Estudio sobre Centella Asiatica Triterpenes

CentellaAsia(L.) Urb. tambiénConociduncomo centellunasiatica,Plantunde herradura, planta de herradura, etc. Es una planta perenne perteneciente a la familia Apiaceae. Su hierba entera seca se utiliza en la medicina y tiene el efecade eliminar el calor y la humedad, desintoxicy reducir la hinchazón. Está ampliamente distribuida en China, concentrándose principalmente en la zona sur del río Yangtsé [1]. CentellaAsiaes rica en componentes químicos como triterpenoides, flavono, poliacetilenos y aceites esenciales. Entre estos, los componentes triterpenoides como el ácido asiático, ácido madecassic, asiaticoside, y madecassoside son considerados como sus principales sustancias bioactivas (figura 1).tienen efectos neuroprotectores, cicatride heridas, antiinflamatorios, antioxidantes, anti-envejecimiento, antialérgicos, y son ampliamente utilizados en el tratamiento de enfermedades de la piel como quemaduras en la piel, úlceras, psoriasesy esclerodermia, así como en la industria de la belleza para la eliminación del acné, calm, eliminación de pecas y blanque, Y anti-envejecimiento [2-4]. Por lo tanto, centellaAsiaes ampliamente utilizado en la preparación de aditivos farmacéuticos y cosméticos y es un importante recurso de plantas silvestres.

Los componentes triterpenoidasiaticosideY la madecassoside son los componentes marcadores de CentellaAsiaen la edición 2020 de la farmacopea China, y su contenido total debe ser no inferior a 0,8% [5]. El contenido de los compuestos mencionados anteriormente varía mucho en CentellaAsiade diferentes orígenesy períodos de cosecha [6], lo que resulta en una calidad inestable de los recursos de las plantas de Centellaasiatica. Además, debido a la extracción ilimitada de los recursos silvestres de Centellaasiatica, junto con las limitaciones de las condiciones y los recursos de cultivo artificiales, así como la baja eficiencia de extracción de las saponinas triterpenoides como asiaticoside y madecassoside y la complejidad de sus estructuras químicas, el nivel actual de producción todavía no puede satisfacer la demanda del mercado mundial de componentes triterpenoides Centellaasiatica, lo que limita su aplicación en la alimentación, la industria farmacéutica, E industrias cosmé[7-8].

La biología sintética y la reconstrucción heteróloga de las vías de biosíntesis son estrategias eficaces para resolver el problema de los productos vegetales naturales complejos. Los investigadores hanutilizado con éxito la biología sintética para obtenerSaponarioside B de CentellaasiaticaQS-21, coadyuvde la vacuna QS-21, sojaA,calcósido E,ginsenósidos y otras saponinas triterpenoides [9-12]. Por lo tanto, este estudio organizó sistemáticamente la ruta biosintética de los triterpenoides de CentellaAsiay los genes clave en su ruta metabólica, y analizó el progreso y las perspectivas de regulación metabólica y biosíntesis heteróloga de los mencionados triterpenoides de Centellaasiatica, con el fende promover aún más la investigación relacionada con la biosíntesis, la producción industrial y el desarrollo de productos funcionales de los triterpenoides de Centella asiatica.

1 Centella Asiatriterpenoidesaponinasytheir pharmacoactividades(en inglés)

Las saponinas triterpenoides son compuestos naturales con un esqueleto triterpenoide de seis unidades de isopreno (C5H8) a las que se unen una o más fracciones de azúcar u otros grupos [13].Centella asiatica's triterpenoidsSon sus principales ingredientes activos. Hasta la fecha, más de 40 compuestos triterpenoides han sido exitosamente aislados e identificados estructuralmente de Centella asiatica. Estos compuestos se clasifican principalmente como de tipo ursano-tipo y de tipo oleanano [14]. Las saponde triterpenoides contienen agliconas y glucósidos. Las agliconas en Centella Asiason principalmente ácido asiático, ácido madecásico, ácido arjunólico, ácido terminólico, ácido madasiático, ácido lsothankúnico, ácido isoasiático, etc.[14]. En las saponinas triterpenas, el grupo hidroxilo en C-28 de la aglicona está generalmente vinculado a una cadena de azúcar con diversas estructuras a través de un enlace éster para formar un glicósido éster [15].

