甘草次酸,也被称为甘草亭酸、甘珀酸等,其英文名称为Glycyrrhetinic acid,CAS号为471-53-4,分子式:C30H46O4。白色结晶性粉末,无臭无味。在吡啶中易溶,在乙醇或氯仿中溶解,在汽油或乙醚中微溶,难溶于水。甘草次酸来源于甘草酸的代谢分解,是甘草酸水解脱去糖酸链后形成的产物。甘草作为常见的药食两用食品,其提取物作为天然的甜味剂用于糖果和罐头食品中。
一、生物合成途径:
1.苯丙素途径:首先苯丙氨酸在酪氨酸酶催化下转化为酪氨酸,接着酪氨酸再经酪氨酸酶催化变为多巴二羧酸,最后多巴二羧酸通过多巴二羧酸脱羧酶催化生成甘草次酸,该途径的中间产物苯丙酮、酪氨酸、多巴二羧酸等在甘草次酸生物合成中起关键作用。
2.黄酮糖苷途径:先由糖苷酶催化黄酮糖苷水解为黄酮醇,随后黄酮醇经一系列酶催化最终生成甘草次酸,此途径的中间产物黄酮醇、异戊烯基黄酮醇等对甘草次酸的生物合成至关重要。
二、关键酶调控机制如下:
1.β-香树脂醇合酶:在甘草次酸的合成中,该酶催化生成β-香树脂醇,是甘草次酸合成的前体物质。研究发现,通过基因工程手段上调 β-香树脂醇合酶基因的表达,可以提高β-香树脂醇的产量,进而增加甘草次酸的合成量,如在酿酒酵母中上调β-香树脂醇合酶βas 基因,使甘草次酸产量明显提高。
2.细胞色素 P450 氧化酶和细胞色素 P450 还原酶:二者协同作用,参与甘草次酸合成过程中的氧化反应,对其结构的形成和修饰起到关键作用。在构建生产甘草次酸的工程菌时,引入这两种酶的基因并优化其表达,可有效提高甘草次酸的产量。
3.葡萄糖醛酸基转移酶:能将葡萄糖醛酸基转移到甘草次酸上,生成甘草酸等衍生物。对葡萄糖醛酸基转移酶进行改造或优化其表达水平,可以调节甘草次酸及其衍生物的合成比例和产量。
4.UDP -葡萄糖脱氢酶:参与葡萄糖醛酸的生物合成,为葡萄糖醛酸基转移酶提供底物,从而间接影响甘草次酸及其衍生物的合成。