현재 글리코 시드 가수 분해 효소는 다양한 활성 글리코 시드 및 아글리콘의 제조 연구에 사용됩니다. 그중에서도 옥시 배당체에서 사포닌과 플라보노이드 배당체의 효소적 제조가 가장 광범위합니다. 과학 연구자들의 수년간의 노력 끝에 글리코 시드 가수 분해 효소는 활성 글리코 시드와 아글리콘의 제조에서 많은 만족스러운 결과를 얻었습니다.
1. 플라보노이드 배당체의 생체 전환
플라보노이드는 식물에 널리 분포하는 폴리페놀로, 대부분 배당체 형태로 존재합니다. 연구에 따르면 생물학적 활성을 가진 플라보노이드는 식용 식물에서 가장 중요한 활성 성분이며 간 보호, 항산화, 항종양 및 항바이러스와 같은 다양한 약리 활성을 가지고 있으며 그 활성은 구조와 밀접한 관련이 있는 것으로 밝혀졌습니다. 대부분의 플라보노이드 배당체는 소장 벽을 통해 혈액으로 들어가기 어렵고 생체 이용률이 낮기 때문에 천연 플라보노이드의 구조 변형은 현재 연구에서 뜨거운 감자가 되었습니다. 플라보노이드 배당체의 글리코실 그룹을 가수분해하기 위해 글리코사이드 가수분해 효소를 사용하는 것은 플라보노이드의 활성을 개선하는 효과적인 방법이 되었습니다(표 1). 일반적인 플라보노이드 배당체는 루틴, 헤스페리딘 및 나린진을 포함하며, 그 당 모이티는 일반적으로 루틴 (α-1,6 연결된 람노스와 포도당)과 새로운 헤스페로스 (α-1,2 연결된 람노스와 포도당)이므로 글리코사이드 가수 분해 효소는 주로 두 종류의 엑소 엑소 및 엔도 절제를 가수 분해합니다. 아스퍼질러스 니거와 아스퍼질러스 니둘란스에서 α-1,2 및 α-1,6 람노사이드 결합을 가수분해할 수 있는 α-람노시다아제를 분리하고 정제했습니다. 이 효소는 루틴, 나린진 및 헤스페리딘을 가수 분해하여 각각 이소퀘르세틴, 플루모사이드 및 헤스페레틴 글루코사이드를 생성할 수 있습니다. 아스퍼질러스 아큘레투스(Aspergillus aculeatus)와 클로스트리디움 스테코라리움(Clostridium stercorarium)에서 복제된 재조합 α-람노시다아제는 플라보노이드 배당체에서 람노스를 가수분해하는 활성도 가지고 있습니다. 위의 세 가지 플라보노이드 배당체의 가수분해를 위해 외글리코시다제 외에도 내글리코시다제도 많은 연구 보고가 있습니다. 페니실리움 루굴로섬, 페니실리움 데쿰벤[과 파고프리 허브에서 분리 및 정제된 디글리코시다제와 아스퍼질러스 니거에서 복제된 재조합 루티나제는 루틴을 가수분해하여 더 나은 항산화 활성을 가진 케르세틴을 생성할 수 있습니다. 나린기나제는 나린진을 가수분해하여 나린진을 생산할 수 있는 아스퍼질러스 니거 BCC 25166에서 분리 및 정제할 수 있습니다. 아스퍼질러스 니거 1344의 나린기나제는 나린진과 루틴을 동시에 가수분해하여 각각 나린진을 생산할 수 있습니다. 위안과 케르세틴은 가수분해할 수 있지만 헤스페리딘은 가수분해할 수 없습니다. 아크레모늄 속 디글리코시다제 DSM24697과 악티노플란스 미스리엔시스는 헤스페리딘의 새로운 헤스페리딘을 가수분해하여 고활성 헤스페레틴 제품을 생산할 수 있습니다.
