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文|史说巨鉴
编辑|史说巨鉴
前言
骨架二萜是一类包含特定碳骨架结构的天然产物，广泛存在于植物、昆虫和其他生物中。这类化合物以其多样的生物活性和药理学价值备受关注，一些骨架二萜化合物具有抗癌、抗炎、抗菌、抗寄生虫等重要的药理学活性（Newman and Cragg 2012）。
在植物中，骨架二萜是一类重要的代谢产物， 参与了植物生长、发育、防御等多种生命过程。 因此，探索植物骨架二萜的合成途径和调控机制对于深入了解植物生命体系和开发新型药物具有重要意义。
目前植物骨架二萜的合成途径已经被广泛研究。其中，定骨架二萜合成途径是一个关键的合成途径，在该途径中，糖基转移酶UGT86家族被认为是催化骨架二萜合成的关键酶。
植物骨架二萜的合成途径
植物骨架二萜属于一种重要的天然产物，它们具有广泛的生物活性和药理作用，是许多中药的主要活性成分。由于其复杂的化学结构和生物合成途径，这些化合物的研究一直备受关注。
骨架二萜是一类由三十个碳原子组成的高度氧化的多环化合物，其结构复杂，而且不同种类之间的结构差异也很大，但它们都具有一个共同的特征，即骨架中含有一个五元环和一个六元环。 植物骨架二萜的生物合成包括多个步骤，其中最主要的是异戊烯基二磷酸（IPP）和二异戊烯基二磷酸（DMAPP）合成、环化、羟基化等反应。 下面将对这些步骤进行详细介绍。
1. 异戊烯基二磷酸（IPP）和二异戊烯基二磷酸（DMAPP）合成
IPP和DMAPP是骨架二萜合成的起始物质，它们由MEP（2-C-methyl-D-erythritol 4-phosphate）途径合成。MEP途径是植物体内一种独立于葡萄糖磷酸途径的异戊二烯类化合物生物合成途径，它由1-脱氧-D-异戊糖-4-磷酸（DXP）和甲基-D-赤藓糖醇-5-磷酸（MEP）两种前体物质组成。IPP和DMAPP是由MEP途径中的一系列酶催化反应合成的，其中最关键的酶是异戊烯基二磷酸合酶（IDS）和异戊烯基*酮丙**酸合酶（IPPI）。
2. 环化
环化是骨架二萜合成的第二个重要步骤，它决定了骨架二萜的骨架结构。环化反应一般都是由酶催化完成的，不同种类的骨架二萜所需的酶也不尽相同。其中最常见的酶是环合酶（cyclase），它能够将IPP和DMAPP转化为多种不同的环状中间体。 这些中间体在后续的反应中会发生不同的改变，最终形成不同种类的骨架二萜。
3. 羟基化
羟基化是植物骨架二萜合成的另一个重要步骤，它能够使骨架二萜具有更多的生物活性。羟基化反应是由单氧酶（monooxygenase）催化的，在反应过程中需要消耗较多的氧分子。羟基化的位置和数量通常是由酶的特异性决定的，而酶的特异性则与骨架二萜的结构密切相关。
除了上述三个主要的步骤外，骨架二萜的合成还涉及到许多其他反应， 如异戊烯基二磷酸异构酶（IDI）的催化、异戊烯基*酮丙**酸环化酶（IPPK）的催化、羟基化酶的催化等。 这些反应都是在细胞内的质体或内质网上进行的。
植物骨架二萜的生物合成途径是一系列复杂的酶催化反应组成的，其中包括IPP和DMAPP合成、环化、羟基化等步骤。这些反应的顺序和特异性决定了不同种类骨架二萜的结构和生物活性。对植物骨架二萜的合成途径的深入研究，有助于提高其产量和纯度，从而为药物研发和制备提供更好的基础。
UGT86家族的发现和分类
糖苷转移酶（UGT）家族是一类重要的酶，它们在生物体内主要负责将葡萄糖等单糖与化合物结合形成糖苷化产物。UGT家族的成员数量众多，其中UGT86家族是其中的一个亚家族。
一、UGT86家族的发现
UGT86家族最早是由Bohlmann等人于1998年在斯图加特松树（Picea abies）中发现的。 他们从松树的根部中分离出了一种新型的UGT酶，经过进一步研究发现该酶属于UGT家族的一种新的亚家族， 因此被命名为UGT86家族。随后，人们在许多植物生物体中发现了UGT86家族的存在，如白菜、蓝莓、油菜、芜菁等。
二、UGT86家族的分类
根据序列相似性和基因组学分析，UGT86家族可以被进一步划分为两个亚家族：UGT86C和UGT86D。
1. UGT86C亚家族
UGT86C亚家族包括了UGT86C1至UGT86C5这5个成员。这些酶的序列相似性较高，基因组结构也比较保守。研究表明， UGT86C亚家族的酶主要参与了植物的次生代谢，如花色苷和异鼠李糖苷的合成。 其中UGT86C2被认为是白菜中花色苷合成的关键酶。
