中的某些细菌也可以通过羟化和磺酸化等反应来代谢青蒿素。
这些代谢产物通过肝脏和肾脏进入血液循环并排出体外。
值得注意的是，在青蒿素的代谢过程中，还涉及到一些代谢酶的物种差异。
例如，在人体中，青蒿素主要被CYP450酶家族代谢，而在老鼠和犬中，则主要依赖于UDP-葡糖醛酸转移酶代谢。
这些差异可能与物种的代谢酶谱有关，需要进一步研究。
三、青蒿素的作用机制青蒿素最初用于治疗疟疾，后经发现还具有许多其他的生物活性。
青蒿素的作用机制主要涉及到靶向线粒体、膜和蛋白质等多个生物过程。
青蒿素可以通过与铁离子结合并进入细胞内，与线粒体蛋白质作用从而杀死寄生生物。
同时，青蒿素还可以通过改变细胞膜的物理和化学性质，影响细胞的功能状态。
此外，青蒿素还可以阻断DNA复制、RNA转录以及蛋白质合成等生物过程，从而发挥药物的效果。
总之，青蒿素的生物合成和代谢途径是一项非常复杂的研究课题。
通过深入的研究，我们可以更好地了解青蒿素的化学特性和药理学作用，从而更加有效地应用这种药物来治疗疟疾和其他疾病。
青蒿素体内药物代谢研究进展廖文(成都中医药大学成都611137)摘要：青蒿素是从植物青蒿中提取的一种具有抗疟作用的活性成分。
近些年研究发现青蒿素不仅可以抗寄生虫，包括疟原虫、血吸虫，而且具有显著的抗炎、调节免疫和抗肿瘤等多方面的作用。
本文主要介绍青蒿素抗疟作用的代谢机制，并对青蒿素的其他作用以及发展前景进行简要论述。
关键词：青蒿素；抗疟；代谢；其他作用；前景Artemisinin in vivo drug metabolism researchLIAO Wen(Chengdu University of Traditional Chinese Medicine, Chengdu 611137) Abstract：Artemisinin is extracted from the plant Artemisia annua with a role of the active ingredient anti-malarial. artemisinin recent study found that not only anti-parasites, including Plasmodium, Schistosoma, and has significant anti-inflammatory, immune regulation and anti-tumor effect, and many other. This paper describes the role of artemisinin-based antimalarial mechanisms of metabolism and the role of artemisinin as well as other future development brief.K ey words：artemisinin; malaria; metabolism; other role; prospects 青蒿素(artemisinin，QHS，结构式见图1)是我国科研工作者于1972年首次从中草药青蒿中分离得到的含过氧桥的新型倍半萜内酯。
紫穗槐-4,11-二烯合酶及其代谢工程研究进展孔建强, 黄勇, 沈君豪, 王伟, 程克棣, 朱平*(中国医学科学院, 北京协和医学院药物研究所, 卫生部天然药物生物合成重点实验室、中草药物质基础与资源利用教育部重点实验室, 北京 100050)摘要: 紫穗槐-4,11-二烯合酶催化FPP (farnesyl pyrophosphate, 法尼基焦磷酸) 生成青蒿素前体紫穗槐-4, 11-二烯, 是青蒿素生物合成途径中的关键酶。
本文对紫穗槐-4, 11-二烯合酶的分子生物学和代谢工程研究进行了综述。
紫穗槐-4, 11-二烯合酶编码基因及其相关核酸序列已经得到了克隆。
紫穗槐-4, 11-二烯合酶cDNA全长1 641 bp, 编码546 aa。
紫穗槐-4, 11-二烯合酶最适pH范围较宽, 但需要二价金属离子作为辅酶才能发挥作用, 其产物和底物的特异性不高。
在紫穗槐-4, 11-二烯合酶作用下, FPP首先进行的是1, 6-合环, 然后是1, 10-合环, 形成紫穗槐-4, 11-二烯。
由于紫穗槐-4, 11-二烯合酶在青蒿素生物合成中具有重要的意义, 自从其基因被克隆测序后, 先后被导入E.coli、S.cereviseae、烟草、拟南芥和A.nidulans, 获得了能产生紫穗槐-4, 11-二烯的各种工程菌或细胞, 研究通过不同方式提高工程菌中紫穗槐-4, 11-二烯产量的方法。
关键词: 紫穗槐-4, 11-二烯; 紫穗槐-4, 11-二烯合酶; 青蒿素; 工程菌中图分类号: R915.1 文献标识码:A 文章编号: 0513-4870 (2009) 12-1320-08Recent advances in the study of amorpha-4,11-diene synthaseand its metabolic engineeringKONG Jian-qiang, HUANG Yong, SHEN Jun-hao, WANG Wei, CHENG Ke-di, ZHU Ping* (Institute of Materia Medica, Chinese Academy of Medical Sciences & Peking Union Medical College,Key Laboratory of Biosynthesis of Natural Products, Ministry of Health of PRC & Key Laboratory of Bioactive Substances and Resources Utilization of Chinese Herbal Medicine, Ministry of Education of PRC, Beijing 100050, China)Abstract: Amorpha-4,11-diene synthase (ADS) can convert farnesyl pyrophosphate (FPP) to amorpha-4, 11-diene, a precursor of artemisinin. ADS plays an important role in the biosynthesis of artemisinin. This review summarizes the molecular biology and metabolic engineering study of ADS in recent years. The genomic DNA and its cDNA sequences of amorpha-4, 11-diene synthase were cloned from Artemisia annua L.The cDNA encoding amorpha-4, 11-diene synthase contains a 1 641 bp open reading frame coding for 546 amino acids. ADS shows a broad pH optimum and an absolute requirement for divalent metal ions as cofactors. The specificity of ADS to the substrates and products is not high and the formation of amorpha-4, 11-diene by ADS from FPP is achieved by an initial 1, 6-closure with subsequent 1, 10-closure. The ADS cDNA cloned from Artemisia annua L, or totally synthesized by PCR, was introduced into different hosts including E. coli, S. cerevisiae, Nicotiana tabacum L. Arabidopsis thaliana and A. nidulans resulting in varied engineering microorganisms and cells producing amorpha-4, 11-diene. The way to improve the production of amorpha- 4, 11-diene was investigated by two strategies such as improving the supply of substrate and directing FPP flux to amorpha-4, 11-diene production from competing pathways.收稿日期: 2009-04-01.基金项目: 科技部“863”重点项目资助项目 (2007AA021501); 国家自然科学基金资助项目 (30701061); 北京市自然科学基金资助项目 (7082063);教育部博士点新教师基金资助项目 (20070023077); 药物所基本科研业务费 (2006QN05) 资助项目.*通讯作者Tel: 86-10-63165197, Fax: 86-10-63017757, E-mail: zhuping@Key words: amorpha-4, 11-diene; amorpha-4, 11-diene synthase; artemisinin; engineering microorganism青蒿素是从中药青蒿中提取出来的抗疟药物[1], 同时, 还有抗肿瘤等作用[2, 3]。
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