El contenido más alto esAsiaticoside, Madecassoside,y asiaticoside B (asiaticoside B), que puede representar el 80% o más del contenido total de asiaticoside[16]. El ácido Centella asiaticay el ácido hidroxicentella asiatica son saponinas triterpentipo ursan. La posición C-28 está vinculada a una sola glucosa para formar el monosacárido glucósido quadranoside Ⅳ y centellosido C. la posición C-28 está vinculada a la glucosa-glucosa para formar el disacárido asiaticosido E y centellasaponenB,y la glucosa-glucocose-rhamnose vinculada a C-28 como trisacáridos asiaticosido y asiaticosido E. el ácido arjunólico y el ácido arjunic son saponinas de tipo oleanano triterpénico. La glucosa simple ligada unc-28 (arjunoglucosideII, chebuloside Ⅱ), disacárido (asterbatanoside B, centellosido D), y la cadena de glucosa-glucose-rhamosa (scheffoleoside A,asiaticoside B) son los correspondientes isómeros de monosacárido, disacárido y trisacárido del ácido asiático y ácido madecassico, respectivamente. Hay un gran número de isómeros de la estructura de ursany oleanano en el ácido asiático, que tienen propiedades físicas y químicas muy similares. Es difícil separar los isómeros usando condiciones cromatográficas comunes.

Por lo tanto, los investigadores suelen añadir una cierta concentración de − -ciclodextrina (− -CD) o − -ciclodextrina (− -CD) a la fase móvil. Usando sus características de ser hidrofílico en el exterior y lipofílico en el interior, los isómeros están incrusten él, y la complejación de inclusión causa diferentes obstáculos estéricos, permitiendo así que los isómeros sean separados con diferentes tiempos de retención [17-19]. Además, además de los triterpenpentacíclicos y sus glucósi, también hay algunas saponinas triterpénicas tetracíclic, como el SFt3 de notoginsenósido, SFt4 de notoginsenósido, y otras saponde triterpétetrde tipo dammarano [20-21]. El autor ha resumido elTriterpenoid components deCentella asiatica (en inglés)Las fórmulas estructurales se pueden obtener de SCI Finder (https://scifinder-n.cas.org/).

elTriterpenrico contenido de saponina de Centella asiaticaLe confiere una amplia gama de actividades farmacológicas, como antineurodegener, antidepresivo y ansiolítico, antiepilepsia, etc., y tiene un buen efecto en el tratamiento de enfermedades metabólicas, respiratorias, digestivas, etc., especialmente en el tratamiento de enfermedades relacionadas con la piel [2]. El extracto de Centella asiatica y sus triterpentienen cierto efecto terapéutico y de alivio sobre el acné, la calvicie, el vitiligo, la dermatitis atópica, la cicatri, la reparación de la cicatriz, etc. [22]. Los investigadores han encontrado que el ácido asiático, ácido madecassic, asiaticoside, y madecassoside en el extracto de centella asiatica tienen ciertas capacidades de absorción transdérmica y no son tóxicos. Han sido añadidos a diversos preparados para tratar enfermedades de la piel [22]. Los hidrogeles que contienen extracto de Centella asiatica y membranas de gelatina electrohilpromueven la cicatride heridas al afectar la proliferación de fibroblay la síntesis de colágeno, y muestran una tasa de cicatrimás rápida que las formulno tratadas [23-24].

El ácido asiático puede reducir significativamente la expresión de factores de respuesta inflamatoria como TNF-a e IL-1 −, así como la expresión de factores locales de respuesta inmune como IgE, inhibide hiperqueratinización, mastocitos e infiltrde células inflamatorias [25]; El ácido hidroxicentella asiática puede reducir la expresión de citocinas pro-inflamatorias IL-1b y TLR2, promover la secreción de AQP3, LOR e IVL por queratinocide de HaCaT y la secreción de ácido hialurónico por fibroblade piel humana, mostrando un gran potencial terapéutico para la dermatitis atópica [26].El extracto de Centella asiatica tiene efectos significativos en el envejecimiento anti-pielAnti-oxidy mejora la hidratde la barrera cutánea. También reduce la pigmentación de la piel y mejora la vitalidad de la piel. Se añade a varios productos para el cuidado de la piel y productos de belleza y tiene grandes perspectivas de mercado [27].

