陳秉松，周 迎，王昭昕，楊雨帆，邱 峰，顏曉暉*

植物天然產(chǎn)物的葡萄糖醛酸苷生物合成的研究進(jìn)展

陳秉松1, 2，周 迎3，王昭昕2，楊雨帆2，邱 峰1*，顏曉暉2*

1. 天津中醫(yī)藥大學(xué)中藥學(xué)院，天津 301617 2. 天津中醫(yī)藥大學(xué) 組分中藥國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津 301617 3. 天津中醫(yī)藥大學(xué)國(guó)際學(xué)院，天津 301617

葡萄糖醛酸化是一類重要的由葡萄糖醛酸轉(zhuǎn)移酶（UDP-glucuronosyltransferase，UGT）催化的Ⅱ相代謝反應(yīng)，負(fù)責(zé)多種體內(nèi)內(nèi)源性和外源性物質(zhì)的清除。葡萄糖醛酸化影響內(nèi)源或外源性物質(zhì)在組織中的分布水平，對(duì)藥物的藥效和不良反應(yīng)有巨大的影響。UGTs廣泛分布于機(jī)體的各種組織中，不同亞型之間存在組織差異性和底物特異性。葡萄糖醛酸苷的制備為植物天然產(chǎn)物的藥理活性、藥動(dòng)學(xué)性質(zhì)、藥物間相互作用等研究提供了基礎(chǔ)。綜述了植物天然產(chǎn)物酚類、香豆素類、木脂素類、生物堿類、萜類等葡萄糖醛酸苷生物合成的研究進(jìn)展，為這類化合物的制備和藥理活性研究提供參考。

植物天然產(chǎn)物；葡萄糖醛酸苷；葡萄糖醛酸轉(zhuǎn)移酶；生物合成；多酚類；香豆素類；木脂素類；生物堿類；萜類

葡萄糖醛酸化是生物體內(nèi)通過(guò)葡萄糖醛酸轉(zhuǎn)移酶（UDP-glucuronosyltransferase，UGT）催化進(jìn)行的II相代謝反應(yīng)，在這類反應(yīng)中，UGT催化葡萄糖醛酸從尿苷二磷酸葡萄糖醛酸（uridine 5′-diphosphoglucuronic acid，UDPGA）轉(zhuǎn)移到內(nèi)源性物質(zhì)（如膽紅素、類固醇激素和脂溶性維生素等）和外源性物質(zhì)（藥物、食物、環(huán)境毒物等）上生成相應(yīng)的葡萄糖醛酸苷產(chǎn)物[1]。葡萄糖醛酸化通常導(dǎo)致產(chǎn)物水溶性增強(qiáng)，活性降低，可加快底物分子通過(guò)腎臟、膽汁或腸道清除。據(jù)統(tǒng)計(jì)，葡萄糖醛酸化代謝約占所有藥物Ⅱ相代謝的35%[2]。因此，葡萄糖醛酸化在維系內(nèi)源性物質(zhì)平衡和體內(nèi)外源性物質(zhì)的清除中發(fā)揮關(guān)鍵調(diào)控作用，影響藥物在組織中的分布和水平，對(duì)藥物的藥效和不良反應(yīng)有巨大的影響，UGT也是機(jī)體發(fā)育[3-4]和疾病發(fā)生[5-7]的重要指標(biāo)。在葡萄糖醛酸化反應(yīng)過(guò)程中，UGT催化底物分子的親核基團(tuán)進(jìn)攻葡萄糖醛酸，發(fā)生雙分子親核取代反應(yīng)反應(yīng)，葡萄糖醛酸中C1位羥基的構(gòu)象發(fā)生翻轉(zhuǎn)，生成β--葡萄糖醛酸苷和尿苷二磷酸，通常按照底物中親核基團(tuán)的不同，把葡萄糖醛酸化反應(yīng)分為-、-、-和-葡萄糖醛酸化[8]（圖1）。大多數(shù)底物分子結(jié)合葡萄糖醛酸基團(tuán)后水溶性增加，藥理活性降低，清除率增加，但是一些葡萄糖醛酸代謝產(chǎn)物與底物相比具有更強(qiáng)的活性[9]。如阿片類藥物嗎啡在UGT2B7的催化下可產(chǎn)生嗎啡6--葡萄糖醛酸苷（morphine-6-glucuronide，M6G）和嗎啡3--葡萄糖醛酸苷（morphine-3-glucuronide，M3G），研究發(fā)現(xiàn)M6G的麻醉效果是嗎啡的100倍，M3G具有明顯的中樞興奮作用[10]?；衔飉ethyl 1-(3,4-dimethoxyphenyl)-3-(3-ethylvaleryl)-4-hydroxy-6,7,8-trimethoxy-2-naphthoate（S-8921）是一種腸道頂端鈉依賴性膽汁轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（apical sodium-dependent bile acid transporter，ASBT）抑制劑，體外抑制實(shí)驗(yàn)表明其葡萄糖醛酸化代謝物S-8921G對(duì)人ASBT的抑制作用比原型藥物強(qiáng)6000倍[11]。

