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japonaisEtude sur Centella Asiatica triterpènes
CentellaAmérique latine(L.) Urb. Il estalso known as centellA AAaasiatica, horseshoe plant, horseshoe plant, etc. It is A aperennial plant dansLe conseil des ministresfamilleApiaceae. Its dried whole herb is used dansmedicine Et en plushas Le conseil des ministreseffetDe laclearing away heat Et en plusdampness, detoxifying Et en plusreducing swelling. It is widely distributed dansChina, mainly concentrated dansLe conseil des ministresareA asouth De laLe conseil des ministresYangtze River[1]. CentellaAmérique latineis rich danschemical components such as triterpenoids, flavonoids, polyacetylenes, Et en plusessential oils. Among these, triterpénoïdecomponents such as asiatiqueacid, madecassic acid, asiaticoside, Et en plusmadecassoside sontconsidered À propos debe its madansbioactive substances (Figure 1). They have neuroprotective, wound-healing, anti-inflammatory, antioxidant, anti-aging, anti-allergic effects, Et en plusare widely used dansthe treatment De laLa peaudiseases such as La peauburns, ulcers, psoriasis, Et en plusscleroderma, as well as in the beauty industry pouracne removal, soothing, freckle removal Et en pluswhitening, Et en plusanti-âge[2-4]. Therefore, centellaAmérique latineis widely used in the preparation De lapharmaceutical Et en pluscosmetic additives Et en plusis unimportant wild plant resource.
Le conseil des ministrestriterpenoid components asiaticoside and madecassoside are the marker components De laCentellaAmérique latinein the 2020 edition De lathe Chinese Pharmacopoeia, and their total content is required to be not less than 0.8% [5]. Le conseil des ministrescontent De lathe above compounds varies greatly in CentellaAmérique latineÀ partir dedifferent origins and harvest periods[6], resulting in unstable quality De laCentellaAmérique latineplant resources. dansaddition, due to the unlimited harvesting De laCentellaAmérique latinewild resources, coupled avecthe limitations De laartificial cultivation conditions and resources, as well as the low extractionefficiency De latriterpenoid Les saponinessuch as asiaticoside and madecassoside and the complexity De latheir chemical Structures,the current La productionlevel still cannot meEt etthe global markEt etdemand pourCentellaAmérique latinetriterpenoid components, limiting their application in the food, pharmaceutical, and cosmetic industries [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 obtenir du saponarioside B à partir de Centellaasiatica, de l’adjuvant du vaccin QS-21, de la soyasaponine A, A,A,A,A,du glycoside de souche E, E,des ginsénosides Et etd’autres saponines triterpénoïdes [9-12]. Par conséquent, cette étude a organisé systématiquement la voie de biosynthèse des triterpénoïdes Centellaasiatica Et etles gènes clés de sa voie métabolique, eta analysé les progrès Et etles perspectives de la régulation métabolique Et etde la biosynthèse hétérologue des triterpénoïdes Centellaasiatica, en vue de promouvoir davantage la recherche liée à la biosynthèse, la La productionindustrielle Et etle développement de produits fonctionnels des triterpénoïdes Centella asiatica.
1 Centella asiatiquetriterpenoïdes saponines Et etleurs 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 triterpénoïdes sont ses principaux ingrédients actifs. À ce jour, plus de 40 composés triterpénoïdes ont été isolés Et etstructuralement identifiés chez Centella asiatica. Ces composés sont principalement classés comme étant de type ursanéEt etde type oléanane [14]. Les saponines triterpénoïdes contiennent des aglycones Et etdes glycosides. Les aglycones dans Centella asiatica sont 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 Les structuresdiverses par l’intermédiaire d’une liaison ester pour former un glycoside ester [15].
The highest content is asiaticoside, madecassoside, and asiaticoside B (asiaticoside B), which can account for 80% or more De lathe total asiaticoside content [16]. Centella asiatica acideand hydroxycentella asiatica acid are ursane-type triterpènesaponins. The C-28 position is linked to a single glucose to form the monosaccharide glycoside quadranoside Ⅳ and centelloside C. The C-28 position is linked to glucose-glucose to form the disaccharide asiaticoside E and centellasaponin B,and C-28-linked glucose-glucose-rhamnose as trisaccharides asiaticoside and asiaticoside E. Arjunolic acid and arjunic acid are oleanane-type triterpene saponins. The C-28-linked single glucose (arjunoLe glucosideII, chebuloside Ⅱ), disaccharide (asterbatanoside B, centelloside D), and glucose-glucose-rhamnose chain (scheffoleoside A, asiaticoside B) are the corresponding monosaccharide, disaccharide, and trisaccharide isomers of asiatic acid and madecassic acid, respectively. There are a large number of isomers of ursane and oleanane structure isomers in asiatic acid, which have very similar physical and chemical properties. It is difficult to separate the isomers using common chromatographic conditions.