JIANG H etAl.[28] confirmaron que asiaticoside trata significativamente el fotoenvejecimiento de la piel al inhibide las vías de señalización ROS y TGF- ≥ 1/Smad para ralentiel fotoenvejecimiento. El extracto de Centella asiatica puede combatir eficazmente el envejecimiento de la piel mejorando la vitalidad celular, estabilila longitud de los telómeros, e inhibiendo la acumulación de sustancias de glicación [29]. Hydroxy asiaticoside puede mejorar eficazmente la hidratde la piel mediante la mejora de la expresión de acuaporina 3 y la secreción de ácido hialurónico, mejorando así eficazmente la hidratde la piel [26]. Además,El extracto complejo de Centella asiatica reduce eficazmente el daño a la pielY pigmentación, y muestra efectos de iluminación y regeneración. La saponina de Centella asiática aumentó significativamente la actividad de la dismutasa de superóxido y la expresión del factor de crecimiento endotelial vascular en experimentos con ratas, optimila microcirculación, mejora la vitalidad de la piel, e inhila la traducción del ARNm de tirosinasa y la Unión de MITF al ADN, reduciendo la producción de melanina y la expresión del gen de tirosinasa, combatieficazmente la pigmentación. En resumen, los estudios anteriores han destacado el potencial de aplicación médica y cosmética de Centella asiatica extract en la protección y reparación de la piel.

2 acumulación de saponpentriterpenen en Centella asiatica

Los metabolisecundarios acumulados en las plantas no sólo son sustancias necesarias para su propio crecimiento, sino también una parte importante del sistema de defensa de la planta contra los ataques de patógenos y el estrés ambientAl.Debido a sus significativas actividades biológicas, cada vez más metabolisecundarios vegetales son descubiertos y usados como ingredientes farmacéuticos y aditivos alimentarios. El proceso de acumulación se ve significativamente afectado por diversos factores, como la genética, las diferencias individuales, los factores ambientales, el tiempo de cosecha, etc. elContenido de asiaticoside y madecassoside en Centella asiaticaCoseen diferentes momentos varía mucho. Liu Xiaoqi etAl.[72] analizaron Centella asiatica cosechen en 12 meses del año y encontraron que el contenido de materia seca, el contenido de hojas y el contenido de asiaticosido y madecassoside en las hojas de Centella asiatica cosechde julio a septiembre fueron significativamente más altos durante todo el año, y la cantidad total cosechde marzo a mayo fue significativamente mayor que la cosechde noviembre a enero.

Wan Lingyun etAl.[73] estudiaron laComposición de las hojas de Centella asiaticaCon edades de 10, 20, 30 y 40 días, y detecdetec14 saponinas triterpenque que mostraron diferencias significativas en las diferentes etapas de crecimiento. Han Xiaoyang etAl.encontraron el contenido de asiaticoside y madecassoside en las raíces, taly hojas de Centella asiatica. Los resultados mostraron que la acumulación de estos dos compuestos en diferentes partes fue similar, con el mayor contenido en las hojas, seguido por los tallos y raíces. También se encontró que el contenido de asiaticoside era ligeramente más alto que el de madecassoside en diferentes partes [74]. En el análisis de metabolomé de diferentes partes de las raíces, taly hojas de Centella asiatica, el contenido de asiaticosido en las hojas fue significativamente mayor que en los tal, seguido por los tal, y el más bajo en las raíces [75].

elContenido de ingredientes activos (ácido aspártico, ácido hidroxaspártico y sus saponinas) en Centella asiaticaDe diferentes orígenes varía mucho [76]. En un estudio de muestras de plantas enteras de Centella asiatica de la India, el contenido promedio de asiaticosidos de la mayoría de las muestras fue de aproximadamente 3 mg·mL-1 DW, el contenido de hidroxiasiaticosidos fue de 15 a 20 mg·mL-1, y el contenido total de triterpenoides fue de aproximadamente 30 mg·mL-1 DW [77]. Se probó Centella asiatica de Malasia y se encontró que tiene el mayor contenido de triterpenoides en las hojas, con una fracción de masa de asiaticoside de 11,5 mg·mL-1 DW y madecassoside de 16,5 mg·mL-1 DW [76].