표 1. 글리코시다아제에 의한 플라보노이드 배당체의 생체 변환
제품
기판
반응
유기체
이소퀘르시트린, 프루닌,
루틴, 나린진,
α-람노시다제
아스페르길루스 니거
헤스페레틴 글루코사이드
헤스페리딘
α-람노시다제
아스페르길루스 니둘란스
α-람노시다제
아스페르길루스 아큘라투스
α-람노시다제
클로스트리디움 스테코라륨
퀘르세틴
루틴
β-루티노시다제
페니실륨 루굴로섬
퀘르세틴
루틴
β-글리코시다제
페니실륨 데쿰벤스
퀘르세틴
루틴
β-헤테로디사카리다제
파고프리 허브
퀘르세틴
루틴
β-루티노시다제
아스페르길루스 니거
나린게닌
나린진
나린기나제
아스페르길루스 니거
나린게닌, 케르세틴
나린진, 루틴
나린기나제
아스페르길루스 니거
헤스페레틴
헤스페리딘
디글리코시다제
아크레모늄
헤스페레틴
헤스페리딘
디글리코시다제
액티노플레인 미주리엔시스
다이드제인
Daidzin
β-글루코시다제
배양할 수 없는 미생물
다이드제인
Daidzin
β-글루코시다제
설폴로부스 솔파타리쿠스
다이드제인
Daidzin
β-글루코시다제
아스페르길루스 오리제
다이드제인
Daidzin
β-글루코시다제
파이로코커스 퓨리오수스
다이드제인, 제니스테인
다이드진, 제니스틴
β-글루코시다제
바실러스 서브틸리스
β-글루코시다제
써모토가 마리티마
다이드제인, 제니스테인,
다이드진, 제니스틴,
β-글루코시다제
달버지아
글리시테인
글리시틴
β-글루코시다제
박테로이데스 테타이오토미크론
바이칼레인
바이칼린
β-글루쿠로니다아제
스쿠텔라리아 비시둘라
틸리아닌
리나린
나린기나제
페니실륨 데쿰벤스
부틴
부트린
β-글루코시다제
아몬드
플로레틴
플로리진
β-글리코시다제
양 소장
이소플라본은 주로 콩과 식물에서 발견되는 플라보노이드의 일종으로 질병 예방과 인체 건강에 기여합니다. 대두 이소플라본의 주요 성분은 다이드제인, 다이드제인, 제니스틴, 제니스테인, 글리시테인 및 글리시테인 아글리콘이며, 그중 탈글리코실화된 아글리콘이 더 나은 생물학적 활성을 가지고 있습니다. 다이드제인을 가수분해하여 다이드제인을 생산할 수 있는 재조합 β- 글루코시다아제는 맹그로브 토양, 설폴로부스 솔파타리쿠스, 아스퍼질러스 오리제 및 파이로코커스 퓨리오수스의 유전자 라이브러리에서 복제되었으며, 써모토가 마리티마와 바실러스 서브틸리스에서 복제된 재조합 β- 글루코시다아제는 다이드제인과 제니스테인을 가수 분해하여 제니스테인을 생산합니다 효소는 다이드제인 및 제니스틴을 가수분해할 수 있습니다; 달버지아에서 분리 및 정제하고 박테로이데스 테타이오토믹론에서 복제 및 재조합한 글리코시다제는 다이드제인, 제니스틴 및 다이드제인을 가수분해하여 다이드제인, 제니스테인 및 글리시테인 아글리콘을 생산할 수 있습니다.
