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萜类化合物的合成生物学研究进展孙丽超;李淑英;王凤忠;辛凤姣【期刊名称】《生物技术通报》【年(卷),期】2017(033)001【摘要】The terpenoids represent the largest class of natural products with biological activities of antitumor and anti-allergy,thus they have been widely applied in the area of food,cosmetics and medical health,presenting huge potential and broad market prospects. Recent years,researchers applied functional genomics and metabonomics approaches to deeply study the biosynthesis pathways of terpenoids, providing tons of data for their synthetic biology. The construction of engineered yeasts using synthetic biology enabled the efficient synthesis of multi-target terpenoids,and highly improved the overall production level. Thus,the synthetic biology approach is expected to be an efficient way of producing plant-derived terpenoids. First,we introduced the concept of synthetic biology,summarized the important functions and applications of plant-derived terpenoids,briefly reviewed the biosynthesis pathways,and concluded the alternative production ways. Then,we discussed the design strategies of synthetic biology for terpenoids thoroughly. Finally,we elaborated the advances on the biosynthetic biology of varied terpenes with common terpenes as the studied cases.%萜类化合物是种类最多的一类天然产物，具有抗癌、抗过敏等多种生物活性，在食品、日化、医疗等领域受到广泛关注，展现了巨大的应用潜力和广阔的市场前景。
天然产物萜类化合物的生物合成机制及其应用研究植物中存在着多种生物合成物质，其中最为重要的莫过于萜类化合物。
萜类化合物是一类具有丰富生物活性的天然产物，具有广泛的医药、香料、食品等应用价值。
其生物活性来源于其独特的生物合成机制，是其被广泛应用的重要原因。
一、生物合成机制天然产物萜类化合物的生物合成机制至今仍未完全解析，但已经对其基本过程有所了解。
萜类化合物生物合成一般分为两个阶段：前期和后期。
前期包括异戊二烯合成、色氨酸形成和伞形酸甲酯合成三个过程。
异戊二烯是萜类化合物合成的关键前体，形成异戊二烯需要更基黄酮和酪氨酸的参与。
色氨酸形成过程则是预备萜类化合物合成的另一个关键步骤，要素包括甲基四氢叶酸、精氨酸和色氨酸。
伞形酸甲酯合成则是第三步骤，包括多个酶的反应。
后期生物合成则主要包括色阶烷醇类、喹诺枝内酯类、三萜酸类和咖啡酸类四个大类别。
其中，色阶烷醇类包括α-萜烯、β-萜烯、β-环己烯丙基三萜等，喹诺枝内酯类包括青霉素、白霉素等著名的抗生素，三萜酸类则包括木酮类、桂皮酸类、三萜酸类等等。
咖啡酸类是一类在植物中广泛存在的酚类化合物，也被广泛用于食品、医药和日化轻工业领域。
二、应用研究萜类化合物的广泛应用使其成为了当前热门的科研领域。
根据其生物活性和应用价值，研究人员主要在以下几个方面展开了深入探究。
1.抗肿瘤活性萜类化合物因其广泛的抗肿瘤活性，是当前备受关注的研究领域。
有研究表明，α-萜烯具有显著的抗癌作用，可以抑制肿瘤细胞的生长和分裂，并诱导肿瘤细胞凋亡。
另外，经常食用萜类化合物丰富的水果和蔬菜，不仅能够增强机体免疫力，还可以降低患癌症的风险。
2. 抗菌活性目前已有很多研究表明，萜类化合物具有广谱的抗菌活性。
如β-环己烯丙基三萜可以明显地抑制金黄色葡萄球菌的生长，三萜酸类化合物还可以对抗耐药的细菌。