elContenido de triterpenpentacíclicos en toda la hierba de Centella asiaticaEn Tailandia varía con el sitio de cultivo y el período de cosecha, y el mayor contenido total de triterpenos pentacíclicos es 37.2 mg·mL-1 DW [15]. Un estudio examinó el contenido de asiaticoside, así como sus aglicones. Se encontró que los cuatro triterpenoides pentacíclicos anteriores estaban altamente acumulados en las hojas y casi existían en forma de glucósidos [10]. Al mismo tiempo, el contenido de los cuatro componentes anteriores en Centella asiatica recogido en marzo, julio y diciembre de Trang, Songkhla, Phatthalung, Nakornsrithammarat, Ratchaburi y otros lugares en Tailandia, el contenido de los cuatro componentes anteriores se detectó en Centella asiatica recogido en marzo, julio y diciembre. Se encontró que la proporción de glucósidos y agliconas varía mucho entre los diferentes lugares de cosecha y épocas de cosecha [10]. La luz es uno de los principales factores ambientales que afectan la acumulación de metabolisecundarios en las plantas. Huang Yanfen etAl.[78] estudiaron los efectos de diferentes cualidades de la luz LEDen el crecimiento de Centella asiatica y el contenido de asiaticoside y madecassoside. Encontraron que la cultura de la luz roja es beneficiosa para el crecimiento de Centella asiatica y la acumulación de la producción total de asiaticoside, y la luz roja y azul (7:3) es beneficiosa para la formación y acumulación de contenido de asiaticoside y madecassoside.

Aunque el contenido deTriterpenoid saponins enCentella asiaticaEstos compuestos son más altos en las hojas, seguidos por los tal, y las raíces de toda la planta tienen un contenido muy bajo, que es casi lo mismo que los resultados de investigaciones anteriores, lo que indica que las sapontriterpenoides de Centella asiatica tienden a ser sintetizespecíficamente y acumulados en las hojas, lo que también es consistente con las partes medicinales. Además, estos factores también afectan la proporción del contenido de saponinas triterpénicas y glucósidos en Centella asiatica, lo que puede afectar la eficacia de los extractos de Centella asiatica, debido a que el ácido asiático y el ácido madecassico tienen una mayor actividad antiinflamatoria que los asiaticosidos y madecassosidos [79], mientras que los asiaticosidos y madecassosidos tienen una buena actividad cicatride heridas.

3 Biosynthetic pathway deasiaticoside triterpenoid saponins

elLas saponinas triterpenoides en Centella asiatica se dividen en ursaney oleanane saponinas[7]. Asiaticoside y madecassoside pertenecen al tipo estructural ursane saponentriterpenoide. El precursor de los componentes triterpenoides, pirofosfato de farnesilo (FPP), se deriva principalmente de la vía del mevalon(MVA), con una pequeña proporción derivada de la vía del fosfato de metileritritol (MEP) [81]. FPP se deriva principalmente de la vía del mevalonato (MVA), y en menor medida de la vía del fosfato de metileritritol (MEP) [81-82]. FPP es catalizada por squalene sintetasa (SQS) para formar squaleno, que luego es convertido por squalene epoxidase (SQE) a 2,3-oxidosqualeno, y finalmente cicpor oxidosqualeno ciclases (OSC) para formar − -amireny − -amiren[83-85]; Las enzimas P450 CYP716A83/CYP716A86 se oxidan sucesivamente en C-28 para formar el ácido ursólico ácido ursólico y los esquede ácido oleanólico, respectivamente [86].

El ácido ursólico es hidroxilen las posiciones C-2 y C-23 por CYP714E19 y CYP716C11 para formar centellosido, que luego es hidroxilen la posición C-6 por CYP714E41 para formar centellosido de hidroxilo [86-87].Ácido asiático y ácido madecassicSon glicosilados en C-28 por UGT73AD1 OUGT73AH1 O UGT1 para formar el correspondiente ácido asiático monoglucósido (2α,3β,23α -trihidroxiurs-12-ene-28-oic acid-28-O- - -d-glucopyranósido) y ácido hidroximátrico monoglucósido (ácido madecassico monoglucósido,2 β, 3α,6β,23 β -tetrahidroxiurs-12-en-28-oic acid-28-O- - -d-glucopyranósido) [88-90] (figura 2).

