细胞色素P450在人参皂苷生物合成途径中的研究进展

世界科学技术—中医药现代化★专题讨论之一：中药资源可持续利用的技术研究

细胞色素Ｐ４５０在人参皂苷生物合成途径中的研究进展＊

□牛云云

罗红梅

黄林芳

陈士林＊＊

北京

100193）

中国医学科学院（药用植物研究所/濒危药材繁育国家工程实验室北京协和医学院

何顺志

摘

（贵阳中医学院药学院贵阳550002）

要：细胞色素P450（CYP450）是一类超基因家族编码的单加氧酶，参与萜类、生物碱和甾醇

类等多种次生代谢产物的合成与代谢。CYP450对人参皂苷三萜碳环骨架进行羟基化和氧化等一系

列复杂修饰作用，是人参皂苷生物合成途径中的关键酶。近年来利用新一代测序技术及生物信息学分析等方法，从CYP450家族中筛选出参与人参皂苷生物合成的相关CYP450s，并对候选基因

进行了生物功能验证，进一步阐明了人参皂苷合成途径。本文对人参皂苷生物合成途径（CYP716A47）

做简要介绍，并对近年来CYP450在人参皂苷生物合成途径中的研究进行综述，为阐明人参皂苷合成

途径及通过基因工程手段合成人参皂苷提供理论依据。

关键词：细胞色素P450氧化酶

人参皂苷

生物合成途径

doi:10.3969/j.issn.1674-3849.2012.01.007

细胞色素P450（CytochromeP450monooxygenas－es，CYP450）是一类超基因家族编码的含有血红素的

氧化酶类，分布于各种需氧生物体内，如植物、动物、真菌以及细菌等。在植物体内催化多种初生和次生代谢反应，参与萜类、生物碱类、脂肪酸、甾醇类、植物激素、信号分子、色素及植物抗毒素防御等合成与

2]

代谢反应[1，。CYP450具有多种催化机制，对多种底

收稿日期：2012-01-13修回日期：2011-02-13＊

物表现出催化活性，参与的反应可归为羟基化、环氧化和脱烷基化反应等[3]。CYP450根据氨基酸序列相

似性及系统进化关系，划分为不同家族与亚家族：同源性大于40%的为同一家族的基因成员；大于55%，则为同一亚族成员；并用数字和字母分别代表CYP450家族与亚家族的名字[4]。截止2011年，植物中共有5100个CYP450s被分类和命名[5]。

人参皂苷是五加科人参属植物人参（Panaxgin－sengC.A.Mey.）、西洋参（P.quinquefolius）和三七（P.notoginseng）的主要活性成分[6]，属于萜类化合物中的

人事部留学人员择优资助项目（2009-2011）：三七皂苷生物合成关键酶基因克隆及功能分析，负责人：黄林芳；国家自然基金重点项目（81130069）：道地药材形成的生物学实质，负责人：陈士林；国家自然科学基金（30900113）：基于宏量ESTs的蛇足石杉转录组分析及石杉碱甲合成酶（HAS）基因的鉴定研究，负责人：罗红梅。

＊＊通讯作者：陈士林，本刊编委，教授，博士，中国医学科学院北京协和医学院药用植物研究所所长，主要研究方向：中药资源学，E-mail：slchen@implad.ac.cn。

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三萜苷类，是一类重要的植物次生代谢产物。目前，依皂苷超过50余种人参皂苷已从人参中分离鉴定，

元结构不同，分为齐墩果烷型五环三萜类皂苷和达

8]

玛烷型四环三萜类皂苷[7，。达玛烷型人参皂苷是人Rc、Rd、Re和Rg1参皂苷中的主要类型，其中Rb1、

等药理活性被广泛研究，每种都有其独特的药理活性，包括抗肿瘤、抗压抗疲劳、抗氧化、调节免疫力和保肝护肝等[9~11]。CYP450与糖基转移酶（Glycosyltrans－ferase，GT）对人参皂苷碳环骨架进行羟基化、氧化和糖基化等复杂修饰作用[12]，是人参皂苷合成途径中最为复杂的过程，最终决定人参皂苷单体的多样性。目前，植物中GT在王不留行（Saponariavaccaria）和苜

14]