UGT廣泛分布在機(jī)體的各種組織器官如肝、腎、腸、胃、皮膚、胸腺、腦中，不同UGT的表達(dá)具有不同的組織特異性，對(duì)于內(nèi)源性和外源性物質(zhì)也具有不同的底物選擇性和位點(diǎn)選擇性，導(dǎo)致了體內(nèi)葡萄糖醛酸化反應(yīng)的高度復(fù)雜性（圖2）。目前研究較為廣泛的、以UDPGA為糖基供體的人源UGT可分為3個(gè)家族（UGT1A、UGT2A和UGT2B），包括19個(gè)亞型（UGT1A1、UGT1A3、UGT1A4、UGT1A5、UGT1A6、UGT1A7、UGT1A8、UGT1A9、UGT1A10、UGT2A1、UGT2A2、UGT2A3、UGT2B4、UGT2B7、UGT2B10、UGT2B11、UGT2B15、UGT2B17和UGT2B28）[9]。參與藥物代謝的主要是UGT1A和UGT2B 2個(gè)家族，對(duì)這2個(gè)家族酶的表達(dá)和底物特異性研究也最多。近年來(lái)隨著對(duì)UGT在內(nèi)源和外源物質(zhì)代謝、生長(zhǎng)發(fā)育和疾病發(fā)生方面的深入研究，特別是因UGT基因多態(tài)性，相同藥物在不同的人群中會(huì)產(chǎn)生不同的有效性和毒性[12]，藥物研發(fā)人員越來(lái)越重視藥物葡萄糖醛酸化產(chǎn)物的藥理活性、成藥性和安全性等問(wèn)題。伍明江等[13]采用超高效液相色譜與四級(jí)桿飛行時(shí)間質(zhì)譜聯(lián)用（UPLC-Q-TOF/MS）技術(shù)，從口服桑葉黃酮提取物的大鼠血漿、尿液、糞便、膽汁中分析鑒定了包括葡萄糖醛酸化代謝產(chǎn)物在內(nèi)的41個(gè)代謝產(chǎn)物。Zhao等[14]通過(guò)收集給藥大鼠的尿液，分離獲得4--β--葡萄糖醛酸化根皮素和6-甲氧基-2--β--葡萄糖醛酸化根皮素，但從生物樣品中直接提取生物體內(nèi)的代謝產(chǎn)物，所需生物樣品量大，成本高，不利于后續(xù)的藥理活性研究。雖然可以通過(guò)Koenigs-Knorr反應(yīng)利用鹵代糖作為葡萄糖醛酸的供體來(lái)化學(xué)合成葡萄糖醛酸衍生物，但這一反應(yīng)需要經(jīng)過(guò)多個(gè)保護(hù)和脫保護(hù)步驟，合成效率普遍不高[15-16]。相比之下，利用UGT制備葡萄糖醛酸化產(chǎn)物具有反應(yīng)條件溫和、選擇性好、合成步驟少、產(chǎn)物后處理容易等優(yōu)勢(shì)，越來(lái)越受到青睞。本文對(duì)植物天然產(chǎn)物葡萄糖醛酸化的催化酶、作用位點(diǎn)、化合物結(jié)構(gòu)及近年來(lái)利用UGT制備植物天然產(chǎn)物的葡萄糖醛酸化衍生物的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

圖1 UGT介導(dǎo)的葡萄糖醛酸化反應(yīng)(A)及不同類型的葡萄糖醛酸化產(chǎn)物(B)

圖2 葡萄糖醛酸轉(zhuǎn)移酶進(jìn)化樹(shù)分析、組織分布和代表性底物

1 葡萄糖醛酸化代謝研究的體外模型

當(dāng)前常用的研究葡萄糖醛酸化代謝的體外模型主要有原代肝細(xì)胞、微粒體和重組UGT等[17]。原代肝細(xì)胞是與人體肝臟最接近的模型，但其代謝活性在培養(yǎng)過(guò)程中會(huì)明顯減弱，不同批次代謝活性差異大，且因?yàn)楦渭?xì)胞來(lái)源短缺、操作復(fù)雜，難以廣泛應(yīng)用。微粒體是細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)（主要為內(nèi)質(zhì)網(wǎng)）的膜結(jié)構(gòu)破碎后形成的囊泡，一般通過(guò)組織勻漿、差速離心法制備，制備的微粒體包含了大量的UGT。因?yàn)楦闻K、腎臟和腸道是動(dòng)物代謝外源物質(zhì)的主要組織，所以肝微粒體、腎微粒體和腸微粒體是最常用的微粒體模型。相對(duì)于原代肝細(xì)胞，微粒體具有易制備、易操作等優(yōu)點(diǎn)，但其需要消耗動(dòng)物資源，而且種屬及個(gè)體差異會(huì)導(dǎo)致批次間的穩(wěn)定性差，難以實(shí)現(xiàn)葡萄糖醛酸化代謝物的規(guī)?；苽洹Ｖ亟MUGT酶是利用DNA重組技術(shù)將編碼UGT的基因轉(zhuǎn)入哺乳動(dòng)物細(xì)胞（COS、V79和HEK293）、昆蟲細(xì)胞（Sf9）中，實(shí)現(xiàn)其高效、專一表達(dá)。目前UGT1A1、UGT1A3、UGT1A4、UGT1A6、UGT1A7、UGT1A8、UGT1A9、UGT1A10、UGT2B4、UGT2B7、UGT2B15、UGT2B10、UGT2B17等人源UGT已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了以哺乳動(dòng)物細(xì)胞為宿主的商業(yè)化重組表達(dá)[8]。利用重組UGT，可以研究不同酶的底物特異性，制備目標(biāo)化合物的葡萄糖醛酸化衍生物，比較原型藥物和衍生物在吸收、分布、代謝、外排等方面的性質(zhì)差異。重組UGT也為研究基因多態(tài)性與藥物代謝差異性提供了模型[18]。

