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japonaisEtude sur Centella Asiatica triterpènes
CentellaAmérique latine(L.) Urb. C’est aussiConnue comme centellA AAaasiatica,Usine de fer à cheval, usine de fer à cheval, etc. C’est une plante vivace de lA afamille des apiacées. Son herbe entière séchée est utilisée en médecine Et etA apour effEt etd’éliminer la chaleur Et etl’humidité, de détoxifier Et etde réduire l’enflure. Il est largement répandu en Chine, principalement concentré dans la zone au sud du fleuve Yangtze [1]. CentellaAmérique latineest riche en composants chimiques tels que les triterpénoïdes, les flavonoïdes, les polyacétylènes Et etles huiles essentielles. Parmi ceux-ci, les composants triterpénoïdes tels que l’acide asiatique, l’acide madécassique, l’asiaticoside Et etle madecassoside sont considérés comme ses principales substances bioactives (Figure 1). Ils ont des effets neuroprotecteurs, cicatrisants, anti-inflammatoires, antioxydants, anti-âge, anti-allergiques, Et etsont largement utilisés dans le traitement des maladies de la peau telles que les brûlures de la peau, les ulcères, le psoriasIl estEt etla sclérodermie, ainsi que dans l’industrie de la beauté pour l’élimination de l’acné, apaisant, le refoulement Et etle blanchiment, Et anti-âge [2-4]. Par conséquent, centellaAmérique latineest largement utilisé dans la préparation d’additifs pharmaceutiques Et etcosmétiques Et etest une ressource végétale sauvage importante.
Les composants triterpénoïdesasiaticosideEt madecassoside sont les composants marqueurs de CentellaAmérique latinedans l’édition 2020 de la pharmacopée chinoise, Et etleur contenu total doit être au moins de 0,8% [5]. La teneur en composés ci-dessus varie grandement chez les CentellaAmérique latineselon les origines Et etles périodes de récolte [6], ce qui entraîne une qualité instable des ressources végétales de Centellaasiatica. En outre, en raison de la récolte illimitée des ressources sauvages de Centellaasiatica, couplée aux limites des conditions Et etdes ressources de culture artificielles, ainsi que de la faible efficacité d’extractiondes saponines triterpénoïdes telles que asiaticoside Et etmadecassoside Et etde la complexité de leurs Les structureschimiques, le niveau de La productionactuel ne peut toujours pas répondre à la demande du marché mondial pour les composants triterpénoïdes de Centellaasiatica, limitant leur application dans les secteurs alimentaire, pharmaceutique, Et les industries cosmétiques [7-8].
La biologie synthétique Et etla reconstruction hétérologue des voies de biosynthèse sont des stratégies efficaces pour résoudre le problème des produits végétaux naturels complexes. Les chercheurs ont utilisé avec succès la biologie synthétique pour obtenirSaponarioside B de Centellaasiatica, adjuvant du vaccdansQS-21, soja asaponine A, A,A,A,A,glycoside de souche E, E,ginsénosides Et etautres saponines triterpénoïdes [9-12]. Par conséquent, cette étude a organisé systématiquement la voie de biosynthèse des triterpénoïdes CentellaAmérique latineEt etles gènes clés de sa voie métabolique, eta analysé les progrès Et etles perspectives de la régulation métabolique et de la biosynthèse hétérologue des triterpénoïdes Centellaasiatica, en vue de promouvoir davantage la recherche liée à la biosynthèse, la La productionindustrielle et le développement de produits fonctionnels des triterpénoïdes Centella asiatica.
1 Centella Amérique latinetriterpenoïdes saponines et leurs activités pharmacologiques
Les saponines triterpénoïdes sont des composés naturels avec un squelette triterpénoïde de six unités d’isoprène (C5H8) auxquelles sont attachés un ou plusieurs groupes sucrés ou d’autres groupes [13].Centella asiatica' S triterpénoïdesSont ses principaux ingrédients actifs. À ce jour, plus de 40 composés triterpénoïdes ont été isolés et structuralement identifiés chez Centella asiatica. Ces composés sont principalement classés comme étant de type ursanéet de type oléanane [14]. Les saponines triterpénoïdes contiennent des aglycones et des glycosides. Les aglycones dans Centella Amérique latinesont principalement l’acide asiatique, l’acide madécasique, l’acide arjunolique, l’acide terminolique, l’acide madasique, l’acide lsothankunique, l’acide isoasiatique, etc.[14]. Dans les saponines triterpènes, le groupe hydroxyle au C-28 de l’aglycone est habituellement lié à une chaîne de sucre aux structures diverses par l’intermédiaire d’une liaison ester pour former un glycoside ester [15].
