植物中異戊烯基取代的酚類化合物及其分布

王圓月,落艷嬌,張譯心,申國(guó)安,郭寶林

(中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院 北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院藥用植物研究所,北京 100193)

植物中存在一些具有異戊烯基修飾的酚類化合物,其結(jié)構(gòu)修飾來自于UbiA(ubiquinone biosynthesis gene A)家族異戊烯基轉(zhuǎn)移酶(Prenyltransferase,PT),該酶負(fù)責(zé)將異戊二烯焦磷酸,包括二甲基烯丙基焦磷酸(dimethylallyl diphosphate,DMAPP,C5)、香葉基焦磷酸(geranyl diphosphate,GPP,C10)、法尼基焦磷酸(farnesyl diphosphate,FPP,C15)和香葉基香葉基焦磷酸(geranylgeranyl diphosphate,GGPP,C20)等供體轉(zhuǎn)移到酚類母核受體上[1],在這一類次生代謝產(chǎn)物形成過程中發(fā)揮著重要作用。Young等[2]首次在大腸桿菌研究中推測(cè)其中的UbiA可以催化對(duì)羥基苯甲酸(p-hydroxybenzoic acids,PHB)與異戊烯基側(cè)鏈生成3-辛異戊烯基-4-羥基苯甲酸。在植物中首次從豆科植物苦參(Sophoraflavescens)中克隆得到了異戊烯基轉(zhuǎn)移酶基因SfN8DT-1[3]。迄今已經(jīng)發(fā)現(xiàn)32個(gè)植物來源的芳香族異戊烯基轉(zhuǎn)移酶,是當(dāng)前植物次生代謝功能基因及合成生物學(xué)研究的熱點(diǎn)之一[4]。

芳香族化合物的異戊烯基化,可以增加這些化合物的親脂性,從而使化合物分子與生物膜的親和力增強(qiáng),改善藥物代謝和藥物動(dòng)力學(xué)特性。大量的研究表明,類黃酮引入異戊烯基后,生物活性得到顯著提高[5-6]。Zhang等[7]比較了染料木素(genistein)和8-異戊烯基染料木素的抗骨質(zhì)疏松活性,結(jié)果表明染料木素不刺激成骨樣細(xì)胞UMR106生長(zhǎng),而8-異戊烯基染料木素顯著促進(jìn)該細(xì)胞生長(zhǎng)10%～23%。Miranda等[8]從啤酒花中提取的異戊烯基查耳酮和異戊烯基二氫黃酮可誘導(dǎo)小鼠肝癌Hepa1c1c7細(xì)胞醌還原酶(QR)活性,而沒有異戊烯基取代的化合物未能有效誘導(dǎo)QR活性。Sasaki團(tuán)隊(duì)證明了異戊烯基黃酮類化合物可有效抑制毛癬菌屬,最低抑菌濃度(MIC)為1.95 mg/mL,低于不含異戊烯基的黃酮類化合物(7.8 mg/mL)[9]。香豆素類化合物中異戊烯基的存在可使相關(guān)化合物的生物活性(如抗菌、降血壓、抗癌和抗HIV等)顯著提高[10-11]。又如橙皮油素(7-geranyloxycoumarin)在實(shí)驗(yàn)和臨床研究中具有抗炎、抗癌和神經(jīng)保護(hù)等作用,也具有治療代謝綜合征的作用,通過加速脂聯(lián)素的分泌,攝取脂肪酸來提高胰島素敏感性,從而達(dá)到抗糖尿病的效果[12-14]。異戊烯基取代的二苯乙烯在抗瘧原蟲和抗氧化等方面具有良好活性[15-16]。因此,對(duì)植物中有異戊烯基取代的酚類化合物進(jìn)行總結(jié),對(duì)于發(fā)現(xiàn)特殊功能的異戊烯基轉(zhuǎn)移酶,提供新的異戊烯基轉(zhuǎn)移酶功能鑒定時(shí)可準(zhǔn)確選擇供體和受體,實(shí)現(xiàn)這類活性成分的生物合成及其開發(fā)利用具有重大意義。