2 利用體外模型制備植物天然產(chǎn)物的葡萄糖醛酸苷

2.1 酚類化合物的葡萄糖醛酸苷

2.1.1 類黃酮化合物的葡萄糖醛酸苷 類黃酮化合物具有抗氧化、抗炎、抗病毒等多種活性，在植物中主要以糖苷、酯等結(jié)合物形式存在，不易被機(jī)體吸收。類黃酮攝入后通常先被腸道中的酶及微生物水解成游離形式的苷元，被吸收后在UGT的作用下生成葡萄糖醛酸化衍生物，經(jīng)由膽汁、糞便、尿液等途徑排出體外，呈現(xiàn)明顯的首關(guān)效應(yīng)。類黃酮化合物的葡萄糖醛酸化反應(yīng)主要由UGT1A家族中的6種酶UGT1A1、UGT1A3、UGT1A7、UGT1A8、UGT1A9、UGT1A10催化，UGT2B7和UGT2B15也可參與部分類黃酮化合物的代謝[1]。這些UGT酶在各個(gè)組織中的表達(dá)水平不同，對(duì)于不同類黃酮底物的選擇性也有較大差異，導(dǎo)致體內(nèi)類黃酮化合物的代謝具有組織特異性。如山柰酚（kaempferol）在大鼠體內(nèi)存在山柰酚-7-葡萄糖醛酸苷（K-7-G）和山柰酚-3-葡萄糖醛酸苷（K-3-G）2種代謝產(chǎn)物，在小腸中更多生成K-3-G，而用大鼠肝微粒體催化山柰酚，主要的代謝產(chǎn)物是K-7-G[19]。此外，UGT針對(duì)不同類黃酮化合物中酚羥基的葡萄糖醛酸化也存在位點(diǎn)選擇性。以木犀草素（luteolin）為例，人源重組UGT代謝研究表明其葡萄糖醛酸化代謝主要由UGT1A9、UGT1A6和UGT1A1催化，其中UGT1A9的代謝能力最強(qiáng)，介導(dǎo)其C7-OH和C3′-OH的葡萄糖醛酸化反應(yīng)，UGT1A6介導(dǎo)C7-OH的葡萄糖醛酸結(jié)合，而UGT1A1可催化木犀草素C3′--葡萄糖醛酸苷中C7-OH與葡萄糖醛酸的結(jié)合，生成C7-OH和C3′-OH的雙葡萄糖醛酸化產(chǎn)物[20]。由于類黃酮化合物的生物活性主要取決于羥基，特別是游離羥基的數(shù)目和位置，因此不同UGT對(duì)于這類化合物在體內(nèi)的活性有重要影響。