Le contenu le plus élevé estAsiaticoside, Madecassoside,et asiaticoside B (asiaticoside B), qui peut représenter 80% ou plus du contenu total asiaticoside[16]. L’acide Centella asiatiqueet l’acide hydroxycentella asiatica sont des saponines triterpènes de type urane. La position C-28 est reliée à un seul glucose pour former le glycoside monosaccharide quadranoside
Par conséquent, les chercheurs ajoutent habituellement une certaine concentration de β-cyclodextrine (β-CD) ou de γ-cyclodextrine (γ-CD) à la phase mobile. En utilisant ses caractéristiques d’être hydrophile à l’extérieur et lipophile à l’intérieur, les isomères y sont incorporés, et la complexation des inclusions provoque différents obstacles stériques, permettant ainsi la séparation des isomères avec des temps de rétention différents [17-19]. En outre, en plus des triterpènes pentacycliques et de leurs glycosides, il existe également des saponines triterpènes tétracycliques, telles que le notoginsenoside SFt3, le notoginsenoside SFt4, et d’autres saponines triterpènes tétracycliques de type dammarana [20-21]. L’auteur a résumé lesComposants triterpénoïdes de Centella asiaticaAvec les numéros CAS et la littérature associée (tableau 1). Les formules structurelles peuvent être obtenues à partir de SCI Finder (https://scifinder-n.cas.org/).
Le conseil des ministresRiche teneur en saponine triterpène de Centella asiaticaLui donne un large éventail d’activités pharmacologiques, telles que anti-neurodégénérative, anti-dépresseur et anti-anxiété, anti-épilepsie, etc., et il a un bon effet dans le traitement des maladies métaboliques, des maladies respiratoires, des maladies digestives, etc., en particulier dans le traitement des maladies liées à la peau [2]. L’extrait de Centella asiatica et ses triterpères ont un certadanseffet thérapeutique et soulageant sur l’acné, la calvitie, le vitiligo, la dermatite atopique, la cicatrisation, la réparation des cicatrices, etc. [22]. Les chercheurs ont constaté que l’acide asiatique, l’acide madecasique, l’asiaticoside et le madecassoside dans l’extrait de centella asiatica ont certaines capacités d’absorption transdermique et sont non-toxiques. Ils ont été ajoutés à diverses préparations pour traiter les maladies de la peau [22]. Les Hydrogels contenant de l’extrait de Centella asiatica et des membranes de gélatine électrofilée favorisent la cicatrisation des plaies en influençant la prolifération des fibroblastes et la synthèse du collagène, et montrent un taux de cicatrisation des plaies plus rapide que les formulations non traitées [23-24].
L’acide asiatique peut réduire significativement l’expression de facteurs de réponse inflammatoire tels que le TNF-a et l’il-1 β, ainsi que l’expression de facteurs de réponse immunitaire locaux tels que les IgE, inhiber l’hyperkératinisation, les mastocytes et l’infiltration de cellules inflammatoires [25]; L’acide hydroxycentella asiatica peut réduire l’expression des cytokines pro-inflammatoires IL-1b et TLR2, favoriser la sécrétion d’aqp3, de LOR et d’ivl par les kératinocytes HaCaT et la sécrétion d’acide hyaluronique par les fibroblastes de la peau humaine, montrant un grEt en pluspotentiel thérapeutique pour la dermatite atopique [26].L’extrait de Centella asiatica a des effets significatifs sur le vieillissement anti-cutané, anti-oxydation, et améliorant l’hydratation de barrière de la peau. Il réduit également la pigmentation de la peau et améliore la vitalité de la peau. Il est ajouté à divers produits de soins de la peau et produits de beauté et a de grandes perspectives de marché [27].