蓿（Medicagotruncatula）中被鉴定功能[13，。两个与植物三萜———齐墩果烷型人参皂苷合成途径相关的CYP450s的功能被鉴定：CYP88D6催化甘草（Gly－cyrrhizauralensis）β-ASC-11位的氧化反应；CYP99E1催化大豆（Glycinemax）β-AS和sophora－diolC-24位的羟基化[15~16]。研究表明，至少有两个CYP450s参与达玛烷型人参皂苷的合成（见图1）：一个基因催化生成原人参二醇的达玛烷原二醇C-12位的羟基化；另一个催化了原人参二醇向原人参三醇转化时C-6位的羟基化[17]。

如何从植物体内CYP450s家族众多基因中找出参与人参皂苷生成的基因并鉴定其功能，是制约阐明人参皂苷合成途径的重要因素，也是通过生物工程合成重要药理作用的稀有人参皂苷的瓶颈。本文对人参皂苷生物合成途径做简要介绍，并对近年来CYP450在人参皂苷生物合成途径中的研究进行综述，为阐明人参皂苷合成途径提供理论依据。

一、人参皂苷合成途径及关键酶

1.人参皂苷生物合成途径作为植物萜类化合物，人参皂苷与植物甾醇在生物体内共享甲羟戊酸代谢途径（MevalonicAcidPathway，MVA），分为3个阶段[18]：以糖酵解产物乙酰辅A作为原初供体，经过甲羟戊酸（Mevalonate）中间物合成异戊烯基焦磷酸（Isopentenyldiphosphate，IPP）和γ，γ-二甲丙烯基焦磷酸（Dimethylallydiphosphate，DMAPP）；三萜碳环骨架的生物合成，通过烯丙基转移酶（Prenyltransferase）和萜类环化酶的催化合成2，3-氧化鲨烯；达玛烷合成酶DS催化2，3-氧化鲨烯生成达玛烷二醇。达玛烷二醇被CYP450羟基化和

GT糖基化生成人参皂苷。齐墩果酸型人参皂苷R0是3-氧化鲨烯生成β-AS后通过β-AS合成酶催化2，

经CYP450与GT催化产生的。在达玛烷型人参皂苷中，依皂苷元结构不同可分为两类：人参二醇型皂苷20（S）-原人参二和人参三醇型皂苷，皂苷元分别为：醇和20（S）-原人参三醇。达玛烷型人参皂苷经历CYP450与GT多种氧化、羟基化、取代反应和糖基化反应生成原人参二醇人参皂苷Rb1和原人参三醇型

[17]人参皂苷Rg1（见图1）。

2.人参皂苷生物合成途径中关键酶目前，对人参皂苷生物合成途径上游关键酶的研究较为清晰，各关键酶的功能也均已明确。人参中被克隆得到的人参皂苷合成途径上游关键酶总结于表1。3-羟基-3-甲基戊二酸CoA还原酶（3-hydroxy-3-methylglutaryl-coenzymeAreductase，HMGR）催化HMG-CoA形成MVA，是萜类合成途径中最早起作用的关键酶，也是第一个限速酶[19]。法呢基焦磷酸合成酶（Farnesyldiphosphatesynthase，FPPS）催化一分子的IPP和GPP合成FPP，受茉莉酸甲酯（Methyljas－monate，MeJA）诱导表达量升高，是运用生物工程技术提高人参皂苷量的一个重要工具酶[20]。鲨烯合成酶（Squalenesynthase，SS）催化两分子FPP中间体，缩

（MeJA）诱导，同时过表合生成鲨烯。受茉莉酸甲酯

达SS可使甾醇和三萜类化合物合成途径下游基因SE、β-AS、CYP450，最终提高人参表达量上调，如：中甾醇和人参皂苷含量[21]。鲨烯环氧酶（Squalenee－

poxidase，SE）催化鲨烯生成2,3-氧化鲨烯，是合成甾醇和三萜类化合物的第一步氧化反应，是该途径的限速酶之一。沉默或抑制SE的表达，会降低三萜化合物的积累，对甾醇的合成并无影响[22]。氧化鲨烯环化酶（Oxidosqualenecyclase，OSCs）家族催化2，3-氧化鲨烯环化生成结构、功能各异的植物甾醇和三萜类骨架，被认为是植物甾醇和三萜化合物生物合成的关键分支点，达玛烯二醇合成酶和β-香树素合成酶参与人参皂苷合成途径[18]。达玛烯二醇合成酶（Dammarenediol-IIsynthase，DS）可催化2，3-氧化角鲨烯环化为达玛烷二醇，是进入达玛烷型人参皂苷合成途径的第一个关键酶，也是采用基因工程获得达玛烷型人参皂苷的关键靶点[23]；β-香树素合成酶（β-AS）催化2，3-氧化角鲨烯环化生成香树素，是进入合成齐墩果烷型五环三萜皂苷R0的关键酶[17]。构