2.1.2 白藜蘆醇及其類似物的葡萄糖醛酸苷 白藜蘆醇（resveratrol）及其類似物包括白皮杉醇（piceatannol）、氧化白藜蘆醇（oxyresveratrol）、二芳基乙烯（combretastatin）、紫檀茋（pterostilbene）等，具有抗腫瘤、抗氧化和抗心血管疾病等多種活性，但口服后被肝細(xì)胞和腸上皮細(xì)胞中的UGT1A1、UGT1A3、UGT1A6、UGT1A7、UGT1A8、UGT1A9、UGT1A10以及磺基轉(zhuǎn)移酶代謝，經(jīng)由膽汁、尿液等途徑清除，導(dǎo)致進(jìn)入血液循環(huán)的白藜蘆醇類化合物的原型濃度極低，其生物利用度幾乎為零[21]。姜黃素（curcumin）可用于治療腫瘤、糖尿病、炎癥、神經(jīng)退行性疾病、代謝綜合征等，但因極低的口服生物利用度和在生理?xiàng)l件下降解快等缺點(diǎn)，限制了姜黃素的臨床開(kāi)發(fā)[22]。UGT1A1、UGT1A8和UGT1A10是主要的姜黃素及去甲氧基姜黃素的酚羥基葡萄糖醛酸化酶，而雙去甲氧基姜黃素不易被葡萄糖醛酸化；UGT1A9可以同時(shí)催化姜黃素酚羥基和碳鏈上醇羥基的葡萄糖醛酸化[23]。大麻酚（cannabinol）是從大麻中分離的一種活性物質(zhì)，可與免疫細(xì)胞表面抑制性G蛋白偶聯(lián)受體CB1和CB2結(jié)合，大麻酚與CB2受體的結(jié)合與激活能力更強(qiáng)，因此可以發(fā)揮CB2受體治療神經(jīng)病理性疼痛的作用，而不產(chǎn)生CB1受體相關(guān)的中樞性不良反應(yīng)，因此受到了廣泛的關(guān)注[24]。四氫大麻酚（tetrahydrocannabinol，THC）是從大麻中分離的另一種活性物質(zhì)，與大麻酚相比，它在C6a-C10a和C7-C8間的雙鍵被還原，因此C環(huán)失去芳香性；利用重組UGT對(duì)大麻酚和THC進(jìn)行體外催化發(fā)現(xiàn)THC只有在被轉(zhuǎn)化成大麻酚后才能被UGT1A9葡萄糖醛酸化，提示C環(huán)可能與UGT1A9中的芳香氨基酸通過(guò)π-π重疊效應(yīng)參與酶與底物的識(shí)別。除了UGT1A9之外，UGT1A7、UGT1A8、UGT1A10也能催化大麻酚的葡萄糖醛酸化[25]。THC的Ⅰ相代謝產(chǎn)物THC-OH和THC-COOH能分別被UGT1A9、UGT1A10和UGT1A1、UGT1A3催化生成葡萄糖醛酸苷，說(shuō)明Ⅰ相代謝引入的游離羥基、羧基能影響化合物經(jīng)由葡萄糖醛酸化途徑代謝的能力[25]。辣椒素（capsaicin）是辣椒產(chǎn)生辛辣感的主要成分，具有很好的鎮(zhèn)痛和抗炎作用，常用于治療關(guān)節(jié)炎、牛皮癬和外周神經(jīng)炎等，此外辣椒素還能抑制腫瘤細(xì)胞增殖、轉(zhuǎn)移及誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡。通過(guò)對(duì)不同UGT亞型與辣椒素的共孵育發(fā)現(xiàn)UGT1A1、UGT1A8、UGT1A9、UGT2B7、UGT2B15和UGT2B17均參與辣椒素的葡萄糖醛酸化，而UGT1A1和UGT2B7是主要的亞型酶[26]。表1總結(jié)了部分已進(jìn)行表征的植物來(lái)源的酚類化合物的葡萄糖醛酸化位點(diǎn)和相關(guān)UGTs，葡萄糖醛酸化酚類化合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3。

2.2 香豆素類化合物的葡萄糖醛酸苷

香豆素類化合物主要存在于茄科、傘形科、菊科、豆科等植物中，也是許多中藥材如白芷、蛇床子、補(bǔ)骨脂、秦皮、前胡、獨(dú)活等的重要藥效成分。除了具有抗炎、抗病毒、抗氧化等活性外，近年來(lái)發(fā)現(xiàn)許多香豆素類化合物可通過(guò)調(diào)控細(xì)胞周期、誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡等機(jī)制抑制腫瘤細(xì)胞的增殖。大部分香豆素類化合物在C7位上連有酚羥基，其他位點(diǎn)如C6、C8位因?yàn)殡娯?fù)性較高，也容易產(chǎn)生含氧取代基或異戊烯基等。葡萄糖醛酸化代謝是香豆素類化合物在體內(nèi)代謝的主要途徑，C7位上的羥基是發(fā)生葡萄糖醛酸化的主要位點(diǎn)。UGT1A9是主要催化香豆素類化合物葡萄糖結(jié)合反應(yīng)的酶，此外UGT1A6、UGT1A1、UGT1A10等也能催化部分這類化合物的葡萄糖醛酸化，而UGT2B家族中各種同工酶均未表現(xiàn)出對(duì)香豆素類化合物的催化活性。傘形酮（umbelliferone）和4-甲基傘形酮（4-methylumbelliferone）常被用作非特異性底物來(lái)考察各種UGT同工酶的活性[56]。

除了簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)的香豆素類化合物外，UGT1A家族的亞型酶也參與如補(bǔ)骨脂定（psoralidin）和蟛蜞菊內(nèi)酯（wedelolactone）等較為復(fù)雜的香豆素類化合物的代謝。補(bǔ)骨脂定經(jīng)過(guò)肝微粒體代謝產(chǎn)生2個(gè)代謝物補(bǔ)骨脂定-9--葡萄糖醛酸苷（psoralidin-9--glucuronide，9--G）和補(bǔ)骨脂定-3--葡萄糖醛酸苷（psoralidin-3--glucuronide，3--G），UGT1A1、UGT1A7、UGT1A8和UGT1A9負(fù)責(zé)參與這一代謝過(guò)程，而3--G的生成只由UGT1A9介導(dǎo)，因此補(bǔ)骨脂定可作為檢測(cè)UGT1A9活性的特異性底物[57]。蟛蜞菊內(nèi)酯中有3個(gè)酚羥基，但其C5位羥基是主要的葡萄糖醛酸化位點(diǎn)，這一反應(yīng)主要由UGT1A9和UGT1A1介導(dǎo)[58]。香豆素類化合物的葡萄糖醛酸化位點(diǎn)和相關(guān)UGTs見(jiàn)表2，葡萄糖醛酸化香豆素類化合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖4。