JIANG H et Al., et al.[28] ont confirmé que l’asiaticoside traite de manière significative le photovieillissement de la peau en inhibant les voies de signalisation ROS et TGF-β1/Smad pour ralentir le photovieillissement. L’extrait de Centella asiatica peut lutter efficacement contre le vieillissement de la peau en améliorant la vitalité cellulaire, en stabilisant la longueur des télomères et en inhibant l’accumulation de substances de glycation [29]. L’hydroxy asiaticoside peut améliorer efficacement l’hydratation de la peau en améliorant l’expression de l’aquaporine 3 et la sécrétion d’acide hyaluronique, améliorant ainsi efficacement l’hydratation de la peau [26]. En outre,L’extrait du complexe Centella asiatica réduit efficacement les dommages de la peauEt pigmentation, et montre des effets éclaircissants et régénérants. La saponine de Centella asiatica a considérablement augmenté l’activité de superoxyde dismutase et l’expression du facteur de croissance endothélial vasculaire dans des expériences de rat, optimisant la microcirculation, améliorant la vitalité de la peau, et inhibant la traduction de l’arnm de la tyrosinase et la liaison MITF à l’adn, réduisant la production de mélanine et l’expression du gène de la tyrosinase, lutter efficacement contre la pigmentation. En bref, les études ci-dessus ont mis en évidence le potentiel d’application médicale et cosmétique de l’extrait de Centella asiatica dans la protection et la réparation de la peau.
2 Accumulation de saponines triterpènes dans Centella asiatica
Les métabolites secondaires accumulés dans les plantes ne sont pas seulement des substances nécessaires à leur propre croissance, mais aussi une partie importante du système de défense des plantes contre les attaques des agents pathogènes et le stress environnementAl., et al.En raison de leurs activités biologiques importantes, de plus en plus de métabolites secondaires sont découverts et utilisés comme ingrédients pharmaceutiques et additifs alimentaires. Le processus d’accumulation est fortement influencé par divers facteurs, tels que la génétique, les différences individuelles, les facteurs environnementaux, le moment de la récolte, etc. Le conseil des ministresContenu de asiaticoside et madecassoside dans Centella asiaticaRécolté à différents moments varie considérablement. Liu Xiaoqi et Al., et al.[72] ont analysé Centella asiatica récoltée pendant 12 mois de l’année et ont constaté que la teneur en matière sèche, la teneur en feuilles et la teneur en asiaticoside et en madecassoside dans les feuilles de Centella asiatica récoltées de juillet à septembre étaient significativement plus élevées tout au long de l’année, et la quantité totale récoltée de mars à mai était significativement plus élevée que celle récoltée de novembre à janvier.
WunLingyun et Al., et al.[73] ont étudié laComposition des feuilles de Centella asiaticaAvec des âges de 10, 20, 30, et 40 jours, et détecté 14 saponines triterpènes qui ont montré des différences significatives dans les différents stades de croissance. Han Xiaoyang et Al., et al.ont trouvé la teneur en asiaticoside et madecassoside dans les racines, les tiges et les feuilles de Centella asiatica. Les résultats ont montré que l’accumulation de ces deux composés dans différentes parties était similaire, avec la plus forte teneur dans les feuilles, suivies par les tiges et les racines. On a également constaté que la teneur en asiaticoside était légèrement plus élevée que celle du madecassoside dans différentes parties [74]. Dans l’analyse métabolique de différentes parties des racines, des tiges et des feuilles de Centella asiatica, la teneur en asiaticoside dans les feuilles était significativement plus élevée que dans les tiges, suivies par les tiges, et la plus basse dans les racines [75].
Le conseil des ministresTeneur en principes actifs (acide aspartique, acide hydroxyaspartique et leurs saponines) dans Centella asiaticaDe différentes origines varie grandement [76]. Dans une étude portant sur des échantillons de plantes entières de Centella asiatica provenant de l’Inde, la teneur moyenne en asiaticoside de la plupart des échantillons était d’environ 3 mg·mL-1 p.s. la teneur en hydroxyasiaticoside était de 15 à 20 mg·mL-1, et la teneur totale en triterpénoïdes était d’environ 30 mg·mL-1 p.s. [77]. Le Centella asiatica malaisien a été testé et a révélé que la teneur en triterpénoïdes était la plus élevée dans les feuilles, avec une fraction de masse d’asiaticoside de 11,5 mg·mL-1 p.s. et de madecassoside de 16,5 mg·mL-1 p.s. [76].