试图干预三萜皂苷合成途径建β-AS反义表达载体，

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中齐墩果烷型皂苷生成，而积累达玛烷型皂苷是众多学者研究的焦点。其后CYP450与GT将对人参皂

苷三萜碳环骨架进行一系列羟基化和糖基化等复杂修饰，进而生成种类繁多的人参皂苷单体。

二、CYP450在人参皂苷合成途径中的研究CYP450以超基因家族的形式存在于植物体中，在拟南芥编码基因中有245个CYP450s，是第三大基因家族[24]。它们表达产物相似，难以分离纯化，因此利用传统反向遗传学方法很难有效鉴定其功能。CYP450在植物三萜合成途径中主要起羟基化及氧化等作用，但其催化底物多样并且往往需要多个CYP450s的参与才能完成最终产物的合成。CYP88D6（CYP85家族）和CYP93E1（CYP71家族）是在甘草

（G.uralensis）和大豆（G.max）三萜皂苷合成途径生CYP85家族与成齐墩果烷型皂苷的基因[15~16]。所以，

CYP71家族可能在人参属植物中也行使催化生成人参皂苷的功能。运用生物信息学的方法将CYP450与其他物种中已知功能的CYP450进行系统进化关系及氨基酸序列相似性比对，对其所属家族进行分类，是初步确定未知CYP450信息的迅速有效的方法。CYP450在植物体内的表达模式有组织特异性，在人参皂苷合成多的组织部位，如人参根与花中表达量明显高于其他组织。在三萜代谢途径中，多种基因响应MeJA诱导表达量上调，如SS、FPS和DS，从结合以上两种而使下游CYP450的表达量也增加[17]。

CYP450s表达特点，使用MeJA诱导植物特定组织，筛选与上游基因SS及DS相似表达模式的CYP450，

图1西洋参中推测人参皂苷合成途径[17]

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是从CYP450s家族中筛选参与人参皂苷合成的CYP450s的重要手段。

1.CYP450候选基因的发现近年来，多位学者基于表达序列标签（Expresssequencetags,EST）测序技术，对人参皂苷的主要植物人参、西洋参和三七进行转录组水平的分析，筛选参（见表2）。Jung等[25]与人参皂苷合成途径中CYP450和Wu等[19]对分别对人参、西洋参的不同组织部位进行转录组测序，人参皂苷在植物体内表达有明显的组织特异性，根中皂苷含量明显高于其他组织部位。Chen等、Sun等和Luo等应用了高通量454GS

[26]

[17]

[27]

表1人参中参与人参皂苷生物合成酶

EC1.1.1.341.1.1.342.5.1.212.5.1.212.5.1.212.5.1.212.5.1.211.14.99.71.14.99.71.14.99.75.4.99.74.2.1.1254.2.1.1254.2.1.1255.4.99.75.4.99.85.4.99.395.4.99.395.4.99.39

AccessionGQ455990GU565097DQ087959AB010148AB115496EU502717GQ468527GU183406AB122078AB003516FJ393274AB009031GU183405AB265170BD420539DD464170AB009029AB009030AB014057AB122080

Genename

（HMGR1）HMG-GoAreductase

（HMGR）HMG-CoAreductaseSqualenesynthaseSqualenesynthaseSqualenesynthase（SSA）Squalenesynthase（SS2）（SS3）SqualenesynthaseSqualeneepoxidaseSqualeneepoxidaseSqualeneepoxidase（SE2）OxidosqualeneCyclasePNZ1DammarenediolsynthaseDammarenediolsynthaseDammarenediolsynthaseLanosterolsynthaseCycloartenolsynthasePNX1AmyrinsynthasePNY1AmyrinsynthasePNY2Amyrinsynthase表2

Farnesyldiphosphatesynthase（FPS）2.5.1.10

FLX测序技术进行人参、西洋参和三七转录组研究，获得数据量远高于传统Sanger测序方法，并节约测序时间和成本。在海量的转录组数据中，尽可能多的挖掘到CYP450s，为进一步筛选参与人参皂苷合成的CYP450s提供了重要数据。Choi等[28]和Han等[29]采用MeJA处理植物材料，激活植物体内人参皂苷合成途径及其关键酶的表达量，针对表达量升高的CYP450加以探索研究。

