白花檵木黃酮及其相關代謝途徑的研究進展

摘 要：白花檵木是中國南方地區的一種常見植物，分布廣泛，具有較高的藥用價值。該文首先對白花檵木進行了簡介，然后對該植物中具有藥用價值的重要生物活性物質黃酮類化合物進行了綜述，主要涉及其功能、結構、藥用價值、代謝途徑以及相關酶系。最后，對該白花檵木資源的開發、利用和研究進行了展望。

關鍵詞：白花檵木；黃酮類化合物；代謝途徑

中圖分類號 S79 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2013）19-29-02

檵木（Loropetalum chinensis （R. Br.） Oliv）屬金縷梅科（Hamamelidaceae）檵木屬，通常分布在海拔1 000～1 200m的地區，我國主要分布于江西、江蘇、浙江、四川等地。檵木屬有4個種和1個變種，白花檵木及其變種紅花檵木、大花檵木以及大果檵木皆產于我國。目前該屬植物中，紅花檵木作為一種重要的園林樹種，被廣泛研究和利用。而白花檵木外觀平實，分布廣泛，因此對其研究利用反而較少。但是該植物中所含黃酮類化合物（flavonoids）較其他植物中的同類物質而言有著更加突出的藥用價值[1]。本文將重點介紹白花檵木中黃酮類化合物的主要成分、代謝途徑和涉及的重要的酶。

1 檵木黃酮化合物簡介

黃酮類化合物是以C6-C3-C6結構為基本母核（圖1） 顏色各異的天然產物，屬于色原酮或色原烷的衍生物。它的2個苯環（A環、B環）通過中間3個碳原子相互鏈接而成，這3個碳原子可以是脂肪鏈，也可以與苯環（A環）部分形成六元或五元氧雜環結構（C環）。黃酮類化合物結構中常連接有酚羥基、甲氧基、甲基、異戊烯基等官能團，此外它還常與糖結合成苷。依據黃酮類基本分子結構的雜氧環和構象的不同，一般把黃酮類化合物劃分為六大類：黃酮（flavone）、黃酮醇（flavonol）、異黃酮（isoflavone）、黃烷酮（flavanone）、黃烷醇（flavanol）、花色素（anthocyanidin）。

已知白花檵木化學成分多為極性較大的化合物，黃酮類化合物是其中最重要的一類[2]。白花檵木中的黃酮類化合物統稱為檵木黃酮，具有很大的藥用價值[1，3]。這類物質具有多種生物活性，除抗菌、消炎、抗突變、降壓、清熱解毒、鎮靜等作用外，在抗氧化、抗癌、防癌等方面也有顯著效果[4]。檵木黃酮中作用較為突出的成分是黃酮醇，這類物質又包括槲皮素（Quereet：3，3’，4，5，7-五羥基黃酮）、山奈酚（Kaempfero：3，4’，5，7-四羥基黃酮）和楊梅素（Myriceti：3，5，7，3’，4’，5’-六羥基黃酮）等。除了槲皮素外其他成分都能增加動物冠脈流量，加強心肌收縮力，對周圍血管有直接擴張作用。而槲皮素在抗腫瘤方面則有更為重要的作用，能夠抑制腫瘤細胞的侵襲和轉移[1]。

2 植物黃酮類化合物生物合成途徑

黃酮類化合物及其生物合成途徑普遍存在于各類植物當中，其代謝途徑產生豐富多樣的次生代謝產物[5-6]。目前，關于檵木黃酮合成的代謝途徑，尚未見詳細報道。但是其他植物黃酮類化合物的代謝途徑，則研究的比較清楚。參照茶樹等植物對檵木黃酮的生物合成及代謝途徑進行研究，將有助于我們更好的了解檵木黃酮各有效成分的生物合成情況，為更好的利用檵木資源打下良好的基礎。