Dictionary of Natural Products(DNP)是20世紀(jì)30年代問世的唯一全面編輯的天然產(chǎn)物數(shù)據(jù)庫,天然產(chǎn)物信息資源的引領(lǐng)者,包含30多萬個(gè)天然產(chǎn)物,每年大約新增7 000個(gè),可以通過分子式、分子量、質(zhì)譜數(shù)據(jù)和旋光等多種渠道檢索已知的天然產(chǎn)物。

本文基于DNP數(shù)據(jù)庫,通過化合物結(jié)構(gòu)和名稱檢索了2016年之前分離和鑒定的異戊烯基取代的酚類化合物,又查閱文獻(xiàn)補(bǔ)充了少數(shù)常見但未被DNP數(shù)據(jù)庫收載的化合物。按照酚類的基本結(jié)構(gòu)類型分成了五大類:類黃酮、香豆素、二苯乙烯、醌類和簡(jiǎn)單酚類。這幾類化合物也是植物中主要酚類次生產(chǎn)物,均在植物中分離得到過具有形成異戊烯基取代化合物的異戊烯基轉(zhuǎn)移酶[4]。

在進(jìn)行結(jié)構(gòu)選取的時(shí)候,由于多數(shù)情況下,植物中的簡(jiǎn)單異戊烯基取代和后續(xù)修飾(如氧化、環(huán)合)的化合物是共存的,有時(shí)后修飾成分更為常見,如呋喃香豆素和吡喃香豆素是由異戊烯基取代簡(jiǎn)單香豆素母核后與7位羥基發(fā)生環(huán)合形成。本文一般只列出簡(jiǎn)單異戊烯基取代的情況。此外類黃酮、二苯乙烯類等多以苷類形式存在,一種苷元常有多種糖基取代的苷類,本文也只總結(jié)苷元類型,因此本文僅介紹具有結(jié)構(gòu)代表性的538個(gè)化合物,包括378個(gè)類黃酮、80個(gè)香豆素、27個(gè)醌類、32個(gè)二苯乙烯和21個(gè)簡(jiǎn)單酚類(母核結(jié)構(gòu)見圖1),提供了代表性化合物的名稱、取代基特點(diǎn)和植物中的分布,其余化合物按照取代基和取代位點(diǎn)分類,將數(shù)量統(tǒng)計(jì)在表格“化合物數(shù)量及文獻(xiàn)”一列中。所有化合物根據(jù)化合物基本結(jié)構(gòu)類型分類和排列,類黃酮中具有異戊烯基取代的化合物最多,又細(xì)分為異黃酮、紫檀烷、二氫黃酮、二氫黃酮醇、查耳酮、黃酮醇和黃酮。每一結(jié)構(gòu)類型先排列單取代,根據(jù)異戊烯基取代基類型,分為C5、O-C5、C10、O-C10、C15、O-C15和C20,隨后為多取代,如C5+C5、C5+C10和C5+C5+C5等。并總結(jié)了各類型代表性化合物的分布情況,列在了表格“分布”一列中。

圖1 植物中異戊烯基取代的酚類化合物母核結(jié)構(gòu)

1 類黃酮的異戊烯基取代

異戊烯基取代的類黃酮化合物數(shù)量以異黃酮(isoflavones)和紫檀烷(pterocarpan)居多,其次是二氫黃酮(flavanones)和查耳酮(chalcones),此外還包括二氫黃酮醇(flavanonols)、黃酮(flavones)和黃酮醇(flavonols)等[17]。

