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糖苷——天然產(chǎn)物及衍生物的活性秘密之一
天然產(chǎn)物是動植物體內(nèi)的內(nèi)源性化合物,其對生物的生命活動起著正向調(diào)節(jié)的功能。天然產(chǎn)物及其衍生物的活性一直是研究人員在生物領(lǐng)域探究的重點(diǎn),但大多數(shù)天然產(chǎn)物離開機(jī)體后都會變得不穩(wěn)定且活性也會降低,這對研究造成了不小的阻礙。
因此,研究人員將天然產(chǎn)物修飾為相應(yīng)的衍生物,增加其穩(wěn)定性及活性,以此來揭示天然產(chǎn)物本身活性的秘密。糖類作為一種穩(wěn)定的天然產(chǎn)物,生物活性卻較為單一,限制了其應(yīng)用的范圍。而糖類與其它非糖物質(zhì)結(jié)合形成的新化合物—糖苷不僅保留了糖類本身的性質(zhì),更是引入了更多的生物活性,提升了應(yīng)用價值。
糖與糖苷
糖是自然界最為豐富的一種的天然產(chǎn)物,可分為單糖、寡糖、多糖等。糖在生物的生命活動中不可或缺,是一切生命體維持生命活動所需能量的主要來源。除了作為能源物質(zhì)以外,糖還是大多數(shù)藥物的活性成分之一。糖對藥物的影響是正向的,但是它表達(dá)的活性不高且較為單一,這也導(dǎo)致其市場應(yīng)用價值不高,因此,相關(guān)研究人員對糖進(jìn)行了修飾,得到其衍生物—糖苷化合物。
2.硫苷
糖苷的合成—化學(xué)合成


Fischer糖苷化法是德國化學(xué)家Fischer在1893-1895年期間發(fā)現(xiàn)的。該法利用了酸性催化劑,將小分子糖與醇反應(yīng)生成糖苷,是一種比較經(jīng)濟(jì)的糖苷化合物合成方法。這一方法優(yōu)點(diǎn)在于原料穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì),但是反應(yīng)結(jié)束后會產(chǎn)生大量廢水,易對環(huán)境造成污染。
糖苷的合成—生物合成

酶是生物合成過程中不可或缺的,這種用于催化糖苷化反應(yīng)的酶通常來源于植物的本身,還有一些特殊的酶也可以從細(xì)菌、病毒等微生物體內(nèi)找到。從糖苷化反應(yīng)的過程可以看出,用到的酶并不是單一的,每一種酶都有自己的專一性,因此,研究人員通常會將酶按照一定的特性進(jìn)行分類,以便識別利用。糖苷化酶也不例外,也可以按照一些因素進(jìn)行分類[4],如:
在被劃分的111個家族中,以UDP一葡萄糖為底物的糖苷化酶家族最為龐大,被稱為UGT家族。UGT家族糖苷化酶的空間結(jié)構(gòu)為GT-B型,催化機(jī)制通常表現(xiàn)為轉(zhuǎn)化型。UGT家族中最常用的糖苷化酶非UGTs酶莫屬,一些常見的糖苷化反應(yīng)都離不開UGTs酶的催化作用,比如高原植物紅景天體內(nèi)紅景天苷的形成。在紅景天體內(nèi),UGTs酶會催化酪醇發(fā)生糖苷化反應(yīng),生成具有多種生理活性的紅景天苷。
糖苷化是對天然產(chǎn)物進(jìn)行修飾生成糖苷化合物的有效途徑之一,它可以改善天然產(chǎn)物的穩(wěn)定性、生理活性等,提高天然產(chǎn)物的生物利用度。目前已知獲取糖苷化合物的技術(shù)中,植提最為常見,但是技術(shù)難度最高,產(chǎn)率較低;化學(xué)合成雖然提升了糖苷的產(chǎn)率,但其存在的高污染、高成本等問題也不容忽視;反觀生物合成這一技術(shù),它不僅能夠解決植提技術(shù)存在的高難度、低產(chǎn)率的問題,也不會像化學(xué)合成一樣對環(huán)境造成污染。
現(xiàn)今生物技術(shù)存在的問題在于酶的本身,因?yàn)槊笇Ψ磻?yīng)的條件要求非??量?,需要滿足合適的溫度、酸堿度等條件,因此生物酶技術(shù)的應(yīng)用不如化學(xué)合成那么廣泛,但隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,相信這種高效的技術(shù)一定能夠運(yùn)用到糖苷類化合物的生產(chǎn)中,利用天然技術(shù)生產(chǎn)、修飾天然產(chǎn)物是每一個生物領(lǐng)域工作者的目標(biāo)。
(文章內(nèi)容源于相關(guān)研究資料的整理,若有不足之處,歡迎指正)
[1] https://wenku.baidu.com/view/8e49e0e5571252d380eb6294dd88d0d232d43c7e.html
[2] 李志偉. 糖苷衍生物的合成方法研究[D]. 河北大學(xué), 2007.
[3] 江靈敏. 酪醇的羥基化與糖基化研究[D].湖南中醫(yī)藥大學(xué),2019.
[4] http://www.cazy.org/GlycosylTransferases.html
封面圖源:網(wǎng)絡(luò)