苯丙烷代谢途径中细胞色素P450的研究

苯丙烷代谢途径中细胞色素P450的研究 苯丙烷代谢途径中细胞色素 P450 的研究 3 ( )钟巍然,柴友荣 ,张 凯,陈晓丹 ,卢 坤,陶 澜 西南大学农学与生物科技学院 ,重庆 400716 摘要 苯丙烷次生代谢途径通过合成木质素 、类黄酮等多种次生物质而影响植物的许多重要性状 。细胞色素 P450 超家族参与苯丙烷 途径的至少 16 种关键酶反应 。从蛋白特征 、功能 、编码基因 、表达调控等角度 ,综述了公共苯丙烷和主要分支途径中的细胞色素 P450 , 如肉桂酸242羟化酶 、类黄酮23’2羟化酶 、类黄酮23’5’2羟化酶 、阿魏酸 52羟化酶等 。 关键词 苯丙烷代谢途径 ;细胞色素 P450 ;木质素 ;类黄酮 () 中图分类号 Q 946. 92 文献标识码 A 文章编号 0517 - 6611 200813 - 05285 - 05 Study on the Cytochrome P450s in Phenylpropanoid Metabolic Pathway ( )ZHONG Wei2ran et al College of Agronomy and Biotechnology , Southwest University , Chongqing 400716 Abstract Phenylpropanoid secondary metabolic pathway influenced many important botanic traits through synthesizing a large number of secondary metabolites such as lignins , flavonoids , etc . The Cytochrome P450 superfamily participated in at least 16 key enzyme reactions in phenylpropanoid path 2 way. In the view of protein specificity , function , coding gene , expression and regulation , P450s of common phenylpropanoid and its major branch path 2 ways , such as cinnamate242hydroxylase , flavonoid 3’2hydroxylase , flavonoid23’5’2hydroxylase and ferulate 52hydroxylase were summarized. Key words Phenylpropanoid metabolic pathway ; Cytochrome P450 ; Lignin ; Flavonoid 42香豆酰辅酶 A ,控制了代谢产物流向途径中的所有分 酸到 苯丙烷途径是从莽草酸途径衍生的植物特有次生代谢 ( 支 。CYP450 中 的 肉 桂 酸242羟 化 酶 Cinnamate 42hydroxylase , 途径 ,也是植物三大次生代谢途径之一 ,代谢产物均具有 1 ) ρ个由苯丙氨酸合成的 C2C骨架结构 。苯丙烷代谢过程中由 C4H催化苯丙烷途径的第 2 步反应 ,将反式肉桂酸转变为2 63 肉桂醛的氧化聚合而形成的木质素占木质部干重的 35 %。 () ρρ羟基肉桂酸 对羟基香豆酸。2羟基肉桂酸通过2羟基肉桂 C2C单元也是形成木栓素和单宁等其他细胞壁的重要成 () 酸辅酶 A 连接酶 4CL转变为对香豆酰辅酶 A ,然后进入类 63 黄酮 、木质素等下游分支代谢途径 。 分 。单体苯丙烷类物质也广泛存在于高等植物中 。它们形 成了几种类型的复合物 ,主要是作为花色物质 、预防紫外和 受损的保护剂 、信号分子 、植物杀菌素的多羟基芳香分子和 (多酚甲基醚 ,包括苯乙烯酸 、类黄酮 花色素苷 、黄酮醇 、异黄 ) 酮 、原花色素等、香豆素 、芪等 。这些单体酚通常与糖 、奎宁 酸/ 莽草酸 、胺 、脂质 、硫酸酯或萜类结合 。它们通常在特定 的器官 、发育阶段及物种中合成 。此外 ,苯丙烷衍生物的积 1 累还能对光照 、理化反应或病菌感染产生应激反应。 () 细胞色素 P450 CYP450单加氧酶是广泛存在于生物界 的一大类位于膜上的血红素蛋白 。植物中许多天然代谢产 物如苯丙烷类 、萜类 、生物碱 、脂肪酸及植物激素前体的生物 2 合成中 ,均有 CYP450 的参与。在所调查的 47 个科 65 种植 物中均发现 CYP450 的存在 ,仅在拟南芥中就发现了 200 多 3 个 CYP450 基因片段 ,并预期总数将超过 300 个。CYP450 在动物肝脏中很丰富 ,起解毒作用 ; CYP450 也是昆虫产生抗 (药性机制的主要酶 ; 许多异源物 包括药物 、除草剂 、杀虫剂 ) 等的 脱 毒 是 CYP450 参 与 的 羟 化 反 应 。目 前 , 对 动 物 中 注 :C4H : 肉桂酸242羟化酶 ;C3H : 肉桂酸232羟化酶 ; F3’H :类黄酮2 CYP450 的结构与表达已经有较深入的研究 ,然而对于植物 3’2羟化酶 ; F3’5’H : 类黄酮23’5’2羟化酶 ; F2H : 黄烷酮222羟化 CYP450 的功能及表达特征却了解得不多 。在苯丙烷衍生物 酶 : IFS :异黄酮合酶 ; I2’H :异黄酮22’2羟化酶 ; F5H :阿魏酸 52羟 次生物质的生物合成中 ,已报道的 CYP450 催化反应超过 16 化酶 ; FNSII :黄酮合酶 II 。 个 。近年来 ,随着突变体库的快速构建 ,尤其是基因剔除等 图 1 苯丙烷类生物合成中由细胞色素 P450 参与的催化反应试验 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 的建立 ,越来越多的催化植物次生代谢物质合成相 Fig. 1 Cytochrome P4502involved catalytic reaction in the biosynthe2 4 关酶的基因功能被阐明。CYP450 在植物苯丙烷途径中起 sis of phenypropanoids 着至关重要的作用 ,其催化的生物合成途径如图 1 所示 。 C4H 是植物中分布最广的主要 CYP450 之一 ,是一个由 1 公共苯丙烷途径中的 C4 H约 505 个氨基酸残基组成的碱性蛋白 , 分子量 57. 6,57. 8 αβkD ,等电点 8. 7,10. 0 。C4H 的二级结构主要由2螺旋和2 苯丙烷途径的最初 3 个反应的催化步骤 ———从苯丙氨 转角组成 ,三级结构为一球蛋白 ,中心是 1 个血红素环 。血 α红素环由几个大的螺旋包裹 ,活性中心氨基酸残基和底物 α结合区都分布在这些大的2螺旋上 ,高效地发挥酶的催化功 能 。C4H 一般只存在于细胞内的微粒体中 。在某些植物中 , 该酶和 PAL 一样常由于植物组织的损伤 、光照或培养细胞的 老化等因素而影响诱导活性 ;同时 ,该酶仅对肉桂酸有专一 () 基金项目 国家 863 项目 2006AA10Z110。 性 ,苯 乙 酸 、苯 甲 酸 、水 杨 酸 以 及 苯 丙 氨 酸 的 氧 化 与 该 酶 () 作者简介 钟巍然 1979 - ,男 ,吉林吉林人 ,硕士研究生 ,研究方向 : 作物分子育种 。 3 通讯作者 。 收稿日期 2008203203 5 CYP450 分别催化 3’和 3’,5’2羟化 。类黄酮途径代谢中第一 无关。 与其他 CYP450 相比 ,C4H 的一个明显特点是在植株的 ( ) 个被克隆的 CYP450 基因类黄酮 3’,5’羟化酶 F3’5’H已在 各个组织中均具有很高活性 。C4H 是第一个被鉴定的植物 矮牵牛和马鞭草等植物中得到纯化 , 其功能由 Hf 1 和 Hf 2 位 6 CYP450 单加氧酶,也是第一个被克隆和确定功能的植物 7 - 8 点控制 , 矮牵牛 Hf 1 和 Hf 2 的表达趋向于合成翠雀素苷 , 使 CYP450 ,迄今许多植物的 C4 H 基因已被分离。在研究 花偏蓝 , Hf 2 负责花瓣中 F3’5’H 的活性 。 F3’5’H 也在茄 参与棉酚合成的 CYP450 单加氧酶时 ,分离得到 2 个 C4 H 同 源 cDNA 克隆 CYP73 A25 和 CYP73 A26 。RT2PCR 分析表明 , 子和龙胆等植物中克隆到 。缺乏 F3’5’H 的植物物种如郁 CYP73 A26 在棉花的花瓣 、花萼 、果皮及发育种子中均有较高 金香 、玫瑰和香石竹等 , 不能形成蓝色花 。