글리코사이드 가수분해효소는 다른 플라보노이드 배당체 가수분해에도 보고되고 적용되었습니다(표 1). 연구에 따르면 바이칼린은 항종양 및 항감염 효과가 있는 것으로 나타났습니다. 스쿠텔라리아 비시둘라 Bge에서 분리 및 정제된 β-글루코시다아제는 바이칼린을 가수분해하여 바이칼레인을 생성할 수 있습니다. 탈글리코 실화 된 제품인 바이 알린은 약리 활성이 더 우수합니다. 세리 마린은 또한 항 고혈압 및 진정 작용을하는 희귀 한 플라보노이드 배당체이지만 직접 추출 및 화학 합성으로 얻기가 어렵습니다. Cui 등은 나린기나제를 사용하여 몬타노사이드의 람노스를 가수분해하여 세리마린을 생산했습니다. 또한 자스비 등은 β-글루코시다아제를 사용하여 부트린을 가수분해하여 부트린을 생산했습니다. 항산화 실험 결과 탈글리코 실화 부트린이 부트린보다 활성이 더 좋다는 것을 보여주었습니다. 양의 소장에서 분리 및 정제 된 데이 및 기타 글리코시다 제는 플로리진을 가수 분해하여 플로레틴을 생성 할 수 있습니다.
2. 다른 옥시글리코사이드의 생체 변환
사포닌과 플라보노이드 배당체 외에도 배당체 가수분해효소는 다른 산소 배당체를 가수분해하고 변형하는 데도 사용되었습니다(표 2). 치자나무 열매는 심혈관, 뇌혈관, 간 및 담낭 질환 치료에 사용되는 전통 한약입니다. 치자 열매에는 많은 제니포사이드가 있지만 유효 성분은 제니포사이드의 탈당화 산물인 제니포사이드이며 함량은 0.01% 미만입니다. 페니실리움 니그리칸스와 아스퍼질러스 니거에서 분리 및 정제된 β-글루코시다아제를 제니포사이드로 전환하여 대량의 제니핀 수요를 충족시키기 위해 제니핀을 제조할 수 있습니다. 아크티움 라파는 만성 신부전을 예방하거나 치료하는 효과가 있으며, 그 유효 성분은 아크티인과 아크티게닌입니다. 그리폴라 프론도사와 리조옥토니아 솔라니의 β-글루코시다제는 우엉을 변형시켜 아크티게닌을 생성할 수 있습니다. 류 등은 상업용 β-글루코시다아제를 사용하여 우엉 열매를 완전히 가수분해하여 우엉 아글리콘 제품을 얻었습니다. 아크티닌을 아크티게닌으로 전환하면 생체 이용률을 효과적으로 향상시킬 수 있습니다. 레스베라트롤은 종양과 죽상 동맥 경화증을 예방하는 기능이 있습니다. β- 글루코시다제는 아스퍼질러스 오리제(Aspergillus oryzae sp. 100)와 락토바실러스 김치에서 분리 및 정제된 β- 글루코시다제와 마이 등 맹그로브 토양의 메타게놈에서 복제된 재조합 β-글루코시다제는 폴리다틴을 전환하여 레스베라트롤을 생성할 수 있습니다. 파클리탁셀은 탁서스 치넨시스 식물의 이차 대사 산물이며 난소암과 유방암에 좋은 치료 효과가 있습니다. 탁서스 치넨시스에서 파클리탁셀의 건조 중량은 0.02%에 불과하며 폐기물로 버려지는 7- 자일 로스 -10- 아세틸 파클리탁셀의 함량은 파클리탁셀의 10 배 이상입니다. Dou 등은 셀룰로시미크롬 셀룰란스 균주 F16이 분비하는 세포 외 자일로시다제를 사용하여 7-자일로스-10-아세틸파클리탁셀을 10-아세틸파클리탁셀로 전환한 다음 1단계 아실화 반응을 통해 파클리탁셀을 생성했습니다.