目前發(fā)現(xiàn)的異戊烯基類黃酮主要是C-異戊烯基化,而O-異戊烯基化發(fā)現(xiàn)較少。異戊烯基主要取代位點(diǎn)為C-8,C-6,C-3′和C-5′位,其他位置還有C-7,C-2′位(紫檀烷類和查耳酮的C編號(hào)不同,但取代位點(diǎn)具有類似規(guī)律,如紫檀烷類取代位點(diǎn)為C-4,C-2,C-8,C-10和C-6a,查耳酮取代位點(diǎn)為C-3′,C-5′,C-3,C-5和α位,分別對(duì)應(yīng)一般類黃酮的C-8,C-6,C-3′,C-5′和C-3位)。除紫檀烷類不存在O-異戊烯基化,其余類黃酮均存在,且多取代在C-7,C-4′的羥基上(查耳酮取代位點(diǎn)為C-4′,C-4位,分別對(duì)應(yīng)一般類黃酮的C-7,C-4′位)。

1.1 異黃酮

異黃酮母核為3-苯基色原酮,即B環(huán)連接在C環(huán)的3位上,存在于豆科、莧科、桑科、薔薇科、鳶尾科和菊科等,但具有異戊烯基取代的異黃酮只發(fā)現(xiàn)于豆科、桑科和菊科。豆科中異戊烯基異黃酮的取代類型最多,C-異戊烯基取代基數(shù)量可以多達(dá)3個(gè),O-異戊烯基取代數(shù)量可達(dá)2個(gè),O-取代位點(diǎn)主要在C-7和C-4′位羥基上,少量取代在C-3′和C-5位羥基(表1)。

表1 異戊烯基取代的異黃酮

目前,已從豆科植物中鑒定了多個(gè)以異黃酮為底物的異戊烯基轉(zhuǎn)移酶,2011年從豆科苦參中鑒定出一個(gè)異黃酮異戊烯基轉(zhuǎn)移酶SfG6DT,可催化染料木素和鷹嘴豆芽素A(biochanin A)的C-6位發(fā)生異戊烯基化反應(yīng),催化染料木素時(shí)可接受DMAPP、GPP和FPP供體[18]。從豆科百脈根(Lotuscorniculatus)中鑒定出LjG6DT,以DMAPP為供體,催化染料木素C-6位發(fā)生異戊烯基取代,生成懷特酮(wighteone)[19]。從豆科白羽扇豆(Lupinusalbus)中鑒定出LaPT1,催化染料木素與DMAPP反應(yīng)生成異懷特酮(isowighteone),催化位點(diǎn)為C-3′位[20]。大豆(Glycinemax)中發(fā)現(xiàn)GmIDT1、GmIDT2和GmIDT3,均可催化大豆苷元(daidzein)和染料木素的異戊烯基化,并且三者均接受DMAPP供體,GmIDT1催化異戊烯基取代位置在B環(huán),GmIDT2催化異戊烯基取代位置在A環(huán),GmIDT3的異戊烯基取代位置尚不清楚[21-22]。

1.2 紫檀烷

紫檀烷(又稱紫檀堿)是在異黃酮結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上,C環(huán)的4位與B環(huán)的6′位環(huán)合形成的一類化合物,在豆科植物中廣泛存在。紫檀烷類異戊烯基取代位點(diǎn)數(shù)量有1～2個(gè),為C5或C10取代,未見有O-異戊烯基取代(表2)。2018年從豆科植物補(bǔ)骨脂(Psoraleacorylifolia)中鑒定出PcM4DT,以DMAPP為異戊烯基供體,可以催化2種紫檀烷(-)-maackiain和3-羥基-9-甲氧基-紫檀堿(3-hydroxy-9-methoxy-pterocarpan)的C-4位(對(duì)應(yīng)一般黃酮的C-8位),分別生成4-dimethylallylmaackiain和licoagrocarpin[34]。從大豆鑒定的GmG2DT(包括GmPT20和GmPT01 2個(gè)基因)催化DMAPP與glycinol的C-2位發(fā)生異戊烯基化反應(yīng),GmG4DT以DMAPP為供體催化glycinol和maackiain的C-4位異戊烯基化[21-22, 35]。