该基因的克隆为 水平表达 , CYP73 A25 在花瓣 、花萼和果皮中有较强表达 , 而 创造蓝色品系提供了可能 。但蓝色花色的形成并不完全依 [9 ] 在种子中表达很弱。C4 H 基因拷贝数在不同植物中不同 , 25 赖 F3’5’H。 [10 ] 苜蓿有 2 个 C4 H 基因 , 豌豆只有 1 个拷贝, 绿豆和长春花 ( ) [11 ] 类黄酮 3’羟化酶 F3’H分别羟化柚皮苷和二氢山柰酚 的 C4 H 是由多个拷贝组成的基因家族。多拷贝基因的 的 B2环的 3’位置 ,形成圣草酚和二氢槲皮素 。它们是合成花 存在有利于植物进行复杂的代谢调控 。 色素和原花色素的重要前体物质 ,是花和种皮中的重要成色C4H 是一个调控酶 ,在植物幼苗中以及在正在经历主动 26 - 2712 - 13 。二氢山柰酚的 B2环的羟化对于花瓣颜色具有重 物质木质化的组织中表达水平较高。它的催化活性通常在 28 14 要作用。所有类黄酮物质在 4’位置包含 1 个羟基基团 。受损的组织中增加,通过乙烯处理可以增强该酶的活性 。 29 13 15 F3’H 的羟化将导致产生砖红色到橙色的花葵素类色素。在光照和病菌感染后其活性也会增强 ,白光、蓝光、紫 在矮牵牛花中 ,二氢山柰酚的 B - 环能在 3’位置羟化产生二 氢槲皮素 ,并进而形花青素类色素 。编码 F3’H 的 cDNA 已 17 16 和以植物光敏素为媒介的红光均对 C4H 活性有影外光经从矮牵牛和拟南芥等植物中克隆出来 ,并且其表达特性 、 30 - 33 C4H 积累较多 。植物 C4H 对 响 。真菌感染 、木质化组织中 催化特性和对花色的决定作用都有了一定的研究。在2 + 矮牵牛花瓣中 , F3’H 的转录水平最高 ,在花冠伸长时达到最 受化学药品处理也产生反应 。研究发现 , 当 Mn、苯巴比 高 ,从花朵开始开放到成熟时转录水平开始降低 ,在发育成 妥 、乙醇 、氨基吡啉 、除草剂和环境污染物存在时 ,老化的菊 芋块茎组织中该酶的活性增强 。光照 、受损或感染 1,3 h 后 ,在子房 、花萼 、花梗 、 熟的花中转录水平则低于早期的花瓣 及很长一段时间内 C4H 活性增加 ,而放线菌酮 、嘌呤霉素 、蛹 30 茎和花药中也能检测到 F3’H 的表达。Southern 杂交证虫草虫草菌素或放线菌素 D 处理可抑制其活性 。在受损的 [25 ] 菊芋块茎中 ,C4H 转录物的积累立即开始 ,转录产物在 10 h 明 ,在野生番薯中 F3’H 基因为单基因。从葡萄中克隆出 4 条 F3’H 序列 , 其中 F3’H1 和 F3’H2 只在根中微量表达 , 后积累最多 ,之后迅速减少 ,C4H 蛋白的合成在受损后 2,3 18 而 F3’H3 和 F3’H4 则在花 、根 、茎 、叶和种子中都有较高水 h 后开始 ,表明该酶的表达是由基因转录调控的。 平的表达 。而 Southern 杂交表明 , F3’H 基因家族在葡萄中 PAL 和 C4H 分别催化苯丙烷途径中的第 1 步和第 2 步 只有 2 个成员 ,因此认为 F3’H1 和 F3’H2 是等位基因 , 而 反应 。这 2 个酶通常以协同方式表达 ,但是协同机理却始终 [34 ] F3’H3 和 F3’H4 则是另外一对等位基因。 不确定 。目前发现在诱导的植物提取物中测定到的 C4H 活 性通常比 PAL 的活性低得多 ,表明 C4H 有一个速度的限制 F3’H 在矮牵牛不同组织由 Ht1 和 Ht2 位点控制 , 其中功能 ,但是在体外低的 C4H 活性可能也是由于提取过程中酶 Ht1 控制二氢山奈素的羟化以及从柑苷配基到圣草素的转 的失 活 引 起 的 。自 1970 年 以 来 , 采 用 竞 争 性 抑 制 PAL 活 30 换 ,属于 CYP450 ,是类黄酮生成有颜色的花色素关键酶。 在金 鱼 草 中 由 eosina 位 点 控 制 , 它 在 拟 南 芥 中 用 TT7 表 1920 [31 ] 性、阻止 PAL 的诱导和蛋白酶抑制剂 介 导 去 除 活 性示。 F3’H 已在香石竹等植物中克隆到 。大豆 F3’H 基 21 酶 ρ等方法 ,表明 C4H 的底物和产物包括反式肉桂酸和2香因在种皮发育的早期阶段强势表达 ,而在其他组织则表达很 豆酸都受到苯丙烷途径中 PAL 和其他酶的调控 。 