这些抗菌活性对于开发新型抗菌药物具有重要意义。
3.香料应用萜类化合物具有浓郁的天然香气，因此在食品、香水、药品等行业中被广泛运用。
代谢工程改造微生物合成单萜芳香产品的研究进展摘要：单萜及其衍生物是重要的植物天然产物，且具有多种生物学功能。
该类物质在多个领域中均表现出较高的开发利用价值，目前已被作为优质香精香料广泛应用于食品、饮料、化妆品和医药工业中，市场需求日益增长。
从植物中提取这些单萜芳香产品存在着来源少、含量低和分离困难等缺点，很难满足市场需求。
因此，开发生产单萜芳香产品可再生的微生物资源来补充甚至代替原有的植物资源就具有重要的理论意义和应用价值。
近年来，研究人员利用代谢工程技术已经成功构建了合成单萜芳香产品的微生物细胞工厂，达到了利用微生物合成法生产该类工业产品的目的。
本文主要从菌株改造、发酵优化及产物分离等角度总结了相关产物合成的代谢工程实例，并分析了目前利用代谢工程改造微生物合成单萜芳香产品所面临的瓶颈问题及其可能的解决方法，旨在为构建异源、廉价、高效生产单萜芳香产品的微生物细胞工厂并最终实现其绿色制造提供参考。
关键词：代谢工程，单萜，单萜衍生物，微生物细胞工厂，底盘从代谢工程概念的首次提出到现在的30年左右的时间里，在分子生物学、基因组学、生物化学和基因工程等相关学科和技术的推动下，经过几代人的努力，目前代谢工程已经形成了一套比较完备的理论体系和技术方法。
现阶段，代谢工程技术的基本路线就是首先利用先进的生物理论和技术对细胞的代谢途径及调控网络进行分析并提出合理的设计策略，再结合基因重组技术对相关途径和网络进行修饰、改造、扩展或者引入，从而实现改变细胞特性或者提高特定代谢产物产量的目的。
近年来，越来越多的科研人员投身于利用代谢工程技术构建微生物细胞工厂的研究工作。
所谓的微生物细胞工厂如同一般意义上的工厂一样[1]，由微生物细胞作为制造产品的生产厂房，代谢通路担任生产线，培养基提供生产原料和动力来源，而细胞内复杂的反馈和调控机制则是生产管理系统，工厂内各个部门之间密切配合，最终目的是实现目标产品产量的最大化。
这其中最热门的研究就是利用代谢工程技术在不同微生物底盘中成功构建了包括单萜及其衍生物在内的多种植物天然产物的生物合成途径，如柠檬烯、紫苏醇、香叶醇、芳樟醇等。
园艺学报 2011，38（2）：379–388 http: // www. ahs. ac. cn Acta Horticulturae Sinica E-mail: yuanyixuebao@ 植物萜类合成酶及其代谢调控的研究进展岳跃冲，范燕萍*（华南农业大学园艺学院，华南农业大学花卉研究中心，广州 510642）摘 要：萜类是植物中一类重要的次生代谢物，具有重要的生理生态作用及经济价值。
萜类合成酶是萜类化合物形成的关键酶，包括单萜合成酶、倍半萜合成酶和二萜合成酶等，其种类和功能决定了萜类的多样性。
萜类合成代谢具有明显的组织特异性，并受植物发育进程的调控，外界生物与非生物因子对其代谢有显著影响。
基因工程技术在一定程度上改变了转基因植株中萜类的组分和含量。
综述了近年来在萜类合成酶结构、分类和作用机理以及萜类代谢调控的研究进展。
关键词：萜类合成酶；萜类生物合成；代谢调控；花香中图分类号：S 68 文献标识码：A 文章编号：0513-353X（2011）02-0379-10The Terpene Synthases and Regulation of Terpene Metabolism in PlantsYUE Yue-chong and FAN Yan-ping*（College of Horticulture，Center of Flower Research，South China Agricultural University，Guangzhou 510642，China）Abstract：Terpenoids are important secondary metabolites in plants，which have important physiological and ecological functions as well as economic values. The terpene synthases including monoterpene synthases，sesquiterpene synthases and diterpene synthases，are critical enzymes for the formation of terpenoids. The metabolism of terpenes is characterized with tissure-specificity，which is regulated by developments and by biotic and abiotic factors as well. In addition，the components and contents of terpenoids in transgenic