Recientemente, el equipo de Zhou Jingwen en la universidad de Jiangnan obtuvo la expresión de UGTs candidatos por transcriptoma análisis deDiferentes partes de Centella asiaticaIncluyendo raíces, taly hojas. Combinados con reacciones enzimenvitro, analizaron y obtuvieron diglucosidos de ácido asiático (2 α,3 β, 23 α -trihidroxiurs-12-ene-28-oic acid-28-O- - -D-glucopyranoyl(1 − 6)-O- - -D-glucopyranoside) glucosiltransferasas (CaUGT73C7 y CaUGT73C8) y rhamnosiltransferasas (CaRRT1~5) que producen diglucosidos de ácido asiático y ácido asiático, fueron los primeros en dilucidar la vía biosintética de asiaticoside [91].

Poco después, sobre la base de los datos del transcriptoma asiaticoside y aprovechando la especificidad espacial de la acumulación deEn los Estados miembros de la Unión europeaUtilizando el análisis de coexpresión, se identificó con éxito CaUGT3 y CaUGT4, que están involucrados en la síntesis de las características C-28 cadenas glicosilde de asiaticoside y madecassoside. CaUGT3 carga la segunda glucosa de la característica cadena glicosilen de una manera de enlace 1 − 6, catalizando sus glucósimonosacáripara ser diglucóside de ácido madecassico y diglucóside de ácido hidroximadecassico (diglucóside de ácido madecassico,2 −,3 −,6 −,23 − -tetrahidroxiurs-12-en-28-o-glucopyranoil (1 − 6)-O- − -D-glucopyranoside), y luego se añadió la tercera ranosa de la cadena de azúcar característica para formar asiaticosido y madecassosido bajo la acción de CaUGT4 Con 1 − 4 Vinculación.

El equipo de investigación utilizó la predicción de la estructura de proteínas, acoplmolecular, y experimentos de mutagénesis dirigidos al sitio para encontrar que los dos aminoácidos adyacentes responsables de la fijación del grupo C-5 del donante de azúcar son esenciales para la selectividad del donante glicosil de CaUGT3 y CaUGT4 [74]. Los dos estudios anteriores dilucidaron por completo las vías biosintéticas del ácido asperulosidico y la madecassoside, llenlas lagunas en la dilucidación de las vías biosintéticas deÁcido asperulosidico y madecassosideY sentando las bases para la subsecuente síntesis in Vitro vitrode estos valiosos triterpenoides usando biología sintética.

El ácido oleanólico también puede ser hidroxilen las posiciones C-2 y C-23 por CYP714E19 y CYP716C11 para producir ácido arjunólico. En un reporte reciente, investigadores de la India descubrieron la ruta biosintética del ácido arjunólico. CYP716A233 y CYP716A432 Llevaron a cabo tres oxidaciones consecutivas de -damascenol para generar ácido oleanólico, y luego CYP716C88 y CYP716C89 llevaron a cabo hidroxilen posición c2-, y CYP714E107a y CYP714E107b llevaron a cabo hidroxilen posición C23 para generar ácido arjunólico [92]. Basado en la estructura, se especula que el ácido ajmálico es probable que sea hidroxilen en la posición C-6 por CYP714E41 para formar ácido terminólico. Las estructuras del ácido ursólico y ácido oleanólico son muy similares, diferencisólo en las posiciones de metilo de C-19 y C-20, por lo que se especula que pueden tener alguna catálisis biológica común.Scheffoleoside uny asiaticoside B, aislado de Centella asiaticaSe basan en ácido ajugólico y ácido terminólico, respectivamente, y tienen una única cadena de glucosa-gluco-rhamnose enlazen la posición C-28, similar en estructura a la de asiaticoside y madecassoside.