植物黃酮類化合物生物合成途徑如圖2所示[5]：黃酮類A環由3個丙二酰輔酶A（malonyl-CoA）形成，丙二酰輔酶A來自乙酰輔酶A。黃酮類B環來自于香豆酰輔酶A（Coumaroyl-CoA），苯丙氨酸經肉桂酸和香豆酸最終轉化為香豆酰輔酶A。丙二酰輔酶A和香豆酰輔酶A在查爾酮合成酶（chalcone synthase，CHS）的作用下形成查爾酮（chalcone），再由查爾酮異構酶（chalcone isomerase，CHI）催化查爾酮形成柚皮素。柚皮素是黃酮醇-3-羥化酶（flavanone-3-hydroxylase，FHT=F3H=F3βH）的最適底物，產物是二氫山萘酚（dihydrokaempferol），黃酮類-3′-羥化酶（flavonoid 3′-hydroxylase，F3′H）和黃酮類-3′5′-羥化酶（flavonoid 3′5′-hydroxylase，F3′5′H）以二氫山萘酚為底物，形成二氫槲皮素（dihydroquercetin）和二氫楊梅素（dihydromyricetin）。柚皮素也可以在F3′H和F3′5′H的作用下生成圣草素和pentahydroxy flavanone，并進一步由F3H催化合成二氫槲皮素和二氫楊梅素。以3種二氫黃酮醇為底物，在黃酮醇合成酶（flavonol synthase，FLS）的作用下形成槲皮素、山萘酚、楊梅素等黃酮醇。

在上述代謝途徑中，黃酮類化合物生物合成的的關鍵酶是查爾酮合成酶。而3種羥化酶和黃酮醇合成酶則在黃酮醇的合成過程中，起到了重要作用。查爾酮合成酶是植物黃酮類化合物合成代謝中第一個關鍵酶，催化丙二酸單酰CoA與香豆酰CoA縮合成查爾酮的反應[4]。二氫黃酮羥化酶的主要功能是催化二氫黃酮的羥基化反應，使之生成二氫黃酮醇。這類酶又根據其催化的位點差異而分為黃酮類-3-羥化酶（F3H）、黃酮類-3′-羥化酶（F3′H）、黃酮類-3′，5′-羥化酶（F3′5′H）。黃酮醇合成酶可催化二氫黃酮醇脫氫氧化成黃酮醇的反應[7]。黃酮醇合成酶與黃酮類-3-羥化酶一樣，同屬于2-酮戊二酸依賴性雙加氧酶家族[8]。

3 探討

紅花檵木是白花檵木的變種，其變化和檵木中色素的變化有關，也涉及檵木黃酮的代謝途徑。學者推測紅花檵木是白花檵木基因突變的結果[9]。有研究[10-11]表明湖南瀏陽大圍山可能是紅花檵木的起源中心。在這里白花檵木基因突變之后種群遺傳結構發生改變，產生了現有紅花檵木的遺傳基礎。紅花檵木種子繁殖的實生苗有一部分回變為白花檵木，這表明導致紅花檵木形成的基因突變在基因組中尚未穩定下來。該問題很可能涉及到檵木黃酮代謝途徑的修飾。相關研究將有利于我們更好地了解檵木生物分類學的遺傳特征和認識檵木資源。

在藥用價值的開發方面，目前已知黃酮類化合物在植物中分布廣泛，特別是茶樹中黃酮類化合物的含量遠高于白花檵木[3]，白花檵木中黃酮類化合物的成分和其他植物相比有何特點，甚至白花檵木和紅花檵木中的黃酮類化合物成分是否有差異，都值得進一步研究。利用生物化學方法和分子生物學手段可以調控黃酮類物質的合成代謝，近年來遺傳修飾調控植物黃酮類化合物的生物合成已經成為代謝工程的研究熱點，將該手段和方法引入檵木黃酮的研究，對于研究上述問題和開發白花檵木資源都具有重要意義。

參考文獻

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（責編：施婷婷）