Le conseil des ministresContenu de triterpènes pentacycliques dans toute l’herbe de Centella asiaticaEn Thaïlande, la teneur totale en triterpènes pentacycliques est de 37,2 mg·mL-1 p.s. [15]. Une étude A AAexaminé le contenu de asiaticoside, ainsi que leurs aglycones. Il a été constaté que les quatre triterpénoïdes pentacycliques ci-dessus étaient fortement accumulés dans les feuilles et existaient presque sous forme de glycosides [10]. Dans le même temps, le contenu des quatre composants ci-dessus dans Centella asiatica collectés en mars, juillet et décembre à Trang, Songkhla, Phatthalung, Nakornsrithammarat, Ratchaburi et d’autres endroits en Thaïlande, le contenu des quatre composants ci-dessus a été détecté dans Centella asiatica collectés en mars, juillet et décembre. Il a été constaté que le rapport entre les glycosides et les aglycones variait grandement selon les endroits et les périodes de récolte [10]. La lumière est l’un des principaux facteurs environnementaux qui influent sur l’accumulation de métabolites secondaires chez les plantes. Huang Yanfen et Al., et al.[78] ont étudié les effets de différentes qualités de lumière LED DDsur la croissance de Centella asiatica et la teneur en asiaticoside et madecassoside. Ils ont constaté que la culture de lumière rouge est bénéfique à la croissance de Centella asiatica et à l’accumulation de la production totale d’asiaticoside, et la lumière rouge et bleue (7:3) est bénéfique à la formation et à l’accumulation de contenu d’asiaticoside et de madecassoside.
Bien que le contenu deSaponines triterpenoïdes en Centella asiaticaObtenus à partir d’origines différentes, les périodes de récolte et les conditions de culture varient considérablement, ces composés sont les plus élevés dans les feuilles, suivies par les tiges, et les racines de la plante entière ont une teneur très faible, ce qui est presque le même que les résultats de recherches précédentes, ce qui indique que les saponines triterpénoïdes de Centella asiatica ont tendance à être spécifiquement synthétisées et accumulées dans les feuilles, ce qui est également en accord avec les parties médicinales. En outre, ces facteurs influent également sur le rapport entre la teneur en saponines triterpéniques et en glycosides dans Centella asiatica, ce qui peut affecter l’efficacité des extraits de Centella asiatica, car l’acide asiatique et l’acide madecassique ont une activité anti-inflammatoire plus élevée que l’asiaticoside et le madecassoside [79], tandis que l’asiaticoside et le madecassoside ont une bonne activité cicatrisante.
3 voie de biosynthèse des saponines triterpénoïdes asiaticoside
Le conseil des ministresLes saponines triterpénoïdes de Centella asiatica sont divisées en saponines ursane et oleanane[7]. Asiaticoside et madecassoside appartiennent au type structurel de saponine triterpénoïde d’ursane. Le précurseur des composants triterpénoïdes, le pyrophosphate de farnesyle (FPP), est principalement dérivé de la voie du mévalonate (MVA), avec une petite proportion dérivé de la voie du phosphate de méthylérithritol (MEP) [81]. La FPP est principalement dérivée de la voie du mévalonate (MVA) et, dans une moindre mesure, de la voie du phosphate de méthylerythritol (MEP) [81-82]. FPP est catalysé par la squalène synthétase (SQS) pour former du squalène, qui est ensuite converti par la squalène époxidase (SQE) en 2,3-oxidosqualène, et finalement cyclisé par l’oxidosqualène cyclases (OSC) pour former de l’α-amyrdanset de la β-amyrdans[83-85]; L’α-amyrine et la β-amyrine sont ensuite successivement oxydées à C-28 par les Les enzymesP450 CYP716A83/CYP716A86 pour former respectivement les squelettes d’acide ursolique et d’acide oléanolique [86].
L’acide ursolique est hydroxylé aux positions C-2 et C-23 par le CYP714E19 et le CYP716C11 pour former un centre-side, qui est ensuite hydroxylé à la position C-6 par le CYP714E41 pour former un centre-side hydroxyle [86-87].Acide asiatique et acide madécasiqueSont glycosylés à C-28 par UGT73AD1 ou UGT73AH1 ou UGT1 pour former le monoglucoside d’acide asiatique correspondant (2α,3β, 23α-trihydroxyurs-12-ène-28-oci-acide 28-O O-β-D-glucopyranoside) et le monoglucoside d’acide hydroxymatrique (monoglucoside d’acide madécasique,2 α,3β,6β,23 α-tetrahydroxyurs-12-ène-28-oci-acide 28-o -β-D-glucopyranoside) [88-90] (Figure 2).