표 2. 글리코시다아제에 의한 다른 O-배당체의 생체 전환
제품
기판
반응
유기체
지니핀
제니포사이드
β-글루코시다제
페니실륨나이지리아인
지니핀
제니포사이드
β-글루코시다제
아스페르길루스niger
아크티제닌
아크티인
β-글루코시다제
그리폴라프론도사
아크티제닌
아크티인
β-글루코시다제
리조토니아solani
아크티제닌
아크티인
β-글루코시다제
상업용
레스베라트롤
폴리다틴
β-글루코시다제
아스페르길루스oryzae
레스베라트롤
폴리다틴
β-글루코시다제
락토바실러스김치
레스베라트롤
폴리다틴
β-글루코시다제
배양할 수 없는 미생물
10-디세틸파클리탁셀
7-실로실-10-디 아세틸 파클리탁셀
β-자일로시다제
셀룰로시 미생물셀룰란s
3. 탄소 배당체와 티오글리코사이드의 생체 변환
옥시글리코사이드 외에도 배당체 가수분해 효소는 탄소 배당체와 티오글리코사이드의 가수분해 변형 연구에도 사용됩니다(표 3). 탄소 배당체는 아글리콘 페놀 수산기가 당기와 함께 활성화된 직교 또는 준직교 수소의 탈수 축합에 의해 형성됩니다. 카보사이드 플라보노이드는 항염증, 항균, 항종양, 혈당 강하, 면역력 강화 등 다양한 활성을 가지고 있습니다. 옥소사이드 플라보노이드에 비해 카보사이드 플라보노이드는 안정성이 높으며 완전히 흡수되어 잠재적인 약물 분자가 될 수 있습니다. 탄소 배당체 결합은 가수분해가 어렵기 때문에 탄소 배당체 플라보노이드의 가수분해에 대한 보고는 거의 없습니다. 사누굴 등은 인간 분변 박테리아의 혼합물에서 박테리아를 분리하여 망지페린의 유도하에 글리코시다제를 분비하여 망지페린의 탄소 배당체 결합을 가수분해하여 더 나은 활성을 가진 망지페린을 생산할 수 있는 박테리아를 분리했습니다. 나카무라 등은 인간 장내 박테리아에서 PUE 균주를 분리하여 푸에라린을 가수분해하여 아글리콘을 생성하는 카보글리코시다제를 분리하고 정제할 수 있습니다. 카보글리코시다제 코딩 유전자 연구에서 브라운 등은 유박테리움 셀룰로솔벤의 단백질 코딩 유전자 dfgA, dfgB, dfgC, dfgD 및 dfgE가 이소리엔틴을 가수분해하여 해당 아글리콘을 생성하는 카보글리코시다제를 공동 발현한다는 사실을 발견했습니다.
글루코시놀레이트는 겨자, 브로콜리, 마늘 등과 같은 십자화과 식물에서 널리 발견되는 중요한 종류의 글루코시놀레이트 화합물입니다. 연구에 따르면 십자화과 식물을 섭취하면 유방암, 폐암, 대장암 및 기타 암을 효과적으로 예방할 수 있다고 합니다. 주요 활성 성분은 글루코시놀레이트 분해 후 생성되는 이소티오시아네이트입니다. 미로시나아제라고도 알려진 글루코시다아제는 주로 십자화과 식물에서 발견되지만 글루코시놀레이트와는 다른 위치에 분포합니다. 세포가 깨졌을 때만 혼합되어 반응합니다. 내인성 미로시나아제 함량이 낮기 때문에 글루코시놀레이트를 효과적으로 가수분해하여 활성 제품을 생산하기가 어렵습니다. 설포라판은 약리 활성을 가진 이소티오시아네이트입니다. Shen 등은 외인성 미로시나아제를 사용하여 글루코라파닌을 설포라판으로 성공적으로 전환했습니다. 현재 탄소 배당체와 티오글리코사이드의 가수분해 변형에 대한 연구는 거의 없습니다. 앞으로 더 많은 탄소 배당체와 티오글리코사이드의 개발과 구조적 변형은 신약 개발을 위한 더 많은 후보 분자를 제공할 것입니다.
표 3. 글리코시다아제에 의한 C-배당체와 S-배당체의 생체 변환.
제품
기판
반응
유기체
노라티리올
망기페린
C-글루코실 절단 효소
박테로이데스
다이드제인
푸에라린
C-글루코실 절단 효소
인간장박테리아
루테올린
홈리엔틴
C-글루코실 절단 효소
유박테리아셀룰로오솔벤
설포라판
글루코라파닌
미로시나아제
브로콜리 씨앗
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