白花檵木黃酮及其相關(guān)代謝途徑的研究進(jìn)展

摘 要：白花檵木是中國南方地區(qū)的一種常見植物，分布廣泛，具有較高的藥用價(jià)值。該文首先對(duì)白花檵木進(jìn)行了簡介，然后對(duì)該植物中具有藥用價(jià)值的重要生物活性物質(zhì)黃酮類化合物進(jìn)行了綜述，主要涉及其功能、結(jié)構(gòu)、藥用價(jià)值、代謝途徑以及相關(guān)酶系。最后，對(duì)該白花檵木資源的開發(fā)、利用和研究進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞：白花檵木；黃酮類化合物；代謝途徑

中圖分類號(hào) S79 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-7731（2013）19-29-02

檵木（Loropetalum chinensis （R. Br.） Oliv）屬金縷梅科（Hamamelidaceae）檵木屬，通常分布在海拔1 000～1 200m的地區(qū)，我國主要分布于江西、江蘇、浙江、四川等地。檵木屬有4個(gè)種和1個(gè)變種，白花檵木及其變種紅花檵木、大花檵木以及大果檵木皆產(chǎn)于我國。目前該屬植物中，紅花檵木作為一種重要的園林樹種，被廣泛研究和利用。而白花檵木外觀平實(shí)，分布廣泛，因此對(duì)其研究利用反而較少。但是該植物中所含黃酮類化合物（flavonoids）較其他植物中的同類物質(zhì)而言有著更加突出的藥用價(jià)值[1]。本文將重點(diǎn)介紹白花檵木中黃酮類化合物的主要成分、代謝途徑和涉及的重要的酶。

1 檵木黃酮化合物簡介

黃酮類化合物是以C6-C3-C6結(jié)構(gòu)為基本母核（圖1） 顏色各異的天然產(chǎn)物，屬于色原酮或色原烷的衍生物。它的2個(gè)苯環(huán)（A環(huán)、B環(huán)）通過中間3個(gè)碳原子相互鏈接而成，這3個(gè)碳原子可以是脂肪鏈，也可以與苯環(huán)（A環(huán)）部分形成六元或五元氧雜環(huán)結(jié)構(gòu)（C環(huán)）。黃酮類化合物結(jié)構(gòu)中常連接有酚羥基、甲氧基、甲基、異戊烯基等官能團(tuán)，此外它還常與糖結(jié)合成苷。依據(jù)黃酮類基本分子結(jié)構(gòu)的雜氧環(huán)和構(gòu)象的不同，一般把黃酮類化合物劃分為六大類：黃酮（flavone）、黃酮醇（flavonol）、異黃酮（isoflavone）、黃烷酮（flavanone）、黃烷醇（flavanol）、花色素（anthocyanidin）。

已知白花檵木化學(xué)成分多為極性較大的化合物，黃酮類化合物是其中最重要的一類[2]。白花檵木中的黃酮類化合物統(tǒng)稱為檵木黃酮，具有很大的藥用價(jià)值[1，3]。這類物質(zhì)具有多種生物活性，除抗菌、消炎、抗突變、降壓、清熱解毒、鎮(zhèn)靜等作用外，在抗氧化、抗癌、防癌等方面也有顯著效果[4]。檵木黃酮中作用較為突出的成分是黃酮醇，這類物質(zhì)又包括槲皮素（Quereet：3，3’，4，5，7-五羥基黃酮）、山奈酚（Kaempfero：3，4’，5，7-四羥基黃酮）和楊梅素（Myriceti：3，5，7，3’，4’，5’-六羥基黃酮）等。除了槲皮素外其他成分都能增加動(dòng)物冠脈流量，加強(qiáng)心肌收縮力，對(duì)周圍血管有直接擴(kuò)張作用。而槲皮素在抗腫瘤方面則有更為重要的作用，能夠抑制腫瘤細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移[1]。

2 植物黃酮類化合物生物合成途徑

黃酮類化合物及其生物合成途徑普遍存在于各類植物當(dāng)中，其代謝途徑產(chǎn)生豐富多樣的次生代謝產(chǎn)物[5-6]。目前，關(guān)于檵木黃酮合成的代謝途徑，尚未見詳細(xì)報(bào)道。但是其他植物黃酮類化合物的代謝途徑，則研究的比較清楚。參照茶樹等植物對(duì)檵木黃酮的生物合成及代謝途徑進(jìn)行研究，將有助于我們更好的了解檵木黃酮各有效成分的生物合成情況，為更好的利用檵木資源打下良好的基礎(chǔ)。

植物黃酮類化合物生物合成途徑如圖2所示[5]：黃酮類A環(huán)由3個(gè)丙二酰輔酶A（malonyl-CoA）形成，丙二酰輔酶A來自乙酰輔酶A。黃酮類B環(huán)來自于香豆酰輔酶A（Coumaroyl-CoA），苯丙氨酸經(jīng)肉桂酸和香豆酸最終轉(zhuǎn)化為香豆酰輔酶A。丙二酰輔酶A和香豆酰輔酶A在查爾酮合成酶（chalcone synthase，CHS）的作用下形成查爾酮（chalcone），再由查爾酮異構(gòu)酶（chalcone isomerase，CHI）催化查爾酮形成柚皮素。柚皮素是黃酮醇-3-羥化酶（flavanone-3-hydroxylase，F(xiàn)HT=F3H=F3βH）的最適底物，產(chǎn)物是二氫山萘酚（dihydrokaempferol），黃酮類-3′-羥化酶（flavonoid 3′-hydroxylase，F(xiàn)3′H）和黃酮類-3′5′-羥化酶（flavonoid 3′5′-hydroxylase，F(xiàn)3′5′H）以二氫山萘酚為底物，形成二氫槲皮素（dihydroquercetin）和二氫楊梅素（dihydromyricetin）。柚皮素也可以在F3′H和F3′5′H的作用下生成圣草素和pentahydroxy flavanone，并進(jìn)一步由F3H催化合成二氫槲皮素和二氫楊梅素。以3種二氫黃酮醇為底物，在黃酮醇合成酶（flavonol synthase，F(xiàn)LS）的作用下形成槲皮素、山萘酚、楊梅素等黃酮醇。