低或完全不表达 。F3’H 突变使花中积累花葵素而非花青 在受损的菊芋块茎组织中 ,植物血红素生物合成抑制剂 素 ,花更多地呈现橙红色 。22 能阻止 C4H 活性的增强。在低浓度时 ,这些抑制剂能增 (自从 1987 年以来 ,研究者在通过转基因 包括 F3’H 和 33 , 35 加提取的 C4H 活性 。这可能是在 C4H 调控中存在着反馈机 ) F3’5’H改变花颜色方面做了大量的工作。例如 ,通 制 。在体外和体内 ,12氨基苯并三唑和苯氧212丙炔均显示为 过对蓝色夏堇品种中 F3’5’H 的转基因共抑制 ,使花色改变 36 C4H 的自杀性底物 。在这些分子存在时 ,C4H 比其他 CYP450 为品红色。另外 ,尝试了转化 F3’5’H 、F3’H 和 FNS 等 优先失活 ,然而高浓度时其他 CYP450 和过氧化物酶也都失 基因来修饰花色 ,并且取得一定的效果 ,为花色的广泛基因 37 - 38 工程改良 、增加花卉色调范围奠定了基础。最近 ,在筛 23选合适的外植体品种后 ,通过转基因表达 F3’5’H 并调整 。在一些植物中 , C4H 活性能被含有叶酸的因子所激 活24 DFR 基因的表达 ,成功创造出在花中主要积累翠雀苷 、带蓝 活 ,并且很松地结合在膜上。39 ( ) 色色调的玫瑰花系。在拟南芥中 F3’H 基因的突变 tt7尽管 CYP73 的催化活性已明确被证明 ,但是不能完全排 31 导致种皮颜色由野生型的深褐色改变为苍白色; 在大豆 除在一些植物物种中存在非 CYP450 类型的肉桂酸羟化酶的 1 40 - 41 可能性。 中 F3’H 的突变影响种皮和表皮毛中的色素成分。 2. 2 FNSII 和 F2 H 当把一个从诱导的欧亚甘草细胞中克 2 类黄酮途径中的 8 个 CYP45042 隆出 CYP450 基因培养在昆虫细胞经杆状病毒转化的表 () 2. 1 F3’H 和 F3’5’H 2S2柚苷配基的 B2环羟化作用产生 的类 黄 酮 物 质 , 主 要 调 控 花 色 素 等 物 质 的 合 成 。不 同 的 43 ) () 成酶所催化 。在大豆中 2S2柚苷配基转化成染料木黄酮 , 达系统和重组酵母细胞中时 ,显示出具有 F2H 活性。当 () 以 52脱氢黄烷酮 甘草黄素为底物时 ,番茄二酮是通过自发 在野葛中甘草素转化成大豆甙元 ,其过程分为 2 个步骤 ,产() 半缩醛反应得到的产物 ,但是当以 52羟基黄烷酮 柚皮素为 ( ) 生的 22羟基异黄酮 I2’H在一种可溶酶的催化下快速脱水 。 (底物时 ,产物进一步与酸反应产生黄酮芹菜素 ,因此 F2H 黄 1818 由O和O 标 记 的 甘 草 素 的 试 验 证 明 , 22羟 基 异 黄 酮 由2 ) (烷酮222羟化酶代表了通过酸处理人工脱水得到的 FNSII 黄 CYP450 催化的形式是通过 C23 去氢 ,伴随着 B2环的 2 ,32转 ) 酮合酶 II。这个基因被定为 CYP93 B1 。进一步从金草鱼 60 ( ) ( ) CYP93 B3和蝴蝶草属 CYP93 B4中分离出 CYP93 B 的 cD2 换 ,在 C22 位形成一个 C 自由基并随后发生羟化。真菌激 NA ,通过重组酵母微粒体测定 ,发现这些 CYP450 属于 FNSII , 发子诱导后 ,可以观察到大豆细胞和幼苗中异黄酮活性大幅44 从柚皮素和圣草酚分别生产芹菜素和木犀草素; 非洲菊 62 - 63 。 度提高的 CYP93 B2 是通过对产生黄酮的基因型材料的差别显示而 在异黄酮合酶后 ,其他 CYP450 特异性地在分支中导致 45 克隆的 ,并且确定了它的 FNSII 活性。 紫檀碱类植保素的合成 。异黄酮转化成紫檀碱类植保素起 (推测二氢黄烷酮的结构且转化成黄酮也就是 2 ,32双键 始于 B2环的 2’2羟化作用 。采用抗病和感病的鹰嘴豆材料进 ) 的形成是 2 号键的氧化反应 。在一些植物中 ,这个反应被 行试验表明 ,该分支点的反应控制紫檀碱的积累 ,是植株抵 46 一种可溶的 22酮戊二酸加氧酶催化 ,也就是黄酮合酶 I。 抗病原菌的根本之所在 。在鹰嘴豆微粒体中 ,芒柄花素和鹰 在渗透胁迫下 , 大豆 悬 浮 培 养 细 胞 中 , 该 反 应 依 赖 于 1 个 嘴豆芽素 A 的 2’的羟化被证明均与 CYP450 有关 ,在微粒体 ( ) CYP450 ———黄酮 合 酶 II FNSII。