plants can be altered，to some extent，by using genetic engineering. This review mainly summarizes the recent research progress in structure，classification and metabolism of terpene synthases. The regulation of terpene metabolism is also discussed.Key words：terpene synthases；terpene biosynthesis；metabolic regulation；floral fragrance花的香味在植物繁殖过程中发挥了重要的作用，而萜类化合物是组成花香的主要成分之一（Pichersky & Dudareva，2007）。
酿酒酵母单萜合成的研究进展伏贝贝;赵建志;李琛;刘新利;鲍晓明;侯进【摘要】萜类化合物是以异戊二烯为基本单元的一大类天然化合物,广泛存在于植物、微生物及昆虫中.其中,单萜类化合物主要用于高级香料及化妆品、食品添加剂、杀虫剂、除草剂和新型燃料等的生产,具有广泛的应用潜力.近年来,研究人员已构建出多种萜类化合物的酿酒酵母工程菌株,且通过代谢工程和合成生物学的方法有效提高了产品的产量.但是单萜的微生物合成却相对落后,其中前体供给不足及单萜对微生物毒性强等因素限制了其高效合成.主要从以下几个方面阐述了利用酿酒酵母合成单萜类化合物的目前研究进展:包括单萜合成酶在酿酒酵母中的表达,利用动态调控、蛋白质工程等策略增强酿酒酵母中前体香叶基焦磷酸的合成通量,减少单萜的内源性转化,提高酿酒酵母菌株对单萜的耐受性.在此基础上,结合本课题组的前期工作,针对微生物合成单萜过程中依然存在的瓶颈问题提出可能的解决策略,旨在为进一步优化酿酒酵母单萜合成细胞工厂提供参考.【期刊名称】《生物技术通报》【年(卷),期】2018(034)004【总页数】10页(P60-69)【关键词】单萜;酿酒酵母;香叶基焦磷酸【作者】伏贝贝;赵建志;李琛;刘新利;鲍晓明;侯进【作者单位】齐鲁工业大学生物工程学院山东省微生物工程重点实验室,济南250000;山东大学生命科学学院微生物技术国家重点实验室,济南 250010;山东大学生命科学学院微生物技术国家重点实验室,济南 250010;齐鲁工业大学生物工程学院山东省微生物工程重点实验室,济南 250000;齐鲁工业大学生物工程学院山东省微生物工程重点实验室,济南 250000;山东大学生命科学学院微生物技术国家重点实验室,济南 250010;山东大学生命科学学院微生物技术国家重点实验室,济南250010【正文语种】中文萜类化合物是由异戊二烯五碳单元（C5）为基本碳骨架的一大类碳氢化合物，根据C5单元的数量和连接方式可将其分为单萜（C10）、倍半萜（C15）、双萜（C20）、三萜（C30）、四萜（C40）、多萜等［1］。
环烯醚萜类成分生物合成途径及关键酶基因研究进展环烯醚萜类化合物是广泛存在于双子叶植物中的一类化合物，具有广泛的生物活性，如神经保护、抗肿瘤、抗氧化、抗炎等作用。
文章对药用植物环烯醚萜类化合物生物合成途径及三个可能的关键酶基因的研究进展进行综述，以期为进一步解析环烯醚萜生物合成途径以及挖掘功能基因奠定基础。
标签：药用植物；环烯醚萜类化合物；生物合成途径；关键酶基因Abstract：Iridoids are a class of compounds widely found in dicotyledonous plants，which have a wide range of biological activities，such as neuroprotection，anti-tumor，antioxidant，anti-inflammatory and other effects. In this paper，the biosynthetic pathway of iridoids in medicinal plants and three key enzyme genes were reviewed.In order to lay the foundation for further analysis of iridoid biosynthesis pathway and the establishment of functional genes.Keywords：Medicinal Plants；lridoid；Biosyntheticpathway；Key Enzyme Genes環烯醚萜类化合物（Iridoids）是一类环戊烷结构单元的环状单萜衍生物。
具有环戊烷环烯醚萜（iridoid）和环戊烷在C7、C8处开环的裂环环烯醚萜（secoiridoid）两种基本骨架。
此类化合物最基本的母核是环烯醚萜醇，具有环状烯醚及醇羟基，由于醇羟基属于半缩醛羟基，性质活泼，故此类化合物多以苷类存在。