Sun等对西洋参根进行高通量测序，拼接、注

选取了属于CYP71释得到150个CYP450s。

[17]

家族和CYP85家族转录组水平最高的27个的CYP450s进行MeJA诱导实验。在根、

茎、叶和花组织中仅contig00248转录本与DS表达模式一致。contig00248转录本属于CYP716家族，在系统进化上与拟南芥CYP88家族较近。文章把contig00248转录本作为氧化达玛烷或原人参二醇的关键候选CYP450。

Luo等[27]对三七根进行高通量测序，拼接、注释得到174个CYP450s。选出转录组水平较高25个CYP450s，通过RACE扩增得到15个全长CYP450s。15个CYP450s通过系统进化树比较，发现有4个基因与CYP88D6聚为一亚类。其中Pn00158转录本与西洋参候选CYP450contig00248转录本具有极高相似性；有7个CYP450s属于CYP71家族，其中Pn02132转录本与CYP93E1的系统进化关系较近。文章认为Pn00158及Pn02132两个转录本是最有可

＊www.bioherbs.khu.ac.kr/；www.bioherbs.knu.ac.kr/ggrb/.

人参属植物中参与人参皂苷合成途径CYP450候选基因

No.of

CYP4509

No.ofunigene6,420

No.ofEST11,636

ReferencesJungetal.2003(Korea)

Material

P.ginseng

Root,rhizome,developingseed,invitroculturedseedling,andsoil-grownseedlingshoot

P.ginsengHairRoot（MeJAtreated）P.ginsengLeafP.ginsengRoot

P.quinquefoliusFlower,Root,LeafP.quinquefoliusRootP.notoginsengRoot

P.ginsengRoot（MeJAtreated）P.ginsengDatabase

2541331415017453116

1,4541,56731,7413,34931,08830,8522,96699,568

3,1342,896

Choietal.2005

(Korea)Kimetal.2006

(Korea)

217,529Chenetal.2010

(China)4,719209,747188,1854,140331,430

Wuetal.2010

(China)Sunetal.2010

(China)Luoetal.2010

(China)Hanetal.2011

(Korea)Balusamyetal.2011(Korea)

1180〔WorldScienceandTechnology/ModernizationofTraditionalChineseMedicineandMateriaMedica〕

世界科学技术—中医药现代化★专题讨论之一：中药资源可持续利用的技术研究

能参与人参皂苷合成的候选CYP450。

Balusamy等[30]对现有人参EST数据库＊中全部EST序列进行去冗余、拼接及注释等生物信息学处理，共得到116个预测CYP450s；通过氨基酸的序列相似性比对和建立系统发育树，预测了这些CYP450s分属于4个clans，22个家族，并依据国际CYP450命名原则对其命名。结合组织特异性表达模式与MeJA诱导实验结果，使用荧光实时定量PCR方法检测不同材料中候选CYP450的表达量，提供了人参中较全面的CYP450s功能预测信息，为参与人参皂苷合成途径中的候选CYP450s做了很好的前期研究工作。

2.CYP716A47功能验证Han等[29]对MeJA诱导的人参根进行了转录组测序，获得分属11个家族的53个CYP450s。选择9个全长基因进行系统进化树比较，发现CYP716A47与苜蓿中获得验证的催化β-AS、erythrodiol的C-28位氧化的CYP716A12有49%同源性。后采用RT-PCR方法检测9个CYP450s在MeJA诱导人参根及过表达SS转基因人参根中的表达量，CYP73A100、CYP749A22和CYP716A473个基因响应MeJA诱导表达量上升；在两组SS转基因株系中与野生型对比，CYP749A22和CYP716A47表达量是被激活状态。根据以上筛选结果，作者选取CYP716A47作为主要候选基因，进一步进行功能验证并对其表达蛋白进行生物体内、体外活性检测。CYP450的表达多采用真核酵母表达系统，CYP716A47导入pYES2.1表达载体转染WAT21酵母菌株，采用LC/APCIMS技术检测其催化产物为原人参二醇，并用质谱技术对该产物解谱分析，与原人参二醇m/z一致。确定CYP716A47在酵母WAT21中表达蛋白的催化产物为原人参二醇（实验设置对照组）。体外活性检测，采用GC/MS分析CYP716A47表达蛋白的催化产物同样为原人参二醇（实验设置对照组）。最后作者在酵母中成功共表达DS与CYP716A47，重现了人参皂苷合成途径中达玛烷原二醇到原人参二醇的路径。该文首次鉴定了达玛烷型人参皂苷合成途径中催化达玛烷原二醇到原人参二醇的C-12位羟基化的CYP450，推进了人参皂苷生物合成途径的研究。