这 个 酶 也 能 催 化 圣 草 酚 中同时检测到这 2 种底物均存在依赖于 CYP450 的 3’2羟基 47 () 32羟基衍生物的形成。在菊亚纲植物的花微粒体中似 化作用 。不同的最适 pH 值 、对抑制剂的不同敏 感 度 以 及 () 乎也含有黄酮合酶 II 。52脱氧柚皮素 、2S2甘草素转化成逆 MnCl诱导能力的差异性 ,均显示由不同的 CYP450 分别在 2’ 2 ( ) 查尔 酮 Retrochalcone 的 前 体 物 质 番 茄 二 酮 , 是 由 一 种 和 3’位执行羟化作用 。另外 ,在芒柄花素和鹰嘴豆芽素 A 的 CYP450 酶催 化 的 22羟 化 反 应 。这 种 酶 可 能 是 黄 酮 合 酶 3’2羟 化 作 用 中 的 不 同 的 组 成 性 表 达 , 说 明 存 在 不 同 的 1 ,64 CYP450 异构体执行该羟化作用。 2. 5 D6a H 在接种诱导下 ,大豆素异构体是紫檀碱类植保48 。然而 ,也有明确结论指出该反应既不依赖于 CYP450 , II1 也与黄酮合酶 II 无关。素的主要形式 。它们的合成包括一个立体专一的羟化作用 。 () 2. 3 IFS 来自同一甘草 cDNA 文库的 F2 H 基因被克隆 , 在激发子处理的大豆细胞培养物和茎中 , 6aR ,11aR23 ,92二 CYP450 基因 CYP93 C2 在诱导细胞中产生 , 也已被克 () ( ) 另外的 氢紫檀碱转化成 6aS ,11aS23 ,6a ,92三羟紫檀碱 甘氨醇的 [49 ] 63 隆 ,并在酵母中异种表达。CYP93 C1 在此之前已在大豆 反应由一种 CYP450 催化。甘氨醇是在 2 位或 4 位上异戊 50 14 中克隆。重组的酵母微粒体通过转化C 标记的甘草黄 二烯化 ,生成 2 位或 4 位二甲烯丙基甘氨酸 ,随后因发生了素 ,产生一新的产物和大豆甙元 。新产物再经过酸处理转化 2 ,22二甲基铬黄环的形成而发生环化 ,分别形成大豆素 I 和 为大豆甙元 ,直接反应产物通过 NMR 测量法被定为 2 ,7 ,4’2 ( ) II ,或者形成一个 22异丙烯基二氢呋喃环 大豆素 III。3 个 51 三羟基异黄烷酮。从柚皮基中得到的 52羟基型 22羟基异 循环反应均由 CYP450 催化 ,但异构体的确切数目仍然没有 黄烷酮已经达到预期的水平 。大豆中 CYP93 C 通过 2 组基 () 确定 。在未诱导的细胞中 ,3 ,92二羟紫檀碱 6a2羟化酶 D6aH52 - 53 65 于 EST 功能基因组学的方法,也显示出是 22羟基异黄 和环化酶的活性非常低或者检测不到。途径终产物的积 ( ) 烷酮合酶 IFS。为了简洁明了 , IFS 酶被经常叫做异类黄酮 累可能反馈抑制酶的活性 ,已经发现一种环化酶被大豆素强 1 66 合酶或异黄酮合酶 。在几种豆科植物如百脉根和三叶草中 , 烈地抑制。D6aH 是植物中最早被纯化的 CYP450 之一。 CYP93C 在体外 IFS 活性已被证实 。在植物细胞中 ,通过 22羟 经过纯化的蛋白质与各种凝集素 、抗木糖抗体的交叉反应说 基黄烷酮脱水酶的作用 ,22羟基黄烷酮被转化为异黄酮 。大 明 ,它存在糖基化 ,是一种定位于细胞膜的分泌型蛋白 。在 ( ) 豆中 2 个 I FS 基因 I FS1 和 I FS2已经被鉴定 , 其中 I FS1 主 纯化过程中 ,C4H 完全从紫檀碱羟化酶中分离 ,并且最先证 [53 ] 要是在根和种皮中特异表达 , I FS2 在胚胎和豆荚中表达。 明在高等植物中存在多种 CYP450 。 [54 ] I FS 基因受病原菌诱导的差异表达已被报道。在豆科与 3 木质素途径中的 C3 H 和 F5 H非豆科植物中 , 用 I FS 和其他基因制备保健的异黄酮物质的 [55 ] ρ木质素单体的合成包含2香豆素环的 3 位和 5 位的羟 生物技术产品是一个新挑战。简单地讲 , 拟南芥和烟草 53 ,56 - 57 ( ) 化作用 。首先 ,肉桂酸232羟化酶 C3H催化香豆酸的羟化反 中表达了转基因 I FS 后均产生了异黄酮。在玉米细 胞中联合表达转录因子 CRC 和 PKR 导致了大豆甙元的产 应 ,将羟基引入香豆酸苯环第 3 位碳上 ,形成咖啡酸 ,咖啡酸 生 。