表1 酚類化合物的葡萄糖醛酸化位點(diǎn)和相關(guān)UGTs

Table 1 Glucuronidation sites of phenols and related UGTs

編號(hào)化合物名稱UGTs葡萄糖醛酸化位點(diǎn)文獻(xiàn) 1木犀草素（luteolin）1A1, 1A6, 1A9C7-OH, C3′-OH20 2白楊素（chrysin）1A6C7-OH27 3芹菜（apigenin）1A3, 1A9, 1A6, 2B7C5-OH, C7-OH, C4′-OH28 4千層紙素A（oroxylin A）1A9, 1A10C7-OH29 5黃芩素（baicalein）1A8, 1A9C7-OH30 6漢黃芩素（wogonin）1A3, 1A9, 1A8C7-OH31 7野黃芩素（scutellarein）1A9, 1A8, 1A10C7-OH32 8香葉木素（diosmetin）1A1, 1A6, 1A8, 1A9, 1A10C7-OH, C3′-OH33 9金圣草黃素（chrysoeriol）1A1, 1A3, 1A6, 1A8, 1A9, 1A10C7-OH, C4′-OH33 10刺槐素（acacetin）1A8, 1A9, 1A10C5-OH, C7-OH34 11異鼠李素（isorhamnetin）1A3, 1A9C3-OH, C5-OH, C7-OH35 12山柰酚（kaempferol）1A3, 1A9C3-OH, C7-OH19 13槲皮素（quercetin）1A3, 1A9C3-OH, C7-OH, C3′-OH, C4′-OH36 14漆黃素（fisetin）1A1, 1A3, 1A7, 1A8, 1A9C4′-OH37 15橙皮素（hesperetin）1A1, 1A3, 1A7, 1A8, 1A9C7-OH, C3′-OH38 16大豆苷元（daidzein）1A1, 1A3, 1A8, 1A9C7-OH, C4′-OH39 17染料木素（genistein）1A8, 1A9, 1A10C7-OH, C4′-OH40 18大豆黃素（glycitein）1A1, 1A8, 1A9C7-OH41 19芒柄花黃素（formononetin）1A1, 1A8, 1A9C7-OH42 20鷹嘴豆芽素A（biochanin A）1A1, 1A8, 1A9C7-OH43 21櫻黃素（prunetin）1A1, 1A8, 1A9C5-OH, C4′-OH, C8-C44 22毛蕊異黃酮（calycosin）1A1, 1A9C7-OH, C3′-OH45 23甘草黃酮（glabridin）1A1, 1A3, 1A8, 1A10, 2B7, 2B15C2-OH, C4-OH46 24兒茶［(+)-catechin］1A9C5-OH, C7-OH47 25表沒(méi)食子兒茶［(?)-epigallocatechin］1A1, 1A8, 1A9C7-OH, C3′-OH48 26表沒(méi)食子兒茶素沒(méi)食子酸酯［(?)-epigallocatechin gallate］1A1, 1A3, 1A8, 1A9C7-OH, C3′-OH, C3′′-OH, C4′′-OH48 27水飛薊賓（silybin）1A3, 1A9C20-OH, C7-OH35 28異新狼毒素A（iso-neochamaejasmin A）1A1, 1A3, 1A9C7-OH, C7′′-OH, C4′-OH, C4′′-OH49 29反式白藜蘆醇（trans-resveratrol）1A1, 1A7, 1A9, 1A10C3-OH, C4′-OH50 30白皮杉醇（piceatannol）1A1, 1A8, 1A10C3-OH, C3′-OH, C4′-OH51 31氧化白藜蘆醇（oxyresveratrol）1A1, 1A3, 1A6, 1A7, 1A10, 2B7C2′-OH52 32順式白藜蘆醇（cis-resveratrol）1A1, 1A6, 1A9, 1A10C3-OH, C4′-OH50 33combretastatin A41A9C3′-OH53 34姜黃素（curcumin）1A1, 1A8, 1A10C4-OH23 35沒(méi)食子酸甲酯（methyl gallate）1A1, 1A9C3-OH, C4-OH54 36大麻酚（cannabinol）1A8, 1A10C1-OH25 37辣椒素（capsaicin）1A1, 2B7, 1A3, 1A7, 1A8, 1A9, 2B7, 2B15 C4′-OH26 382,6-二羥蒽醌（anthraflavic acid）1A1, 1A3, 1A9, 1A10, 2B17C2-OH55 39大黃素（emodin）1A1, 1A8, 1A10C3-OH55 40蘆薈大黃素（aloe-emodin）1A7, 1A9C1-OH, C8-OH55 41丹蒽醌（danthron）1A1, 1A9, 2B7C1-OH55

圖3 葡萄糖醛酸化酚類化合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)