Récemment, l’équipe de Zhou Jingwen de l’université de Jiangnan a obtenu l’expression de candidats UGTs par analyse Transcriptome:deDifférentes parties de Centella asiatica, y compris les racines, tiges et feuilles. En combinaison avec des réactions enzymatiques dansvitro, ils ont examiné et obtenu des diglucosides d’acide asiatique (2 α,3 β, 23 α-trihydroxyurs-12-ène-28-oïque acid-28-O-β-D-glucopyranoyl(1 → 6)-O-β-D-glucopyranoside) glucosyltransférases (CaUGT73C7 et CaUGT73C8) et rhamnosyltransférases (CaRRT1~5) qui produisent des diglucosides d’acide asiatique et l’acide asiatique, ont été les premiers à éluder la route de biosynthèse de l’asiaticoside [91].
Peu après, sur la base des données du transcriptome asiaticoside et en profitant de la spécificité spatiale de l’accumulation deAsiaticoside et madecassoside à Centella asiatica,En utilisant l’analyse de co-expression, a identifié avec succès CaUGT3 et CaUGT4, qui sont impliqués dans la synthèse des chaînes glycosyles caractéristiques C-28 de l’asiaticoside et du madecassoside. CaUGT3 charge le deuxième glucose de la chaîne glycosylique caractéristique selon une liaison 1 →6, catalyseur de leurs glycosides monosaccharidiques en diglucosides de l’acide madécasque et diglucosides de l’acide hydroxymadécasque (diglucosides de l’acide madécasque,2 α,3β,6 β,23 α-tétrahydroxyurs-12-ène-28-oci-28-o -β-D-glucopyranoyl(1 →6)-O-β -D-glucopyranoside), puis le troisième rhamnose de la chaîne de sucre caractéristique a été ajouté pour former l’asiaticoside et le madecassoside sous l’action de CaUGT4 Avec 1 →4 Liaison.
L’équipe de recherche a utilisé des expériences de prédictions de la structure des protéines, d’amarrage moléculaire et de muagenèse dirigée vers le site pour constater que les deux acides aminés adjacents responsables de la fixation du groupe C-5 du donneur de sucre sont essentiels à la sélectivité du donneur de glycosyle de CaUGT3 et CaUGT4 [74]. Les deux études ci-dessus ont complètement élucidé les voies de biosynthèse de l’acide asperulosidique et du madecassoside, comblant ainsi les lacunes dans l’élucidation des voies de biosynthèse de l’acide asperulosidique et du madecassoside.Acide asperulosidique et madecassoside, et jetant les bases de la synthèse dansIn vitroultérieure de ces précieux triterpénoïdes à l’aide de la biologie synthétique.
L’acide oléanolique peut également être hydroxylé aux positions C-2 et C-23 par le CYP714E19 et le CYP716C11 pour produire de l’acide arjunolique. Dans un rapport récent, des chercheurs indiens ont découvert la voie de biosynthèse de l’acide arjunolique. CYP716A233 et CYP716A432 Trois oxydations consécutive de β-damascenol pour produire de l’acide oléanolique, puis CYP716C88 et CYP716C89 ont procédé à l’hydroxylation en position c2-et CYP714E107a et CYP714E107b ont procédé à l’hydroxylation en position c23-pour produire de l’acide arjunolique [92]. D’après la structure, on pense que l’acide ajmalique sera probablement hydroxylé à la position C-6 par le CYP714E41 pour former de l’acide terminolique. Les structures de l’acide ursolique et de l’acide oléanolique sont très semblables, ne différant que dans les positions méthyle du C-19 et du C-20, on suppose donc qu’ils peuvent avoir une catalyse biologique commune.Scheffoleoside A et asiaticoside B, isolés de Centella asiatica, sont à base d’acide ajugolique et d’acide terminolique, respectivement, et ont une chaîne glucose-glucose-rhamnose unique liée à la position C-28, semblable en structure à celle de l’asiaticoside et du madecassoside.