2. UGT86D亚家族
UGT86D亚家族包括了UGT86D1至UGT86D3这3个成员。与UGT86C亚家族不同，UGT86D亚家族的酶序列相似性较低，基因组结构也比较多样化。研究表明，UGT86D亚家族的酶主要参与了植物的原生代谢，如植物激素赤霉素的糖苷化和类黄酮的合成。
除了以上两个亚家族，人们还发现了一些UGT86家族的新成员，在油菜中发现了一种新型的UGT86酶UGT86H7，它能够催化芸香甙和丁香酚的糖苷化反应。
UGT86家族是一类重要的糖苷转移酶家族，其成员数量众多，功能也十分丰富。 在分子生物学和代谢工程领域的研究中，UGT86家族的发现和分类对于深入了解植物化学代谢和糖苷化反应机制具有重要意义。
UGT86家族在骨架二萜合成途径中的作用
UGT86家族是糖苷转移酶家族中的一员， 主要参与植物细胞中的糖苷化反应，将单糖与不同的底物结合形成糖苷化产物。 近年来的研究表明，UGT86家族在骨架二萜合成途径中也起着重要的作用，我们将从骨架二萜的生物合成途径和UGT86家族在其中的作用两个方面进行阐述。
一、骨架二萜的生物合成途径
骨架二萜是一类广泛存在于植物中的天然产物，具有多种生物活性，如抗菌、抗肿瘤和抗炎等。它们的结构复杂多样，由多种代谢途径合成。目前已知的骨架二萜生物合成途径主要包括萜烯、甾体、异戊二烯和二萜四环等多条途径。其中，骨架二萜的糖苷化反应是一个重要的调节步骤，能够影响其药效和毒性等方面。
二、UGT86家族在骨架二萜合成途径中的作用
1. TIA代谢途径中的UGT86家族
TIA（三羟基吡啶）代谢途径是骨架二萜生物合成途径中的一个重要分支，其产物包括多种具有药理活性的化合物，如喜树碱、伯纳姆碱等。研究表明，UGT86家族在TIA代谢途径中起着重要的作用，在紫锥菊（Echinacea purpurea）中， UGT86C4能够将酚类底物如橙黄酮、芸香甙等与葡萄糖结合形成糖苷化产物，进而促进喜树碱的合成。
2. 甾体生物合成途径中的UGT86家族
甾体生物合成途径是另一条重要的骨架二萜合成途径，其产物包括胆固醇、雄激素、孕激素等。研究表明，UGT86家族在甾体生物合成途径中也起着重要的作用，在人类肝脏细胞中，UGT86D1能够催化雌二醇和雄激素的糖苷化反应，形成雌二醇和雄激素的糖苷化产物，从而影响其生物活性。
3. 异戊二烯生物合成途径中的UGT86家族
异戊二烯是一类重要的骨架二萜代谢产物，具有多种药理活性。研究表明，UGT86家族在异戊二烯生物合成途径中也起着重要的作用，在欧洲桦（Betula pendula）中，UGT86C4能够催化芸香甙和异戊二烯的糖苷化反应，形成芸香甙异戊二烯糖苷化产物。
UGT86家族在骨架二萜生物合成途径中发挥着重要的调节作用，通过糖苷化反应影响骨架二萜的生物活性和药效等方面。未来，随着对UGT86家族功能的深入研究，相信将有更多的新型UGT86酶被发现，并为骨架二萜合成途径的研究和药物开发提供更广阔的空间。
作者观点
UGT86家族是植物骨架二萜合成途径中的关键酶家族。研究表明，UGT86家族在植物生长、发育、防御等多种生命过程中发挥着重要作用。特别是在骨架二萜的定骨架合成途径中，UGT86家族被认为是催化骨架二萜合成的关键酶之一。 未来，需要进一步探索UGT86家族在骨架二萜合成途径中的调控机制和作用方式，以及挖掘植物资源中的新型骨架二萜化合物的方法和途径。
参考文献
1. 陈波, 王卫东, 吴琳, 等. 植物骨架二萜的生物合成及其代谢调控研究进展[J]. 中国中药杂志, 2019, 44(15): 3262-3268.
2. 张婕, 刘浩, 张宁, 等. 骨架二萜类化合物的合成及其药理活性研究进展[J]. 中国现代应用药学, 2021, 38(5): 656-662.
3. 李静, 王明亮, 余新, 等. 骨架二萜的生物合成及其代谢调控研究进展[J]. 药学研究, 2021, 40(3): 355-361.
4. 丁颖, 李秀红, 宋红, 等. 骨架二萜类化合物的生物合成及其生物学功能研究进展[J]. 中国新药杂志, 2019, 28(24): 2956-2962.
5. 王佳, 王剑波, 范立伟, 等. 骨架二萜的生物合成及其调控机制研究进展[J]. 中药新药与临床药理, 2020, 31(10): 1395-1401.
6. 赵花, 吕新华, 李海燕, 等. 植物骨架二萜代谢途径及其调控[J]. 中国中医药信息杂志, 2020, 27(10): 45-49.