在拟南芥中 ,转基因 IFS 和黄烷酮 32羟化酶竞争公共底 经甲基化形成阿魏酸 。阿魏酸经 F5H 催化的羟化反应 ,生成 57 物黄烷酮 ,是异黄酮积累的限制因子。在表达 I FS 的转基 52羟基阿魏酸 。用生物信息学的方法分离出一个 CYP98 A3 因苜蓿中 ,树叶中积累了染料木黄酮糖苷 ,在病菌感染后苜 基因 ,推断它可能编码 C3H 蛋白 。试验证明 ,该酶对香豆酰 45 ,58 蓿素的积累比对照提高 25 倍。 奎宁酸和香豆酰莽草酸表现出很高的催化活性 ,在木质部表 2. 4 I2’H 和 I3’H 黄烷酮分子受另一种氧化攻击则导致 分子重排形成异黄酮 ,伴随 B2环的 2 ,32转移 。该反应控制着 59 67流向异黄酮植保素途径的分支点 ,在大豆微粒体和野葛 达。随后 ,采用图位克隆方法从拟南芥中得到 REF8 基 因 ,并证实该基因编码 C3 H 属于 CYP98 A3 基因家族中的成 10 员 ,实质上是一种 CYP450 单氧化物酶。对该酶进行底物 特异性分析表明 ,C3H 的最适催化底物是甲酰肉桂酯类化合 60 - 61(中该反应被一种微粒体 CYP450 异黄酮合 物 。由此证明 ,苯丙烷酯及其异酯在木质素合成与代谢中具 细胞培养物 Chem ,1974 ,249 :5019 - 5026. 有重要的生物学功能 ,C3 位置上的替代反应并不在羟基肉 2inducible cin2 6 FAHRENDORF T ,DIXON R A. Molecular cloning of the elicitor 67 桂酸上发生。该酶最早是从甜菜中分离到的 ,与质体膜 namic acid 42hydroxylase cytochrome P450 from alfalfaJ . Arch Biochem Bio 2 phys ,1993 ,305 :509 - 515. 结合在一起 ,特别是与叶绿体片层相结合 。催化反应需要 O2 7 MIZUTANI M ,WARD E ,DI MAIO J . et al . Molecular cloning and sequencing of 和 NADPH 的存在 ,酶催化循环需抗坏血酸和还原型吡啶的 () a cDNA encoding mung bean cytochrome P450 P450CAHpossessing cinna2 mate242hydroxylase activityJ . Biochem Biophys Res Commun ,1993 ,190 :875 存在 。 - 880. 在白杨茎的微粒体中分离得到的 F5H 也被认为是一种8 TEUTSCH H G,HASENFRATZ M P ,LESOT A ,et al . Isolation and sequence of CYP450 。这种酶存在于厚壁组织 ,参与微管分化 。它的表达 a cDNA encoding the Jerusalem artichoke cinnamate 42hydroxylase , a major 调控也有信号分子参与 ,并且可受细胞分裂素和生长素的调 plant cytochrome P450 involved in the general phenylpropanoid pathway J . Proc Natl Acad Sci USA ,1993 ,90 :119 - 126. 节 。F5H 在分化发育过程中受到调节 ; F5H 缺陷的拟南芥突 68 9 骆萍. 亚洲棉 CAH 同源 cDNA 的分离和表达特征分析J . 植物学报 , 变体分离 ,为克隆和调控基因提供了材料。 () 2001 ,43 1:77 - 81. 4 呋喃香豆素合成过程中的 P45010 FRANK M R ,DEYNEKA J M ,SCHULER M A. Cloning of wound2induced cy2 tochrome P450 monooxygenases expressed in pea J . Plant Physiol ,1996 ,110 : 线形的呋喃香豆素是许多植物尤其是伞形科植物在遭 1035 - 1046. 受病原菌侵害时产生的植保素 。