En raison de la nature promiscueuse du substrat des glycosyltransférases, il peut être déduit des informations structurelles etInformations d’isolation des composés de Centella asiaticaQue l’acide arjunolique et l’acide arjunique peuvent être catalysés par UGT73AD1/UGT73AH1/UGT1 pour former l’arjunoglucoside (
4 régulation du processus de biosynthétique de biosynthèse asiaticoside et hétérologue
En raison de la complexité environnementale et des contraintes géographiques, les méthodes traditionnelles, qui reposent sur l’extraction directe à partir de l’usine d’origine, ont connu d’importantes limitations à l’échelle industrielle. En particulier, wildCentella asiatica communautésPréfèrent pousser dans les zones humides, et ces zones sont souvent menacées par la pollution par les métaux lourds et d’autres produits chimiques nocifs, ce qui peut rendre difficile l’utilisation d’échantillons sauvages en raison de leur teneur excessive en métaux lourds et en microbiens [93]. En outre, ni l’échelle de Centella asiatica&#La culture artificielle ni ses réserves de ressources sauvages ne peuvent répondre à la demande croissante des industries pharmaceutique, chimique quotidienne et autres. Dans ce contexte, la technologie de la culture dansIn vitroest apparue comme une alternative innovante et potentiellement puissante. Il peut cultiver Centella asiatica de manière à grande échelle et de haute qualité dans un environnement stable et uniforme, produisant ainsi efficacement les métabolites secondaires nécessaires et offrant une nouvelle façon d’obtenir les ressources de Centella asiatica [94-95].
Les techniques de culture In vitro comprennent la culture de callus, la culture de racines de cheveux et la culture de cellules en suspension. Ils peuvent non seulement préserver le germoplasme Centella asiatica de haute qualité, mais aussi l’amplifier et le propager massivement, ou être utilisés comme bioréacteurs pour obtenir les saponines triterpénoïdes cibles [96]. PRASAD A et Al., et al.[97]Obtenu Centella asiaticaPousses propagées dansvitro en ajoutant Cu2+, NH4+-N:NO3--N, etc., pour obtenir des pousses de Centella asiatica propagées in vitro, dans lesquelles la fraction massique de l’asiaticoside a augmenté de 5,3 mg·mL-1 p.s. à 8,9 mg·mL-1 p.s. En outre, les chercheurs ont constaté que la teneur en asiaticoside pouvait également être augmentée en ajustant la concentration en saccharose (7,2 mg·mL-1 p.s.). GANDI S et Al., et al.[98] ont utilisé du calle asiatique pour produire (1,46 ± 0,06) mg·mL-1 d’acide asiatique FW. Les calles et les cellules de suspension induites par la source sud-africain de Centella asiatica sont riches en saponines triterpènes, telles que l’acide asiatique avec une fraction de masse de 1,5-2,5 mg·mL-1 p.s., l’acide madécassique avec une fraction de masse de 1,5-3 mg·mL-1 p.s., l’asiaticoside avec une fraction de masse de 14-29 mg·mL-1 p.s. et le madecassoside à 13-28,4 mg·mL-1 p.s. [99].
Cellules de Suspension deCentella asiatica cultivée dans un bioréacteur de 5 LPeut produire jusqu’à 60,08 mg·mL-1 DW madecassoside dans des conditions de culture optimales [100]. La culture de racines poilues peut être cultivée dans un fermenteur et est couramment utilisée dans l’ingénierie métabolique et est considérée comme une méthode efficace pour produire des métabolites secondaires. KIN ° de catalogueO T et Al., et al.[101] ont appliqué 0,1 mmol · L-1 de jasmonate de méthyle (MeJA) comme inducteur à la culture de racines poilus de Centella asiatica, qui a produit une grande quantité d’asiaticoside (7,12 mg·mL-1 p.s.), une teneur considérablement plus élevée que celle du groupe témoin. BAEK S et Al., et al.[102] ont utilisé un traitement de 2,5 mmol ·L-1 de squalène et de 5 mmol ·L-1 de pyruvate pour améliorer la biosynthèse des triterpénoïdes cibles dans les racines poilues de Centella asiatica; les fractions de masse totales de la saponine de triterpène étaient de 57,53 et 29,13 mg·mL-1 p.s. respectivement. En outre, l’équipe de recherche a constaté que la teneur en saponines triterpènes produites dans des cultures de racines poilues de Centella asiatica traitées avec 400 μmol·L-1 MeJA atteignait 60,25 mg·mL-1 p.s.