表2 異戊烯基取代的紫檀烷

1.3 二氫黃酮

二氫黃酮為C2-C3是單鍵的一類黃酮,是黃酮類化合物合成通路的上游化合物,在植物中的分布廣泛,具有異戊烯基取代的二氫黃酮分布于豆科、?？?、大麻科、菊科、大戟科、懸鈴木科、蕓香科、玄參科、姜科、忍冬科、龍腦香科、莎草科和苞杯花科中,除了1個(gè)C10取代的化合物存在于姜科,其他均為C5取代(表3)。異戊烯基取代的數(shù)量可達(dá)4個(gè),含4個(gè)取代基的化合物僅分布在豆科。O-異戊烯基取代數(shù)量可達(dá)2個(gè),O-異戊烯基主要取代在C-7位和C-4′位的羥基上。

表3 異戊烯基取代的二氫黃酮

2008年,從豆科植物苦參中最先鑒定類黃酮異戊烯基轉(zhuǎn)移酶SfN8DT-1和SfN8DT-2,催化DMAPP轉(zhuǎn)移到柚皮素(naringenin)的C-8位,生成8-異戊烯基柚皮素,還可催化甘草素(liquiritigenin)和橙皮素(hesperetin)[3];2011年,鑒定出SfN8DT-3,與SfN8DT-1和SfN8DT-2具有相似的催化活性,可催化柚皮素和甘草素[18]。Chen等[41]從苦參懸浮細(xì)胞培養(yǎng)液中鑒定出SfFPT,以DMAPP為供體時(shí),可催化九種二氫黃酮底物圣草酚(eriodictyol)、柚皮素、喬松素(pinocembrin)、甘草素、橙皮素、異櫻花素(isosakuranetin)、草大戟素(steppogenin)、tsugafolin和櫻花素(sakuranetin)的C-8位。還可催化黃酮白楊素(chrysin)和二氫黃酮醇花旗松素(taxifolin)的C-8位,二氫查耳酮根皮素(phloretin)的C-3′位(對(duì)應(yīng)一般類黃酮的C-8位)。當(dāng)供體為GPP時(shí),僅催化喬松素、異櫻花素和柚皮素發(fā)生異戊烯基化反應(yīng)。

1.4 二氫黃酮醇

二氫黃酮醇是指二氫黃酮C-3位有氧取代。具有異戊烯基取代的二氫黃酮醇分布在豆科、?？?、菊科、大戟科、蕓香科、傘形科、玄參科和山龍眼科中。C-異戊烯基取代的數(shù)量可達(dá)3個(gè),而O-異戊烯基取代的數(shù)量較少,O-異戊烯基取代在C-7和C-4′位的羥基上,分布在豆科和菊科中(表4)。目前僅有從苦參中得到SfFPT以DMAPP為供體催化花旗松素的C-8位[41]。

表4 異戊烯基取代的二氫黃酮醇

1.5 查耳酮

查耳酮的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是2個(gè)苯環(huán)由含羰基的C3鏈接而成,即C3部分不成環(huán)。查耳酮是在查耳酮合成酶(CHS)作用下合成的黃酮類化合物第1個(gè)結(jié)構(gòu),隨后在查耳酮異構(gòu)化酶(CHI)的作用下轉(zhuǎn)化為二氫黃酮,因此在植物中的含量相對(duì)較低,且常與二氫黃酮共存,異戊烯基取代模式也常與二氫黃酮取代類似。帶有異戊烯基的查耳酮化合物分布在豆科、?？坪痛舐榭?少量分布在菊科和傘形科(表5)。C-異戊烯基取代數(shù)量可達(dá)3個(gè),有3個(gè)異戊烯基取代的化合物分布在豆科植物中。O-異戊烯基化通常為1個(gè)C5或C10取代,發(fā)生在C-4′位和C-4位羥基上(對(duì)應(yīng)于一般黃酮編號(hào)的C-7和C-4′位)。