欧芹和大阿米芹培养细胞 11 HOTZE M , SCHRODER G, SCHRODER J . Cinnamate 4 2hyroxylase from Catharanthus roseus ,and a strategy for the functional expression of plant cy2 的诱导试验表明 ,呋喃香豆素的生物合成过程中 3 个连续步tochrome P450 proteins as translational fusions with P450 reductase in Es2 骤与定位于内质网的 CYP450 有关 : ?印枳素合酶催化脱甲 cherichia coli J . FEBS Lett ,1995 ,374 :345 - 350. ( ) 基软木花椒素环化成为 + 印枳素 ,这一反应与在大豆植保 12 OBA K, CONN E E. Induction of cinnamic acid 4 2hydroxylase in developing () 素的合成过程中紫檀素的环化反应相似 ; ?补骨脂素合酶特 maize seedlingsJ . Phytochemistry ,1988 ,27 8:2447 - 2450. 13 WIL KINSON E M ,BUTT V S. Enzyme changes during lignogenesis in pea ( ) 异地转化 + 印枳素成为补骨脂素 ; ?补骨脂素 52单加氧酶 shoots induced by illuminationJ .J Exp Botany ,1992 ,43 :1259 - 1265. 69 - 71 导致香柠檬烯的形成。激发子处理后对酶抑制 、定位 14 SMITH C G, RODGERS M W , ZIMMERLIN A ,et al . Tissue and subcellular 以及诱导时间的不同处理下的试验结果表明 ,在这些反应中 immunolocalisation of enzymes of lignin synthesis in differentiating and wound2 ( ) 有 3 种 CYP450 异构体参与反应 。 ed hypocotyls tissue of French bean Phaseolus vulgaris L. J . Planta ,1994 , 192 :155 - 164. 5 结语15 BILLET E E ,SMITH H. Control of phenylalanine ammonia 2lyase and cinnamic acid 42hydroxylase in gherkin tissues J . Phytochemistry , 1980 , 19 : 1035 - 在苯丙烷途径中至少已经描述了 16 个 CYP450 。它们催 1041. 化羟基化 、脱烷基 、环化以及转移作用 。这些酶的大多数底 16 FRITZEMEIER K H , KINDL H. Coordinate induction by UV light of stilbene synthase ,phenylalanine ammonia2lyase and cinnamate 42hydroxylase in leaves 物和产物都是对植物有毒害的分子 ,因此对它们的调控和局of VitaceaeJ . Planta ,1981 ,151 :48 - 52. 限性需要进一步的研究 。调控研究结果表明 , CYP450 表达 17 BENVENISTE I ,SALA üN J P ,DURST F. Phytochrome2mediated regulation of a 是严格地由组织 、发育时期或对环境信号的反应调控的 。据 monooxygenase hydroxylating cinnamic acid in etiolated pea seedlingsJ . Phy 2 报道 ,几乎所有的 CYP450 都位于微粒体和密度类似于内质 tochemistry ,1978 ,17 :359 - 363. 网的片段上 。试验中发现它们有小的密度转移 ,几乎没有数 18 BATARD Y, PIERREL M A ,LESOT A , et al . Regulation of the cytochrome () 据表明它们是与膜结合的功能复合物 。