Debido a la naturaleza promiscua del sustrde glicosiltransferasas, puede ser infera partir de la información estructural yInformación de aislamiento de los compuestos de Centella asiaticaQue el ácido arjunólico y el ácido arúnico pueden ser catalizados por UGT73AD1/UGT73AH1/UGT1 para formar arjunoglucosido (−,  2 α,3 β, 23-trihidroxiyolean-12-en-28-oic acid-28-O- - -D-glucopyranoside), chebuloside β,2 Ⅱ, 3 α, 6β, 23-tetrahidroxiyolean-12-en-28 - OIC acid-28-O- - -D-glucopyranoside), Luego se añade un segundo grupo de glucosa en la posición C-28 por CaUGT73C7/CaUGT73C8/CaUGT3 para formar un asterbatanoside B (2 −,3 −, 23-trihidroxiyolean-12 -en-28-oic acid-28-O- − -D-glucopyranoside) y un centelloside D(2 −,3 −,6 −, 23-tetrahidroxilean-12-en-28-oic acid-28-O- − -d-glucopyranoilo (1 − catalizado por la rhamnosiltransferasa CaRRT1~5/CaUGT4 para producir los correspondientes trisacáridos scheffoleoside ay asiaticoside B. la vía de suposición todavía necesita ser más lejos Verificado experimentalmente para demostrar la ruta biosintética del ácido ajmálico y ácido ajmálico unscheffoleoside uny asiaticoside B.

4 regulación del proceso biosintético de la biosíntesis asiaticosida y heteróloga

Debido a la complejidad ambiental y las limitaciones geográficas, los métodos tradicionales, que se basan en la extracción directa de la planta original, han encontrado limitaciones significativas a escala industriAl.En particular, losCentella asiatica communities (en inglés)Prefieren crecer en áreas húmedas, y estas áreas son a menudo amenazadas por la contaminación de metales pesados y otros productos químicos nocivos, lo que puede hacer difícil el uso de muestras silvestres debido al contenido excesivo de metales pesados y microbi[93]. Además, tampoco la escala de Centella asiatica's el cultivo artificial ni sus reservas silvestres de recursos pueden satisfacer la creciente demanda de las industrias farmacéutica, química diaria y otras. En vista de esto, la tecnología de cultivo enVitro vitroha surgido como una alternativa innovadora y potencialmente poderosa. Puede cultivar Centella asiatica en una manera de gran escala y de alta calidad en un ambiente estable y uniforme, produciendo así eficientemente los metabolisecundarios requeridos y abriendo una nueva manera de obtener recursos de Centella asiatica [94-95].

Las técnicas de cultivo In vitro incluyen el cultivo de callos, el cultivo de raíces de cabello y el cultivo de células en suspensión. No sólo pueden preservar el germoplasma de Centella asiatica de alta calidad, sino también amplificarlo y propagarlo masivamente, o ser utilizados como biorreactores para obtener las saponinas triterpenoides objetivo [96]. PRASAD A etAl.[97]Obtuvo Centella asiaticaLos brotes se propagaron in vitro mediante la adición de Cu2+, NH4+-N:NO3--N, etc., para obtener brotes de Centella asiatica propagados in vitro, en el que la fracción de masa de asiaticoside aumentó de 5,3 mg·mL-1 DW a 8,9 mg·mL-1 DW. Además, los investigadores encontraron que el contenido de asiaticosidos también podría incrementarse ajustla concentración de sacarosa (7.2 mg·mL-1 DW). GANDI S etAl.[98] utilizaron callo asiático para producir (1,46 ± 0,06) mg·mL-1 FW de ácido asiático. El callo y las células de suspensión inducidas de la fuente sudafricana de Centella asiatica son ricas en saponinas triterpénicas, tales como ácido asiático con una fracción de masa de 1,5-2,5 mg·mL-1 DW, ácido madecásico con una fracción de masa de 1,5-3 mg·mL-1 DW, asiaticosido con una fracción de masa de 14-29 mg·mL-1 DW, y madecassoside a 13-28,4 mg·mL-1 DW [99].

Las demás:Centella asiatica cultivada en un biorreactor de 5 LPuede producir hasta 60,08 mg·mL-1 DW de madecassoside en condiciones óptimas de cultivo [100]. El cultivo de raíz peluda puede ser cultivado en un fermenty se utiliza comúnmente en la ingeniería metabólica y se considera un método eficaz para la producción de metabolisecundarios. KIMO T etAl.[101] aplic0,1 mmol · L-1 metiljasmonato (MeJA) como inducal al cultivo de raíz piloso de Centella asiatica, que produjo una gran cantidad de asiaticosido (7,12 mg·mL-1 DW), un contenido significativamente más alto que el del grupo de control. BAEK S etAl.[102] usaron un tratamiento de squaleno de 2,5 mmol ·L-1 y un tratamiento de piruvato de 5 mmol ·L-1 para mejorar la biosíntesis de triterpenoides diana en las raíces vellosas de Centella asiatica, las fracciones totales de masa saponpénica triterpénica fueron de 57,53 y 29,13 mg·mL-1 DW, respectivamente. Además, el equipo de investigación encontró que el contenido de saponpentriterpéproducido en cultivos de raíz pilosa de Centella asiatica tratados con 400 μmol·L-1 MeJA fue tan alto como 60.25 mg·mL-1 DW.