表5 異戊烯基取代的查耳酮

目前,已鑒定的以查耳酮為底物的異戊烯基轉(zhuǎn)移酶相對(duì)較多。2011年,從苦參中鑒定出1個(gè)查耳酮特異性異戊烯基轉(zhuǎn)移酶SfiLDT,可催化異甘草素(isoliquiritigenin)與DMAPP發(fā)生異戊烯基化反應(yīng),但催化位點(diǎn)不明確[18]。

2014年,在桑科植物桑(Morusalba)中鑒定的MaIDT和柘樹(Cudraniatricuspidata)中鑒定的CtIDT均可催化包括異甘草素、2′,4′-二羥基查耳酮(2′,4′-dihydroxychalcone)、2,4,2′,4′-四羥基查耳酮(2,4,2′,4′-tetrahydroxychalcone)和紫鉚因(butein)的C-3′位(對(duì)應(yīng)一般黃酮的C-6位)共4種查耳酮與DMAPP發(fā)生異戊烯基化反應(yīng),還可催化染料木素和2′-羥基染料木素(2′-hydroxygenistein)2種異黃酮的C-6位發(fā)生異戊烯基取代,此外MaIDT和CtIDT還可以接受GPP催化異甘草素。MaIDT還可催化黃酮芹菜素(apigenin)的C-6位發(fā)生異戊烯基取代[69]。2018年,從豆科甘草(Glycyrrhizauralensis)中鑒定的GuILDT以DMAPP為供體,可催化如柚皮素查耳酮(naringenin chalcone)、異甘草素、2′,4′-二羥基查耳酮和2,4,2′,4′-四羥基查耳酮的C-3′位共4種查耳酮發(fā)生異戊烯基取代[70]。從大麻科的啤酒花(Humuluslupulus)中發(fā)現(xiàn)的HlPT-1,可以接受DMAPP供體催化柚皮素查耳酮的C-3′位,生成黃腐酚的前體化合物(desmethylxanthohumol)[71]。

1.6 黃酮醇

黃酮醇指在黃酮C環(huán)的C-3位連羥基或其他含氧基團(tuán)。黃酮醇是除花青素和原花青素之外,在植物中分布最廣的類黃酮,但是帶有異戊烯基取代的化合物不多,見于豆科、小檗科、?？啤⒋箨坪蛻意從究频?其中桑科和豆科均含有3個(gè)C-異戊烯基取代基的化合物。黃酮醇中O-異戊烯基取代基數(shù)量為1個(gè),發(fā)生在7或4′位。僅有1個(gè)在C-4′位取代的O-異戊烯基化合物分布在蘭科中(表6)。

表6 異戊烯基取代的黃酮醇

LaPT2是從白羽扇豆中鑒定,可以對(duì)山奈酚(kaempferol)、槲皮素(quercetin)、楊梅素(myricetin)和山奈素(kaempferide)等多個(gè)黃酮醇苷元發(fā)生異戊烯基化修飾,修飾位點(diǎn)為C-8位,供體為DMAPP,此外還可以催化二氫黃酮柚皮素的異戊烯基化,但催化位點(diǎn)未知[79]。2021年,從箭葉淫羊藿(Epimediumsagittatum)中鑒定了EsPT2主要催化山奈酚,還可催化柚皮素和山奈素,催化位點(diǎn)為C-8位,供體為DMAPP[80]。

1.7 黃 酮

黃酮是指以2-苯基色原酮為母核,且C-3位無含氧基團(tuán)取代的化合物。黃酮廣泛分布于被子植物,在被子植物菊類(asterids)分支中分布較多。異戊烯基取代的黃酮多分布在?？?、豆科、小檗科、藤黃科、大麻科和蕓香科中,僅有1個(gè)C-4′位O-異戊烯基取代的化合物發(fā)現(xiàn)于蘭科。C-異戊烯基取代數(shù)量可達(dá)3個(gè),3個(gè)異戊烯基取代的化合物均分布在?？浦参镏?C-異戊烯基取代位點(diǎn)有C-8、C-6、C-3′、C-5′和C-3位。O-異戊烯基取代數(shù)量多為有1個(gè),發(fā)生在C-7、C-4′或C-2′位羥基上(表7)。