另外 ,它们明显的糖 P450 cinnamate 42hydroxylase CYP73in responses to wounding and chemical treatmentC . 2nd. Tokyo : International Symposium on Cytochrome P450 of 基化倾向 ,意味着它们存在复杂的亚细胞分布 。鉴于很多代 Microorganisms and Plants ,1993 :7. 谢物的细胞毒性 ,可能还会发现其他酶 ,尤其是直接与终产 19 SATO T , KIUCHI F , SANKAWA U. Inhibition of phenylalanine ammonia - 1 物形成 、产物分泌与储藏等过程有关的酶。苯丙烷代谢途 lyase by cinnamic acid derivatives and related compoundsJ . Phytochemistry , 径很多产物的生物合成机理还没有被阐明 ,因此极有可能在 1982 ,21 :845 - 850. 20 SHIELDS S E ,WINGATE V P M ,LAMB C J . Dual control of phenylalanine 这些途径中发现额外的 CYP450 ,而且在不同的植物物种中可 ammonia2lyase production and removal by its product cinnamic acidJ . Eur J 能存在重要的变异形式 。 Biochem ,1982 ,123 :389 - 395. 最近的研究明确了 C4H、C3’H、F5H 等在木质素合成中 21 JORRIN J ,LOPEZ 2VALBUENA R ,TENA M. Effects of actinomycin D ,cordy2 的作用 ,还有更多的 CYP450 参与木质素的合成 ,并且可能存 cepin and cycloheximide on phenylalanine ammonia2lyase turnover in sunflower 72 hypocotylsJ .J Plant Physiol ,1990 ,137 :252 - 255. 在已知木质素合成途径的替代性途径。因此 ,应进一步 22 WERCK 2REICHHART D ,JONES O T G,DURST F. Haem synthesis during cy2 研究苯丙烷代谢途径的 CYP450 ,尤其是利用基因组学成果的 tochrome P450 induction in higher plants. 52Aminolaevulinic acid synthesis CYP450 系统发生学研究 ,有助于进一步阐明植物的分类学 through a five carbon pathway in Helianthus tuberosus tuber tissues aged in the 和进化学关系 。 darkJ . Biochem J ,1998 ,249 :473 - 480. 23 PIERREL M A ,BATARD Y, KAZMAIER M ,et al . Catalytic properties of the 参考文献plant cytochrome P450 CYP73 expressed in yeast J . Eur J Biochem ,1994 , 1 WERCK2REICHHART D. Cytochromes P450 in phenylpropanoid metabolism 224 :835 - 844. () J . Drug Metabol Drug Interact ,1995 ,12 3/ 4:221 - 243. 24 PENDHARKAR M B ,NAIR P M. Studies on cinnamic acid 4 2hydroxylase from 2 SCHULER M A. Plant cytochrome P450 monooxygenasesJ . 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