Además del cultivo In vitro, los investigadores a menudo utilizan el tabaco y la levadura como células de chasis para sintetizar de manera heterogénea los productos objetivo [103]. Profesor Zhou Jingwen&#El equipo de 39;s de la universidad de Jiangnan utilizó una cepa almacenada en el laboratorio de GAL80 knockout Saccharomyces cerevisiae como la cepa del chasis, sobreexpresando genes clave en la vía MVA y la vía de síntesis de squaleno para obtener una cepa con una producción de -amirin de 125,8 mg·L-1. Y luego introdujo los genes CYP716A12 y ATR1, y combinla relación de expresión CYP716A12:ATR1 y mejoró el suministro de acetil coenzima A y la regeneración de NADPH. Los niveles de producción en el frasco agitado de ácido erúcico y el fermentde 5 L alcanzaron 304,0 y 680,8 mg·L-1, respectivamente [104]. Usando una estrategia similar, el equipo obtuvo una fábrica de levadura de ácido ursólico con un rendimiento de 74.6 mg·L-1 [105]. Además, después de dilucidar laBiosynthetic pathway deasiaticoside (en inglés)El equipo diseñó metabólicamente Saccharomyces cerevisiae eliminando la glucosidegh1 que degrada los asiaticosidos e introduciendo enzimas clave de la vía. Después de una serie de modificaciones de ingeniería metabólica, la biosíntesis de novo de asiaticoside se logró en un fermentde 5 L,con un rendimiento de 772.3 μg·L-1. Esta es la primera vez que la vía completa para asiaticoside ha sido identificada y sintetizde novo en microorganismos [91].

Profesor Li Chun&#El equipo 39;s de la universidad de Tsinghua indujo al promotor a regular el paso limitante de la velocidad, mejoró la expresión de genes clave en la vía de síntesis de ácido oleanólico, amplió la piscina de precursores, reconstrula vía, y construyó un diploide para aumentar la producción de ácido oleanólico. Finalmente, una combinación de múltiples estrategias en un biorreactor de 100 L resultó en un rendimiento de ácido oleanólico de 4,07 g·L-1, que es el nivel más alto reportado hasta la fecha [106]. El equipo y Wang Ying&#El equipo 39;s del Instituto de tecnología de Pekín optimicitocromo P450 y CPRs, y luego ajustel suministro de acetil coenzima A y NADPH/NADH A través de la ingeniería de cofactores. Por último, el equipo utilizó bacterias diseñadas WN85 para la fermentación por lotes alimentados, y la producción de ácido ursólico alcanzó (2 300 − 180) mg·L-1, que es el mayor rendimiento de ácido ursólico sintetizpor microorganismos [107].

Después de SRIVASTAVAG etAl.[93] diludilucidó la vía biosintética del ácido ursólico en el árbol de ashwagandha, CYP714E107a/CYP714E107b, − -amyrin sinthase, CYP716C88, y CYP716A233, y el producto ajmalicine ácido puede ser detectado. El equipo de Irina Borodina en la universidad técnica de Dinamarca ha diseñado la levadura Saccharomyces cerevisiae para producir tres triterpenoides de plantas valiosas (ácido gineesteroico, ácido hidroxigineesteroico y ácido ajmalicina) a través de la fermentación. Entre los cuales el rendimiento de ácido ajmálico se incrementó a 9,1 mg·mL-1 DCW[108] mediante el intercambio del dominio N-terminal de CaCYP714E19p con el dominio N-terminal de la enzima citocromo P450. Los resultados de la investigación anterior proporcionan un rico suministro de precursores para la biosíntesis de asiaticoside y otras saponinas triterpensimilares, y proporcionan una valiosa referencia para la posterior síntesis heteróloga de estos componentes desde cero.