En plus de la culture In vitro, les chercheurs utilisent souvent le tabac et la levure comme cellules châssis pour synthétiser de façon hétérogène les produits cibles [103]. Professeur Zhou Jingwen&#L’ équipe de l’ université de Jiangnan a utilisé une souche conservée en laboratoire de Saccharomyces cerevisiae knockout GAL80 comme souche du châssis, surexprimant les gènes clés de la voie MVA et de la voie de synthèse du squalène pour obtenir une souche avec une production de β-amyrin de 125,8 mg·L-1. Et puis introduit les gènes CYP716A12 et ATR1, et combiné le rapport d’expression CYP716A12:ATR1 et A amélioré l’approvisionnement en coenzyme acétyle A et la régénération du NADPH. Les niveaux de production dans le flacon d’acide érucique et le fermenteur de 5 L ont atteint respectivement 304,0 et 680,8 mg·L-1 [104]. En utilisant une stratégie similaire, l’équipe a obtenu une usine de levure à l’acide ursolique avec un rendement de 74,6 mg·L-1 [105]. En outre, après avoir élucidé lesVoie de biosynthèse de l’asiaticoside, l’équipe a métaboliquement modifié Saccharomyces cerevisiae en éliminant la glycosidase EGH1 qui décompose asiaticoside et en introduisant des enzymes de voie clés. Après une série de modifications métaboliques, la biosynthèse de novo de l’asiaticoside a été réalisée dans un fermenteur de 5 L,avec un rendement de 772,3 μg·L-1. C’est la première fois que la voie complète de l’asiaticoside est identifiée et synthétisée de novo dans des microorganismes [91].
Professeur Li Chun&#L’équipe de l’université de Tsinghua a induit le promoteur à réguler l’étape limitant le taux, a amélioré l’expression des gènes clés dans la voie de synthèse de l’acide oléanolique, a élargi le pool de précurseurs, a reconstruit la voie et a construit un diploïde pour augmenter la production d’acide oléanolique. Enfin, une combinaison de stratégies multiples dans un bioréacteur de 100 L a donné un rendement en acide oléanolique de 4,07 g·L-1, ce qui est le niveau le plus élevé signalé à ce jour [106]. L’équipe et Wang Ying&#L’équipe S de l’institut de technologie de pékin A optimisé le cytochrome P450 et le CPRs, puis A ajusté l’approvisionnement en acétyle coenzyme A et NADPH/NADH par l’ingénierie des cofacteurs. Finalement, l’équipe a utilisé la bactérie WN85 pour la fermentation par lots de fusion, et la production d’acide ursolique a atteint (2 300 ± 180) mg·L-1, ce qui est le rendement le plus élevé d’acide ursolique synthétisé par des microorganismes [107].
Après que SRIVASTAVAG et Al., et al.[93] ont éludé la voie de biosynthèse de l’acide ursolique dans l’arbre ashwagandha, le CYP714E107a/CYP714E107b, la β-amyrin synthase, le CYP716C88 et le CYP716A233, et le produit d’acide ajmalicine peuvent être détectés. L’équipe d’irina Borodina de l’université technique du Danemark a conçu la levure Saccharomyces cerevisiae pour produire trois triterpénoïdes de plantes précieuses (acide gynostéroïque, acide hydroxygynostéroïque et acide ajmalicine) par fermentation. Parmi lesquels le rendement en acide ajmalique a été augmenté à 9,1 mg·mL-1 DCW[108] en échangeant le domaine N-terminal de CaCYP714E19p avec le domaine N-terminal de l’enzyme cytochrome P450. Les résultats de la recherche ci-dessus fournissent une riche source de précurseurs pour la biosynthèse de saponines triterpènes asiaticoside et autres semblables, et fournissent une référence précieuse pour la synthèse hétérologue ultérieure de ces composants à partir de zéro.