3.CYP450研究存在的主要问题人参属药用植物中对CYP450进行家族分类及功能鉴定，仍有许多限制因素。人参属植物基因组信息未知，只能从转录组水平获得CYP450的表达情

水稻和况，相比已知基因组信息的模式植物如苜蓿、拟南芥中对CYP450的研究更为困难[31~33]。

转录组测序材料的选取与转录组测序质量的优劣都影响CYP450的挖掘。Chen等对11年生人参进行高通量测序，获得丰富的转录组信息，但未发现人

说明在11年生人参参皂苷合成途径中的限速酶DS，

中人参皂苷合成并不活跃。CYP450的发现也明显少于相同测序方法下同属植物西洋参和三七中所发现的CYP450s。相反的，采用MeJA处理植物材料，可激活其人参皂苷合成途径和关键酶的表达量，与对照试验相比表达量升高的CYP450s更有可能参与人参皂苷合成途径。

在模式植物苜蓿、拟南芥中已建立突变体库和转基因体系，这些实验方法极大地促进CYP450s功在人参属植物中构建突变体库和转基因能的鉴定[34]。

株系，将是研究CYP450功能的有力手段，人参SS转基因株系有效地验证了CYP716A47的功能[29]。此外，蛋白异源表达是验证基因功能普遍使用的方法。目前，鉴定CYP450功能多采用酵母真核表达系统进行蛋白表达，再在体外催化反应中对其催化产物进行相关化学检测，分析底物的变化与产物的结构与含量，从而确定CYP450行使何种催化功能。但在对人参皂苷下游合成途径并未全部明晰的情况下，相应底物与产物的获得有一定难度，成为验证CYP450功能的又一制约因素。

三、总结与展望

近年来，人参皂苷合成途径的研究一直是植物次生代谢领域的研究热点。植物cDNA文库的构建、测序方法的进步、生物信息学的应用和CYP450特异性表达模式的检测等都大大加快了筛选参与人参皂苷合成途径的CYP450s的研究进程。从人参属植物人参、西洋参和三七的转录组的高通量测序结果中筛选了CYP450候选基因，为后续鉴定CYP450s功能提供了研究基础。人参SS转基因株系的获得、DS导入酵母进行异源表达的成功、CYP716A47催化达玛烷原二醇到原人参二醇C-12位羟基化的发现等进展，都极大地促进了人参皂苷生物合成的研究。深入研究CYP450s的功能对阐明人参皂苷合成途径是极为重要的，这将为今后在微生物中重建人参皂苷合成途径、并通过基因工程手段获得高含量人参皂苷奠定基础。

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2012第十四卷第一期★Vol.14No.1

Nelson等[5]通过生物信息学方法对266种植物的基因组、转录组等（包括11个已知全基因组物种）

信息进行分析，命名了5100条CYP450s序列。人参中未知功能CYP450s与已命名的CYP450s进行系统

进化关系比较[4]，将有助于对人参属药用植物中CYP450s的进行家族分类及功能鉴定。对人参属药用植物中的候选CYP450s进行家族分类和进化比较，是快速从已有数据中挖掘CYP450s的重要手段。此外，转录组测序材料的选择、测序质量的优劣、建立人参皂苷合成途径上游关键酶的转基因株系等均是后续研究CYP450功能的关键因素。

参考文献

1

ChappleC.Molecular-geneticanalysisofplantcytochromeP450-de－pendentmonooxygenases.AnnuRevPlantPhysiol.,PlantMolBiol,1998,49∶311~343.2345

SchulerMA,Werck-ReichhartD.FunctionalgenomicsofP450s.AnnuRevPlantBiol,2003,54∶629~667.

CoonMJ.CytochromeP450:nature'smostversatilebiologicalcatalyst.AnnuRevPharmacolToxicol,2005,45∶1~25.

NelsonDR.ProgressintracingtheevolutionarypathsofcytochromeP450.BiochimBiophysActa,2011,1814(1)∶14~18.