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 etlipophile à l’intérieur, les isomères y sont incorporés, Et etla 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 etde leurs glycosides, il existe également des saponines triterpènes tétracycliques, telles que le notoginsenoside SFt3, le notoginsenoside SFt4, Et etd’autres saponines triterpènes tétracycliques de type dammarana [20-21]. L’auteur a résumé les composants triterpénoïdes de Centella asiatica avec des numéros de CAS Et etla littérature associée (tableau 1). Les formules structurelles peuvent être obtenues à partir de SCI Finder (https://scifinder-n.cas.org/).
The rich triterpene saponin content of Centella asiaticaLui donne un large éventail d’activités pharmacologiques, telles que anti-neurodégénérative, anti-dépresseur Et etanti-anxiété, anti-épilepsie, etc., Et etil a un bon effEt etdans 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 certain effet 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 grand potentiel thérapeutique pour la dermatite atopique [26]. L’extrait de Centella asiatica a des effets significatifs dans le vieillissement anti-cutané, l’anti-oxydation, et l’amélioration de l’hydratation de la barrière cutanée. 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,Centella asiatica complex extract effectively reduces skin damage and pigmentation, and shows brightening and regenerating effects. Centella asiatica saponin significantly increased superoxide dismutase activity and vascular endothelial growth factor expression in rat experiments, optimizing microcirculation, enhancing skin vitality, and inhibiting tyrosinase mRNA AAtranslation and MITF binding to DNA, reducing melanin production and tyrosinase gene expression, effectively combating pigmentation. In short, the above studies have highlighted the medical and cosmetic application potentielof Centella asiatica extract in skin protection and repair.
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 contenu de l’asiaticoside et du madecassoside dans les Centella asiatica récoltés 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.
Wan Lingyun et Al., et al.[73] ont étudié la composition des feuilles de Centella asiatica âgées de 10, 20, 30 et 40 jours, et ont détecté 14 saponines triterpènes présentant des différences significatives selon les 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].
La teneur en ingrédients actifs (acide aspartique, acide hydroxyaspartique et leurs saponines) dans les Centella asiatica d’origines différentes 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].
La teneur en triterpènes pentacycliques de l’herbe entière de Centella asiatica en Thaïlande varie selon le site de culture et la période de récolte, et la teneur totale la plus élevée en triterpènes pentacycliques est de 37,2 mg·mL-1 p.s. [15]. Une étude A examiné 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 la teneur en saponines triterpénoïdes chez Centella asiatica provenant d’origines, de périodes de récolte et de conditions de culture différentes varie 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 compatible 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
Les 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-amyrin et de la β-amyrin [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]. L’acide asiatique et l’acide madécossique sont glycosylés à C-28 par l’ugt73ad1 ou l’ugt73ah1 ou l’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 madécossique,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 d’ugts candidats par analyse Transcriptome:de différentes parties de Centella asiatica, y compris les racines, les tiges et les feuilles. En combinaison avec des réactions enzymatiques in vitro, 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, en se basant sur les données du transcriptome asiaticoside et en tirant parti de la spécificité spatiale de l’accumulation de l’asiaticoside et du madecassoside dans Centella asiatica, en utilisant l’analyse de co-expression, on a réussi à identifier CaUGT3 et CaUGT4, qui sont impliqués dans la synthèse des chaînes glycosyles C-28 caractéristiques 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,commettant ainsi les lacunes dans l’élucidation des voies de biosynthèse de l’acide asperulosidique et du madecassoside, et jetant les bases pour la synthèse ultérieure in In vitrode ces triterpénoïdes précieux 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. Le Scheffoleoside A et l’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 et des informations d’isolement des composés de Centella asiatica que l’acide arjunolique et l’acide arjunique peuvent être catalysé 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, les communautés sauvages de Centella asiatica préfèrent 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 In In 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] ont obtenu des pousses de Centella asiatica propagées in vitro 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].
Les cellules en Suspension de Centella asiatica cultivées dans un bioréacteur de 5 L peuvent 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]. De plus, après avoir élucidé la voie de biosynthèse de l’asiaticoside, l’équipe a modifié métaboliquement Saccharomyces cerevisiae en éliminant la glycosidase EGH1 qui dénote l’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 vivace de la famille des Apiaceae, qui est largement répandue et occupe une position importante dans la médecine traditionnelle chinoise et la médecine ayurvédique en Inde. Le Shennong Bencao Jing (Shennong' S classique de Materia Medica) déclare que 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 grand potentiel 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, l’attention à l’extrait de Centella asiatica a continué d’augmenter, et la demande mondiale d’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.
The total synthesis of triterpenoid saponins using Saccharomyces cerevisiae is still a huge challenge. Since it contains a large number of glycoside hydrolases that can seriously interfere with the biosynthesis of triterpenoid saponins, researchers have adopted the method of knocking out the glycoside hydrolases of Saccharomyces cerevisiae to improve the yield, but the effect is still minimAl., et al.In the future, it may be possible to choose yeast, other microbial chassis bacteria for fermentation and synthesis. The continuous advancement of multi-omics technology, molecular breeding, gene editing,metabolic engineering, synthetic biology and other technologies is expected to fully unravel the mystery of the biosynthesis of triterpenoids in Centella asiatica, bringing more green, efficient and sustainable raw material solutions to the pharmaceutical and cosmetics industries.
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