5 Conclusion et perspectives
Centella asiatica est une plante rampante pérenneDans la famille Apiaceae, qui est largement répandue et occupe une place importante dans la médecine traditionnelle chinoise et la médecine ayurvédique en Inde. Le Shennong Bencao Jing (Shennong' S classique de Materia Medica) déclsontque Centella asiatica "traite la fièvre sévère, les plaies et les escarboucles malins, la peau rouge et enflammée, et la fièvre avec la peau rouge". La dynastie Song Su Shou Lai (Su Shou' S livre) et Zheng Lei Ben Cao (Zheng Lei' S Materia Medica) le décrit comme "Centella asiatica, amer, froid, non toxique, approprié pour traiter la fièvre et les maladies de la peau", indiquant que Centella asiatica est utilisé pour traiter les maladies de la peau depuis les temps anciens. Avec le développement de la pharmacologie, Centella asiatica s’est avéré avoir plus d’activités pharmacologiques. Les saponines triterpénoïdes abondantes dans Centella asiatica sont largement utilisés dans les industries pharmaceutiques et chimiques, et leurs activités biologiques uniques ont apporté des progrès révolutionnaires à ces industries. Cependant, la méthode traditionnelle d’extraction directe de ces substances des plantes se heurte à de nombreux défis, tels que la faible efficacité et le coût élevé. Pendant ce temps, la synthèse chimique, bien qu’une alternative, est souvent associée à des conditions de réaction difficiles, à la complexité opérationnelle et à la pollution de l’environnement, ce qui limite son application généralisée.
En revanche, les avantages de la biologie synthétique dans la production deCentella asiatica triterpénoïdes, tels que le respect de l’environnement, une large gamme de matières premières et une rentabilité significative, se distinguent et en font une nouvelle méthode pour obtenir ces composés. Avec le développement vigoureux de la biologie synthétique, ce domaine a ouvert des voies sans précédent pour la production hétérologue et efficace de produits naturels dérivés des plantes. En utilisant la levure et le tabac comme «usines cellulaires» et le calle et les racines poilues comme bioréacteurs, les scientifiques ont soigneusement conçu et optimisé les voies métaboliques, démontrant un grEt en pluspotentiel et des perspectives pour la biosynthèse des principes actifs naturels. En particulier, l’utilisation de stratégies de biologie synthétique pour synthétiser de façon hétérologue asiaticoside dans les cellules de châssis de levure non seulement a des coûts de matières premières faibles, mais aussi l’ensemble du processus de préparation de la fermentation est sûr et contrôlable, posant une base solide pour la production à grande échelle.
Ces dernières années, laL’attention à l’extrait de Centella asiatica a continué d’augmenter, et la demande mondiale pour des ingrédients tels que asiaticoside est extrêmement élevée. Par conséquent, les chercheurs se sont engagés à étudier les variétés de Centella asiatica à haute teneur en triterpénoïdes et à utiliser des méthodes de génie métabolique et de génie génétique pour obtenir les ingrédients actifs cibles. Bien que la structure triterpénoïde de Centella asiatica soit complexe, avec l’intégration et l’application de technologies multi-omiques telles que la génomique, la transcriptomique et la protéomique, sa voie de biosynthèse a été progressivement éludée, favorisant ainsi la biosynthèse des composants triterpénoïdes dans Centella asiatica. Actuellement, bien que les glycosides de Centella asiatica puissent être synthétisés à base de Saccharomyces cerevisiae, le rendement est faible, ce qui est encore loin du niveau requis pour la production industrielle pour remplacer le processus d’extraction actuel.
La synthèse totale des saponines triterpénoïdes à l’aide de Saccharomyces cerevisiae reste un énorme défi. Comme il contient un grEt en plusnombre d’hydrolases glycoside qui peuvent sérieusement interférer avec la biosynthèse des saponines triterpénoïdes, les chercheurs ont adopté la méthode d’éradiquer les hydrolases glycoside de Saccharomyces cerevisiae pour améliorer le rendement, mais l’effet est encore minime. À l’avenir, il sera peut-être possible de choisir la levure, d’autres bactéries microbiennes du châssis pour la fermentation et la synthèse. Les progrès constants de la technologie multi-omique, de la sélection moléculaire, de l’édition génétique, de l’ingénierie métabolique, de la biologie synthétique et d’autres technologies devraient permettre de démêler pleinement le mystère de laBiosynthèse des triterpénoïdes dans Centella asiatica, apportant des solutions de matières premières plus écologiques, efficaces et durables aux industries pharmaceutique et cosmétique.
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