Nelson,DR,KoymansL,KamatakiT.etal.P450Superfamily:updateonnewsequences,genemapping,accessionnumbersandnomencla－ture.Pharmacogenetics,1996∶6(1),1~41.

6李方元.中国人参和西洋参.北京:中国农业科学出版社,2002∶480~

494.78

KimDS,ChangYJ,ZedkU,etal.DammaranesaponinsfromPanaxginseng.Phytochemistry,1995,40∶1493~1497.

TungNH,SongGY,ParkYJ,etal.TwonewdammaranetypesaponinsfromtheleavesofPanaxginseng.ChemPharmBull,2009,57∶1412~1414.9

BriskinDP.Medicinalplantsandphytomedicines.Linkingplantbio－chemistryandphysiologytohumanhealth.PlantPhysiol,2000,124(2)∶507~514.

10WangCZ,YuanCS.Potentialroleofginsenginthetreatmentofcol－

orectalcancer.AmJChineseMed,2008,36(6)∶1019~1028.

11ParkJ,RheeD,LeeY.Biologicalactivitiesandchemistryofsaponins

fromPanaxginsengC.A.Meyer.PhytochemistryRev,2005,4(2)∶159~175.

12LiangY,ZhaoS.Progressinunderstandingofginsenosidebiosynthesis.

PlantBiol,2008,10(4)∶415~421.

13MeesapyodsukD,BalsevichJ,ReedDW,etal.Saponinbiosynthesisin

Saponariavaccaria.cDNAsencodingbeta-amyrinsynthaseandatriterpenecarboxylicacidglucosyltransferase.PlantPhysiol,2007,143(2)∶959~969.

14AchnineL,HuhmanDV,FaragMA,etal.Genomics-basedselection

andfunctionalcharacterizationoftriterpeneglycosyltransferasesfrom

themodellegumeMedicagotruncatula.PlantJ,2005,41(6)∶875~887.15SekiH,OhyamaK,SawaiS,etal.Licoricebeta-amyrin11-oxidase,a

cytochromeP450withakeyroleinthebiosynthesisofthetriterpenesweetenerglycyrrhizin.ProcNatlAcadSciUSA,2008,105(37)∶14204~14209.

16ShibuyaM,HoshinoM,KatsubeY,etal.Identificationofbeta-amyrin

andsophoradiol24-hydroxylasebyexpressedsequencetagminingandfunctionalexpressionassay.FEBSJ,2006,273(5)∶948~959.

17SunC,LiY,WuQ,etal.Denovosequencingandanalysisofthe

AmericanginsengroottranscriptomeusingaGSFLXTitaniumplatformtodiscoverputativegenesinvolvedinginsenosidebiosynthesis.BMCGenomics,2010,11∶262.

18吴琼，周应群，孙超，等.人参皂苷生物合成和次生代谢工程.中国生

2009，29(10)∶102~108.物工程杂志，

19WuQ,SongJ,SunY,etal.TranscriptprofilesofPanaxquinquefolius

fromflower,leafandrootbringnewinsightsintogenesrelatedtogin－senosidesbiosynthesisandtranscriptionalregulation.PhysiolPlant,2010,138(2)∶134~149.

20AliMB,YuKW,HahnEJ,etal.Methyljasmonateandsalicylicacid

eliciationinducesginsenosidesaccumulation,enzymaticandnon-enzy－maticanti-oxidantinsuspensionculturePanaxginsengrootsinbiore－actors.PlantCellRep,2006,25∶613~620.

21LeeMH,JeongJH,SeoJK,etal.Enhancedtriterpeneandphytosterol

biosynthesisinPanaxginsengoverexpressingsqualenesynthasegene.PlantCellPhysiol,2004,45(8)∶976~984.

22HanJY,InJG,KwonYS,etal.Regulationofginsenosideandphytos－

terolbiosynthesisbyRNAinterferencesofsqualeneepoxidasegeneinPanaxginseng.Phytochenmistry,2010,71(1)∶36~46.

23TansakulP,ShibuyaM,KushiroT,etal.Dammarenediol-IIsynthase,

thefirstdedicatedenzymeforginsenosidebiosynthesis,inPanaxgin－seng.FEBSLetters,2006,580∶5143~5149.

24DavidN,DanieleWR.AP450-centricviewofplantevolution.PlantJ,

2011,66∶194~211.

25JungJD,ParkHW,HahnY,etal.Discoveryofgenesforginsenoside

biosynthesisbyanalysisofginsengexpressedsequencetags.PlantCellRep,2003,22(3)∶224~230.