表7 異戊烯基取代的黃酮

2014年,從甘草中鑒定出的GuA6DT以黃酮為底物,可催化芹菜素、白楊素、香葉木素(diosmetin)、木犀草素(luteolin)、降桂木生黃亭(norartocarpetin)和金圣草素(chrysoeriol)的C-6位異戊烯基化,供體均為DMAPP,此外芹菜素還可以接受GPP供體[92]。2019年,從大麻科的大麻(Cannabissativa)中鑒定出CsPT3,可以催化2種黃酮底物芹菜素和金圣草素的C-6位發(fā)生異戊烯基化反應(yīng),可接受DMAPP和FPP作為異戊烯基供體[93]。

2 香豆素類的異戊烯基取代

香豆素類化合物是指具有苯駢α-吡喃酮母核的一類成分,多存在于傘形科、蕓香科和豆科等。根據(jù)母核上取代基和連接方式的不同,可分為簡(jiǎn)單香豆素、呋喃香豆素和吡喃香豆素,其中呋喃和吡喃香豆素即在簡(jiǎn)單香豆素母核上異戊烯基取代后又發(fā)生修飾變化所形成的結(jié)構(gòu),所以簡(jiǎn)單香豆素中具有異戊烯基取代極為普遍。

根據(jù)取代位置不同又分為線型香豆素和角型香豆素。具有異戊烯基取代的簡(jiǎn)單香豆素分布在傘形科、蕓香科、藤黃科、菊科、大戟科、豆科、?？坪吞m科;具有異戊烯基取代的呋喃香豆素存在于傘形科和蕓香科;具有異戊烯基取代的吡喃香豆素存在于蕓香科和豆科中(表8)。

簡(jiǎn)單香豆素中C-異戊烯基取代基團(tuán)數(shù)量可達(dá)3個(gè),呋喃和吡喃香豆素中C-異戊烯基取代基團(tuán)數(shù)量為1～2個(gè)。O-異戊烯基化的類型較多,包括C5、C10和C15,分布在菊科、傘形科、?？坪褪|香科中,取代位點(diǎn)包括C-5、C-6、C-7和C-8位羥基。

從傘形科歐芹(Petroselinumcrispum)中鑒定出第1個(gè)傘形酮異戊烯基轉(zhuǎn)移酶(UDT)命為PcPT,該酶對(duì)傘形酮(umbelliferone)的C-6位比C-8位有更強(qiáng)的偏好性,接受DMAPP供體,主要生成線型呋喃香豆素的中間體脫甲基軟木花椒素(demethylsuberosin,DMS),同時(shí)生成少量角型呋喃香豆素中間體王草酚(osthenol)[105]。從歐防風(fēng)(Pastinacasativa)中鑒定出PsPT1和PsPT2,均可接受DMAPP供體,催化傘形酮的C-6和C-8位反應(yīng)生成相應(yīng)產(chǎn)物DMS和王草酚[106]。從?？频臒o花果(Ficuscarica)中發(fā)現(xiàn)了1個(gè)香豆素異戊烯基轉(zhuǎn)移酶FcPT1,以DMAPP為異戊烯基供體,催化傘形酮的C-6位異戊烯基化,還可以催化5-methoxy-7-hydroxycoumarin,但催化位點(diǎn)不清楚[107]。從蕓香科的檸檬(Citruslimon)中鑒定出1個(gè)香豆素異戊烯基轉(zhuǎn)移酶ClPT1,該酶只接受GPP供體,主要催化傘形酮的C-8位生成8-geranylumbelliferone,還可催化esculetin、5,7-hydroxycoumarin和5-methoxy-7-hydroxycoumarin的C-8位異戊烯基化[108]。2016年,從大豆中鑒定的GmC4DT可以催化coumestrol與DMAPP反應(yīng)生成4-dimethylallylcoumestrol[21]。