表2 香豆素類化合物的葡萄糖醛酸化位點(diǎn)和相關(guān)UGTs

Table 2 Glucuronidation sites of coumarins and related UGTs

編號(hào)化合物名稱UGTs葡萄糖醛酸化位點(diǎn)文獻(xiàn) 42秦皮素（fraxetin）1A1, 1A3, 1A6, 1A7, 1A9, 1A10C7-OH, C8-OH59 43秦皮乙素（esculetin）1A6, 1A9C7-OH60 44異秦皮啶（isofraxidin）1A1, 1A7, 1A8, 1A9, 1A10C7-OH61 45瑞香素（daphnetin）1A6, 1A9C7-OH, C8-OH59 46東莨菪素（scopoletin）1A9C7-OH62 474-甲基傘形酮（4-methylumbelliferone）1A1, 1A3, 1A6, 1A7, 1A8, 1A9, 1A10, 2B7, 2B15, 2B17C7-OH63 48歐前胡素酚（osthenol）1A3, 1A9C7-OH64 49補(bǔ)骨脂定（psoralidin）1A9, 1A1, 1A7, 1A8C3-OH, C9-OH57 50蟛蜞菊內(nèi)酯（wedelolactone）1A1, 1A9C5-OH58

圖4 葡萄糖醛酸化香豆素類化合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)

2.3 木脂素類化合物的葡萄糖醛酸苷

木脂素類化合物具有多種重要的生物活性，如抗病毒、抗菌、抗氧化、抗癌、抗焦慮、抗糖尿病并發(fā)癥等，大部分植物木脂素類化合物在腸道菌群的作用下發(fā)生去甲基化、去羥基化、還原和水解等反應(yīng)，同時(shí)也被體內(nèi)的細(xì)胞色素P450和UGT等酶代謝，生成具有不同藥理活性的代謝產(chǎn)物[65]。

芝麻素（sesamin）具有清除自由基、保肝、抗癌等藥理作用，受到了廣泛關(guān)注，其在體內(nèi)的代謝主要經(jīng)由肝臟中的細(xì)胞色素P450轉(zhuǎn)化為單兒茶酚芝麻素，然后由UGT進(jìn)行葡萄糖醛酸化，單兒茶酚芝麻素及其葡萄糖醛酸化代謝物可通過(guò)抑制巨噬細(xì)胞介導(dǎo)的解偶聯(lián)來(lái)抑制β干擾素/誘導(dǎo)型一氧化氮合成酶信號(hào)，發(fā)揮抗炎作用[66]。單兒茶酚芝麻素的葡萄糖醛酸化具有物種差異性，在人微粒體中孵育只有單一產(chǎn)物3--葡萄糖醛酸化單兒茶酚芝麻素生成，而在大鼠微粒體孵育體系中，單兒茶酚芝麻素可以在C3-OH或C4-OH發(fā)生葡萄糖醛酸化。重組人UGT孵育實(shí)驗(yàn)顯示，UGT2B7在單兒茶酚芝麻素葡萄糖醛酸化中發(fā)揮重要作用[67]。

厚樸酚（magnolol）是傳統(tǒng)中藥厚樸的主要活性成分，具有抗氧化、抗微生物、抗腫瘤等多種藥理作用[68]，也是一種常用的食品添加劑。UGT1A1、UGT1A3、UGT1A7、UGT1A8、UGT1A9和UGT2B7能夠催化厚樸酚的葡萄糖醛酸結(jié)合代謝，其中UGT2B7在催化過(guò)程中起最主要的作用[69]。肉豆蔻木酚素（macelignan）是一種從肉豆蔻中分離出的木脂素類化合物，對(duì)神經(jīng)退行性疾病具有潛在治療作用。利用商業(yè)化重組人UGT孵育肉豆蔻木酚素，發(fā)現(xiàn)多數(shù)重組UGT均能催化肉豆蔻木酚素的葡萄糖醛酸化，其中UGT1A1和UGT2B7活性最高[70]。狼毒乙素（ebracteolata compound B）是月腺大戟和狼毒大戟中主要的活性物質(zhì)，具有顯著的抗結(jié)核桿菌活性，是上市藥物結(jié)核靈片中的藥效物質(zhì)。通過(guò)使用選擇性化學(xué)抑制和重組人UGT來(lái)鑒定催化狼毒乙素葡萄糖醛酸化的UGT，發(fā)現(xiàn)UGT1A6和UGT1A9對(duì)狼毒乙素具有較好的催化活性，其中UGT1A6的親和力更強(qiáng)。雖然狼毒乙素結(jié)構(gòu)中存在C2-OH、C4-OH 2個(gè)潛在的葡萄糖醛酸化結(jié)合位點(diǎn)，但僅分離鑒定出4--葡萄糖醛酸化狼毒乙素，說(shuō)明UGT對(duì)狼毒乙素的催化具有立體選擇性[71]。張涵慶等[72]在月腺大戟的根中曾分離得到該葡萄糖醛酸苷，說(shuō)明在植物中也存在相應(yīng)的UGT。部分已表征的木脂素類化合物的葡萄糖醛酸化位點(diǎn)和相關(guān)UGTs見(jiàn)表3，葡萄糖醛酸化木脂素類化合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖5。