在上述代謝途徑中，黃酮類化合物生物合成的的關(guān)鍵酶是查爾酮合成酶。而3種羥化酶和黃酮醇合成酶則在黃酮醇的合成過程中，起到了重要作用。查爾酮合成酶是植物黃酮類化合物合成代謝中第一個(gè)關(guān)鍵酶，催化丙二酸單酰CoA與香豆酰CoA縮合成查爾酮的反應(yīng)[4]。二氫黃酮羥化酶的主要功能是催化二氫黃酮的羥基化反應(yīng)，使之生成二氫黃酮醇。這類酶又根據(jù)其催化的位點(diǎn)差異而分為黃酮類-3-羥化酶（F3H）、黃酮類-3′-羥化酶（F3′H）、黃酮類-3′，5′-羥化酶（F3′5′H）。黃酮醇合成酶可催化二氫黃酮醇脫氫氧化成黃酮醇的反應(yīng)[7]。黃酮醇合成酶與黃酮類-3-羥化酶一樣，同屬于2-酮戊二酸依賴性雙加氧酶家族[8]。

3 探討

紅花檵木是白花檵木的變種，其變化和檵木中色素的變化有關(guān)，也涉及檵木黃酮的代謝途徑。學(xué)者推測(cè)紅花檵木是白花檵木基因突變的結(jié)果[9]。有研究[10-11]表明湖南瀏陽大圍山可能是紅花檵木的起源中心。在這里白花檵木基因突變之后種群遺傳結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，產(chǎn)生了現(xiàn)有紅花檵木的遺傳基礎(chǔ)。紅花檵木種子繁殖的實(shí)生苗有一部分回變?yōu)榘谆嬆?，這表明導(dǎo)致紅花檵木形成的基因突變?cè)诨蚪M中尚未穩(wěn)定下來。該問題很可能涉及到檵木黃酮代謝途徑的修飾。相關(guān)研究將有利于我們更好地了解檵木生物分類學(xué)的遺傳特征和認(rèn)識(shí)檵木資源。

在藥用價(jià)值的開發(fā)方面，目前已知黃酮類化合物在植物中分布廣泛，特別是茶樹中黃酮類化合物的含量遠(yuǎn)高于白花檵木[3]，白花檵木中黃酮類化合物的成分和其他植物相比有何特點(diǎn)，甚至白花檵木和紅花檵木中的黃酮類化合物成分是否有差異，都值得進(jìn)一步研究。利用生物化學(xué)方法和分子生物學(xué)手段可以調(diào)控黃酮類物質(zhì)的合成代謝，近年來遺傳修飾調(diào)控植物黃酮類化合物的生物合成已經(jīng)成為代謝工程的研究熱點(diǎn)，將該手段和方法引入檵木黃酮的研究，對(duì)于研究上述問題和開發(fā)白花檵木資源都具有重要意義。

參考文獻(xiàn)

[1]田瀚.檵木葉中化學(xué)成分總黃酮的研究[J].健康必讀，2010（03）：78-79.

[2]李紅艷.檵木化學(xué)成分研究[J]. 安徽中醫(yī)學(xué)院院報(bào)，2010（2）：72-73.

[3]劉如龍.茶花與紅花檵木花中黃酮類物質(zhì)抑菌作用研究[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2008，36（20）：261-262.

[4]張華峰.黃酮類化合物生物合成途徑的進(jìn)化及其在淫羊藿中的研究展望[J].中草藥，2006，（11）：1 745-1 751.

[5]喬小燕.植物黃酮類生物合成途徑及重要基因的調(diào)控[J]. 天然產(chǎn)物研究與開發(fā)，2009（02）：22，169-175.

[6] Punyasiri PAN，Abeysinghe ISB，Kumar Vl. Flavonoid biosynthesis in the tea plant Camellia sinensis： perties of enzymes of the prominent epicatechin and catechin pathways[J]. Archives of Biochemistry and Biophysics，2004，431：22-30.

[7] Frank Wellmann，Richard Lukacin，Takaya Moriguchi，et al. Functional expression and mutational analysis of ?avonol synthase from Citrus unshiu[J]. Eur. J. Biochem，2002，269：4 134-4 142.

[8]黃偉偉.煙草黃酮醇合成酶基因的克隆及其序列分析[J].植物生理學(xué)通訊，2006（6）：1 059-1 062.

[9]林昌梅，黃瑞康，黃程前.紅花檵木栽培[M].長沙：湖南科學(xué)技術(shù)出版社，2001：1-5.

[10]唐前瑞.紅檵木遺傳多樣性及其葉色變化的生理生化研究[D].長沙：湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)，2001.

[11]侯伯鑫.檵木與紅花檵木的解剖結(jié)構(gòu)研究[J].中國野生植物資源，2004（01）：47-49.

（責(zé)編：施婷婷）