3 二苯乙烯的異戊烯基取代

二苯乙烯類(stilbene)是具有二苯乙烯母核或其聚合物的總稱,在植物的正常組織中含量較低,一般認(rèn)為是植物的應(yīng)激產(chǎn)物。具有異戊烯基取代的二苯乙烯類化合物分布在豆科、?？坪痛箨?。通常有1～2個(gè)C-異戊烯基取代,僅有1個(gè)從豆科中分離的化合物4′-氧-異戊烯基紫檀芪(4′-O-prenylpterostilbene)發(fā)生O-異戊烯基化(表9)。

表9 異戊烯基取代的二苯乙烯類

2016年,從豆科植物落花生(Arachishypogaea)中發(fā)現(xiàn)了二苯乙烯類特異性異戊烯基轉(zhuǎn)移酶AhR4DT-1,可催化DMAPP轉(zhuǎn)移到白藜蘆醇(resveratrol)、白皮杉醇(piceatannol)、赤松素(pinosylvin)的C-4位,此外還可催化氧化白藜蘆醇(oxyresveratrol),但催化位點(diǎn)還不清楚[116]。2018年,從落花生發(fā)現(xiàn)了AhR3′DT-1,以DMAPP為供體催化白藜蘆醇的C-3′位,還可催化白皮杉醇和氧化白藜蘆醇,但催化位點(diǎn)還不清楚[117]。在2018年從桑中鑒定出MaOGT,催化GPP轉(zhuǎn)移到氧化白藜蘆醇的C-4位上,也可催化白藜蘆醇,催化氧化白藜蘆醇時(shí)主要以GPP為供體,但也可接受DMAPP、IPP、FPP和GGPP供體[118]。

4 醌類的異戊烯基取代

醌類(quinone)是指分子內(nèi)具有不飽和環(huán)二酮結(jié)構(gòu)的一類天然有機(jī)化合物,主要分為苯醌、萘醌、菲醌和蒽醌。具有異戊烯基取代的醌類分布在藤黃科、菊科、胡椒科、杜鵑花科、大葉草科、紫葳科、茜草科、馬鞭草科、胡麻科、蕓香科、紫草科、山龍眼科、豆科和鼠李科。通常有1～2個(gè)C-異戊烯基取代,以C5和C10取代為主,O-異戊烯基化發(fā)生在蒽醌類化合物中(表10)。

表10 異戊烯基取代的醌類

5 簡(jiǎn)單酚類的異戊烯基取代

5.1 對(duì)羥基苯甲酸類

異戊烯基取代的對(duì)羥基苯甲酸類化合物多分布在胡椒科和大麻科,還分布在菊科、報(bào)春花科、蕓香科和蘭科中。對(duì)羥基苯甲酸類化合物有1～2個(gè)C-異戊烯基取代,取代基類型包括C5、C10、C15和C20,未見有O-異戊烯基取代(表11)。

表11 異戊烯基取代的對(duì)羥基苯甲酸類

在紫草科紫草(Lithospermumerythrorhizon)中發(fā)現(xiàn)了LePGT1和LePGT2參與了次生代謝產(chǎn)物紫草素的合成,它們以對(duì)羥基苯甲酸為底物形成最終產(chǎn)物紫草素(Shikonin),并對(duì)異戊烯基供體具有嚴(yán)格的供體特異性,只能接受GPP[130]。

5.2 苯丙酸類

苯丙酸類是在植物中廣泛存在的酚酸類成分,帶有異戊烯基的苯丙酸類化合物較少,存在于豆科和菊科中,一般C-4位連有羥基,通常有1～2個(gè)C5取代,取代位點(diǎn)為C-3和C-5位(表12)。