5 conclusión y perspectivas

Centella asiatica es una planta trepadora perenneEn la familia Apiaceae, que está ampliamente distribuida y ocupa una posición importante en la medicina tradicional China y la medicina ayurvédien la India. elShennong Bencao Jing (Shennong' clásico de Materia médica) afirma que Centella asiatica "trata la fiebre severa, úlceras y ántrax malignos, piel roja e inflamada, y fiebre con piel roja". La dinastía Song Su Shou Lai (Su Shou's Book) y Zheng Lei Ben Cao (Zheng Lei's Materia Medica) lo describen como "Centella asiatica, amargo, frío, no tóxico, adecuado para el tratamiento de la fiebre y enfermedades de la piel", lo que indica que Centella asiatica se ha utilizado para tratar enfermedades de la piel desde tiempos antiguos. Con el desarrollo de la farmacología, Centella asiatica se encontró para tener más actividades farmacológicas. Las abundantes saponde triterpenoides en Centella asiatica son ampliamente utilizadas en las industrias farmacéuticas y químicas, y sus actividades biológicas únicas han traído un progreso revolucionario a estas industrias. Sin embargo, el método tradicional de extraer directamente estas sustancias de las plantas se enfrenta a muchos desafíos, tales como baja eficiencia y alto costo. Mientras tanto, la síntesis química, aunque es una alternativa, a menudo se asocia con condiciones de reacción duras, complejidad operacional y contaminación ambiental, limitando su aplicación generalizada.

En contraste, las ventajas de la biología sintética en la producción deCentella asiatica triterpenoidsTales como el respeto al medio ambiente, una amplia gama de materias primas y una significativa rentabilidad, se destacan y lo convierten en un nuevo método para la obtención de estos compuestos. Con el vigordesarrollo de la biología sintética, este campo ha abierto caminos sin precedentes para la producción heteróloga y eficiente de productos naturales derivados de las plantas. Usando levadura y tabaco como "fábricas de células" y callo y raíces pilosas como biorreactores, los científicos han diseñado cuidadosamente y optimilas rutas metabólicas, demostrando un gran potencial y perspectivas para la biosíntesis de ingredientes activos naturales. En particular, el uso de estrategias de biología sintética para sintetizar heterólogamente asiaticoside en células de chasis de levadura no sólo tiene bajos costos de materia prima, sino también todo el proceso de preparación de la fermentación es seguro y controlable, sentando una base sólida para la producción a gran escala.

En los últimos años, laLa atención al extracto de Centella asiatica ha seguido aumentandoY la demanda mundial de ingredientes como asiaticoside es extremadamente alta. Por lo tanto, los investigadores se han comprometido a estudiar las variedades de Centella asiatica con alto contenido de triterpenoides y el uso de ingeniería metabólica y métodos de ingeniería genética para obtener los ingredientes activos objetivo. Aunque la estructura triterpenoide de Centella asiatica es compleja, con la integración y aplicación de tecnologías multi-ómicas como la genómica, transcriptómica y proteómica, su vía de biosíntesis ha sido gradualmente eluci, promoviendo así la biosíntesis de componentes triterpenoides en Centella asiatica. En la actualidad, aunque los glucóside Centella asiatica pueden ser sintetiza partir de Saccharomyces cerevisiae, el rendimiento es bajo, que todavía está lejos del nivel requerido para la producción industrial para reemplazar el proceso de extracción actual.

La síntesis total de saponinas triterpenoides utilizando Saccharomyces cerevisiae sigue siendo un gran reto. Dado que contiene un gran número de glucosidasque pueden interferir seriamente con la biosíntesis de saponinas triterpenoides, los investigadores han adoptado el método de noquear las glucosidasde Saccharomyces cerevisiae para mejorar el rendimiento, pero el efecto es todavía mínimo. En el futuro, puede ser posible elegir la levadura, otras bacterias microbidel chasis para la fermentación y la síntesis. El continuo avance de la tecnología multi-ómica, el mejoramiento molecular, la edición de genes, la ingeniería metabólica, la biología sintética y otras tecnologías se espera que desentrañcompletamente el misterio de laBiosíntesis de triterpenoides en Centella asiaticaAportando soluciones de materias primas más verdes, eficientes y sostenibles a las industrias farmacéutica y cosmética.

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