26ChenS,LuoH,LiY,etal.454ESTanalysisdetectsgenesputatively

involvedinginsenosidebiosynthesisinPanaxginseng.PlantCellRep,2011,30∶1593~1601.

27LuoHM,SunC,SunYZ,etal.AnalysisofthetranscriptomeofPanax

notoginsengrootuncoversputativetriterpenesaponin-biosyntheticgenesandgeneticmarkers.BMCGenomics,2011,12∶S5

28ChoiDW,JungJD,YoungIH,etal.Analysisoftranscriptsinmethyl

jasmonate-treatedginsenghairyrootstoidentifygenesinvolvedinthebiosynthesisofginsenosidesandothersecondarymetabolites.PlantCellRep,2005,23∶557~566.

29HanJY,KimHJ,KwonYS,etal.ThecytochromeP450enzyme

CYP716A47

catalyzes

the

formation

of

protopanaxadiol

from

dammarenediol-IIduringginsenosidebiosynthesisinPanaxginseng.PlantCellPhysiol,2011,52(12)∶2062~2073.

1182〔WorldScienceandTechnology/ModernizationofTraditionalChineseMedicineandMateriaMedica〕

世界科学技术—中医药现代化★专题讨论之一：中药资源可持续利用的技术研究

30DeviBS,KimYJ,SathiyamoorthyS,etal.Classificationandcharacter－

izationofputativecytochromeP450genesfromPanaxginsengC.A.Meyer.Biochemistry,2011,76(12)∶1347~1359.

31YoungND,DebelleF,OlaroydGE,etal.TheMedicagogenomepro－

videsinsightintotheevolutionofrhizobialsymbioses.Nature,2011,480(7378)∶520~524.

32BeneditoVA,Torres-JerezI,MurrayJD,etal.Ageneexpressionatlas

ofthemodellegumeMedicagotruncatula.PlantJ,2008,55∶504~513.33AchnineL,HuhmanDV,FaragMA,etal.Genomics-basedselection

andfunctionalcharacterizationoftriterpeneglycosyltransferasesfromthemodellegumeMedicagotruncatula.PlantJ,2005,41∶875~887.34TadegeM,WenJ,HeJ,etal.Large-scaleinsertionalmutagenesisusing

theTnt1retrotransposoninthemodellegumeMedicagotruncatula.PlantJ,2008,54∶335~347.

AdvancesintheStudyofCYP450InvolvedinGinsenosideBiosynthesisNiuYunyun1，LuoHongmei1，HuangLinfang1，ChenShilin1，HeShunzhi2

(1.NationalEngineeringLaboratoryforBreedingofEndangeredMedicinalMaterials,

InstituteofMedicinalPlantDevelopment,ChineseAcademyofMedicalSciences&PekingUnionMedicalCollege,

Beijing100193,China;

2.DepartmentofPharmacy,GuiyangCollegeofTraditionalChineseMedicine,Guiyang550002,China)

Abstract：CytochromeP450（CYP450s）,asuperfamilyofmonooxygenase,playscriticalrolesinbiosynthesisofplantsecondarymetabolites(e.g.triterpenes,alkaloids,sterols).ThespecificCYP450sareinvolvedinthereactionsofoxidationandhydroxylationinginsenosidebiosynthesis.SeveralcandidateCYP450sthatmightbeinvolvedinginsenosidebiosynthesishavebeendiscoveredbythenextgenerationsequencingtechnologyandbioinformaticanaly-sisinpreviousstudies.Furthermore,themolecularfunctionofacandidateCYP450(CYP716A47)hasbeenidenti-fied,whichpromotesthestudyofginsenosidebiosynthesisgreatly.IdentificationofCYP450swillbeapromisingwaytoproduceginsenosidesusinggeneticengineering.ThisarticlesummarizedginsenosidebiosynthesispathwaybrieflyandreviewedrecentadvancesofthefunctionofCYP450srelatedtoginsenosidesbiosynthesis.Thesepro-gresseswillprovideafoundationforexploringthemechanismofginsenosidebiosynthesis.Keywords：CytochromeP450monooxygenases；Ginsenosides；Biosyntheticpathway

（责任编辑：李沙沙

张志华，责任译审：王

瑀）

〔WorldScienceandTechnology/ModernizationofTraditionalChineseMedicineandMateriaMedica〕1183

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