2.4 生物堿類化合物的葡萄糖醛酸苷

大多含有親核性氮原子的生物堿，包括初級(jí)芳香胺、羥胺、酰胺和芳香-雜環(huán)化合物等，均可以發(fā)生-葡萄糖醛酸化代謝；在服用一些生物堿藥物后，可在尿液中檢測(cè)到大量的-葡萄糖醛酸化代謝產(chǎn)物，表明葡萄糖醛酸化代謝是生物堿在人體中重要的代謝和清除途徑[8]。

表3 木脂素類化合物的葡萄糖醛酸化位點(diǎn)和相關(guān)UGTs

Table 3 Glucuronidation sites of lignans and related UGTs

編號(hào)化合物名稱UGTs葡萄糖醛酸化位點(diǎn)文獻(xiàn) 51單兒茶酚芝麻素（sesamin monocatechol）2B7C3-OH67 52厚樸酚（magnolol）2B7, 1A1, 1A3, 1A7, 1A8, 1A9C2-OH69 53肉豆蔻木酚素（macelignan）1A1, 1A3, 1A7, 1A8, 1A9, 1A10, 2B4, 2B7, 2B15, 2B17C1-OH70 54狼毒乙素（ebracteolata compound B）1A6, 1A9C4-OH71

圖5 葡萄糖醛酸化木脂素類化合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)

小檗堿（berberine）是從黃連中分離得到的一種生物堿，作為黃連的重要藥效物質(zhì)，因其良好的抗炎、調(diào)脂、抗腫瘤、抗糖尿病等作用而受到廣泛關(guān)注。小檗紅堿（berberrubine）是小檗堿的代謝產(chǎn)物之一，藥動(dòng)學(xué)研究顯示小檗紅堿比小檗堿具有更好的腸道吸收和生物利用度；葡萄糖醛酸化小檗紅堿（berberrubine-9--β--glucuronide，BRBG）是小檗紅堿的主要代謝產(chǎn)物，口服給藥后小檗紅堿被迅速代謝為BRBG。雖然小檗紅堿和BRBG都具有良好的降血糖效果，但因?yàn)锽RBG在體內(nèi)的暴露量遠(yuǎn)高于小檗紅堿，因此BRBG可能在小檗紅堿降血糖過(guò)程中發(fā)揮更為重要的作用[73-74]。藥根堿（jatrorrhizine）也是一種小檗堿的體內(nèi)代謝產(chǎn)物，采用化學(xué)抑制劑法及重組人CYP和UGT酶鑒定藥根堿代謝酶，發(fā)現(xiàn)CYP1A2、UGT1A1、UGT1A3、UGT1A7、UGT1A8、UGT1A9和UGT1A10可參與人肝微粒體中藥根堿的代謝[75]。Shi等[76]給大鼠iv藥根堿后發(fā)現(xiàn)其血漿中的代謝產(chǎn)物多為去甲基化和葡萄糖醛酸化產(chǎn)物，大鼠肝微粒體代謝研究顯示UGT1A1和UGT1A3催化藥根堿葡萄糖醛酸化生成藥根堿-3-葡萄糖醛酸苷（jatrorrhizine-3--glucuronide）。大鼠iv小檗堿后，部分藥物被代謝為去甲基小檗堿，隨后UGT1A1催化其C2-OH、C3-OH的葡萄糖醛酸化[74,77]。

嗎啡（morphine）經(jīng)葡萄糖醛酸化代謝形成M3G和M6G；M3G是嗎啡的主要代謝產(chǎn)物（占嗎啡總量的45%～55%），但無(wú)鎮(zhèn)痛活性。M6G有極佳的鎮(zhèn)痛活性，經(jīng)由鞘內(nèi)注射的麻醉作用比原型嗎啡強(qiáng)600倍，且無(wú)嗎啡原型藥物具有的惡心、嘔吐和呼吸抑制等不良反應(yīng)[78]。研究表明M6G可通過(guò)與有機(jī)陰離子轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白2和葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白-1相結(jié)合從而透過(guò)血腦屏障，還可以形成電子中性兩性離子二聚體，通過(guò)被動(dòng)擴(kuò)散透過(guò)血腦屏障，在腦組織中發(fā)揮作用[79]。尼古?。╪icotine）被認(rèn)為是煙草中的主要成癮劑，在體內(nèi)被代謝成可替寧（cotinine），Kuehl等[80]通過(guò)異源表達(dá)蛋白體外代謝研究，發(fā)現(xiàn)UGT1A3、UGT1A4和UGT1A9均能催化尼古丁的-葡萄糖醛酸化，但可替寧的-葡萄糖醛酸化僅能由UGT1A4催化。生物堿類化合物的葡萄糖醛酸化位點(diǎn)和相關(guān)UGTs見(jiàn)表4，葡萄糖醛酸化生物堿類化合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖6。

2.5 萜類化合物的葡萄糖醛酸苷

萜類廣泛存在于自然界中，是構(gòu)成某些植物的香精、樹(shù)脂、色素等的主要成分，根據(jù)化合物分子中異戊二烯單位的數(shù)量，可分為半萜、單萜、倍半萜、二萜、二倍半萜、三萜、四萜等。