表12 異戊烯基取代的苯丙酸類

6 總結(jié)和展望

異戊烯基取代的酚類化合物大多具有抗炎、抗菌、抗腫瘤和抗氧化等較為顯著的藥理活性。異戊烯基被認(rèn)為是顯著地增加藥理活性和生物利用度的功能基團(tuán),近年來該類成分已成為活性成分發(fā)現(xiàn)和研究的熱點(diǎn)[135]。從已有的報(bào)道看該類化合物只發(fā)現(xiàn)于豆科、?？?、大麻科、小檗科、菊科、懸鈴木科、蕓香科和傘形科等共計(jì)28個(gè)科中,分布最多的科是豆科,包括異戊烯基取代的異黃酮、紫檀烷、二氫黃酮、二氫黃酮醇、查耳酮、黃酮、黃酮醇、簡(jiǎn)單香豆素和吡喃香豆素,此外還有二苯乙烯、蒽醌類和苯丙酸類。其次是?？?包括異黃酮、二氫黃酮、二氫黃酮醇、查耳酮、黃酮、黃酮醇、簡(jiǎn)單香豆素和二苯乙烯多種化合物類型。分布在大麻科和菊科的異戊烯基酚類化合物也相對(duì)較多。僅有少量的異戊烯基酚類化合物分布在單子葉植物中,黃酮醇、簡(jiǎn)單香豆素和對(duì)羥基苯甲酸見于蘭科,二氫黃酮存在于姜科。

異戊烯基連接位點(diǎn)的鄰位有羥基時(shí),異戊烯基更容易取代,但也存在一些異戊烯基鄰位無羥基的化合物,如3個(gè)C5取代基團(tuán)連接在異黃酮的2′,5′,8位的化合物4′,5,7-三羥基-2′,5′,8-三異戊烯基異黃酮,其2′鄰位無羥基。還有簡(jiǎn)單香豆素的2個(gè)C5取代基團(tuán)連接在3,8位化合物ramosinin,其3位異戊烯基鄰位無羥基。

具有異戊烯基取代的酚類化合物,C-異戊烯基取代以C5和C10為主,少量有C15和C20取代,異戊烯基類黃酮取代位點(diǎn)以C-8、C-6、C-3′和C-5′為主,還在C-3、C-7、C-2′、C-4′和C-6′位取代,香豆素取代位點(diǎn)有C-8、C-6、C-3、C-5和C-4位。O-異戊烯基取代相對(duì)較少,在異戊烯基類黃酮中主要取代在C-7和C-4′位羥基上,還取代在C-5、C-3′和C-2′位羥基上,分布在豆科、菊科、蕓香科、?？?、蘭科、大麻科、和懸鈴木科。O-異戊烯基在香豆素取代在C-5、C-6、C-7和C-8位羥基上,分布在蕓香科、菊科和傘形科;二苯乙烯類O-異戊烯基取代在C-4′羥基上,分布在豆科。

迄今已經(jīng)鑒定活性的酚類成分異戊烯基轉(zhuǎn)移酶共32個(gè),主要來自于豆科、?？坪痛舐榭?還有蕓香科、傘形科、紫草科和小檗科。底物類型為類黃酮、香豆素、二苯乙烯類和對(duì)羥基苯甲酸類,取代基類型以C5為主,取代在酚羥基鄰位。從植物中鑒定的異戊烯基轉(zhuǎn)移酶數(shù)量與植物中多樣化化合物相比,仍十分有限,值得開展廣泛而系統(tǒng)的研究。本文通過總結(jié)植物中已有的異戊烯基取代的化合物類型、取代特點(diǎn)及在植物類群中的分布,為挖掘更多異戊烯基轉(zhuǎn)移酶并解析化合物的生物合成途徑提供幫助,進(jìn)而可以定向合成有價(jià)值的異戊烯基酚類化合物,還可以通過基因定向調(diào)控指導(dǎo)分子育種工作。