薄荷醇（menthol）是從薄荷中提取的一種飽和環(huán)萜醇，具有抗炎鎮(zhèn)痛、清涼止癢、抗真菌、胃腸道保護(hù)等多種藥理活性[85]。薄荷醇是一種手性脂肪醇，以-或-薄荷醇的形式存在，研究顯示UGT酶對(duì)2種薄荷醇異構(gòu)體的葡萄糖醛酸化轉(zhuǎn)化具有立體選擇性，UGT2A1和UGT2B7對(duì)-薄荷醇的催化活性最高，UGT2B7和UGT2B17對(duì)-薄荷醇的催化活性最高。相比于UGT2A1和UGT2B17，UGT2B7催化- 和-薄荷醇均具有最小的米氏常數(shù)（m）且數(shù)值接近，說(shuō)明UGT2B7對(duì)2種薄荷醇異構(gòu)體同時(shí)表現(xiàn)出最高的催化活性且活性相似，而UGT1A7僅檢測(cè)到對(duì)-薄荷醇具有催化活性[86]。香芹酚（carvacrol）是唇形科植物精油中的主要成分之一，廣泛應(yīng)用于食品、香料、醫(yī)藥等行業(yè)，其在肝臟和腸道中的葡萄糖醛酸化主要由UGT1A9和UGT1A7催化[87]。鏈狀倍半萜化合物金合歡醇（又稱法尼醇，farnesol）存在于許多芳香植物中具有較好的抗癌活性。微粒體孵育和化學(xué)抑制實(shí)驗(yàn)顯示，金合歡醇在人肝微粒體中被UGT1A1催化形成葡萄糖醛酸化金合歡醇，而在腸微粒體中的葡萄糖醛酸化主要由UGT2B7催化，同時(shí)人肝微粒體也可將金合歡醇代謝為羥基金合歡醇，并進(jìn)一步代謝為其葡萄糖醛酸化衍生物[88]。

表4 生物堿類化合物的葡萄糖醛酸化位點(diǎn)和相關(guān)UGTs

Table 4 Glucuronidation sites of alkaloids and related UGTs

編號(hào)化合物名稱UGTs葡萄糖醛酸化位點(diǎn)文獻(xiàn) 55小檗紅堿（berberrubine）1A1, 2B1C9-OH74 56藥根堿（jatrorrhizine）1A1, 1A3, 1A7, 1A8, 1A9, 1A10C3-OH75 57去亞甲基小檗堿（demethyleneberberine）1A1C2-OH, C3-OH74 58嗎啡（morphine）2B7, 1A1C3-OH, C6-OH79 59尼古?。╪icotine）1A3, 1A4, 1A9N80 60可替寧（cotinine）1A4N80 61千里光堿（senecionine）1A4N81 62倒千里光堿（retrorsine）1A4N81 63荷葉堿（nuciferine）1A4N82 64士的寧（strychnine）1A4, 2B10N83 65馬錢子堿（brucine）1A4, 2B10N84

圖6 葡萄糖醛酸化生物堿類化合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)

天然甜味劑甜菊糖苷是一類從菊科植物甜葉菊中提取的四環(huán)二萜類糖苷，它們以甜菊醇（steviol）為苷元，口服后甜菊糖苷在結(jié)腸中被擬桿菌產(chǎn)生的β-葡萄糖苷酶催化水解成甜菊醇[89]。在甜菊醇的體內(nèi)代謝產(chǎn)物中，僅檢測(cè)到C19位羧基的葡萄糖醛酸化產(chǎn)物[90]，表明UGT只能介導(dǎo)甜菊醇的C19位羧基的葡萄糖醛酸化。雙氫青蒿素（dihydroartemisinin，DHA）是青蒿素衍生物青蒿琥酯（artesunate）的活性代謝物，與青蒿素相比水溶性更高，活性更強(qiáng)，同時(shí)還具有抗瘧、抗炎、抗腫瘤、抗肺纖維化等作用[91]。在人尿液樣品和人肝微粒體催化體系中均檢測(cè)出葡萄糖醛酸化雙氫青蒿素（α-DHA-β-glucuronide），UGT1A9和UGT2B7是這一過(guò)程中主要的代謝酶[92]。polyandric acid A（PAA）是從澳大利亞藥用植物Merr. & L. M. Perry中分離獲得的活性成分，在人肝微粒體催化體系中，PAA首先發(fā)生酯鍵水解，生成hydrolysed polyandric acid A（PAAH），再通過(guò)UGT2B7和UGT1A1進(jìn)行葡萄糖醛酸化反應(yīng)。PAAH具有C2-OH、C17-OH、C18-COOH 3個(gè)可進(jìn)行葡萄糖醛酸化的位點(diǎn)，其與人肝微粒體、重組UGT1A1或UGT2B7孵育可檢測(cè)出3種單葡萄糖醛酸化代謝物，顯示該催化反應(yīng)缺乏區(qū)域選擇性[93]。

20()-原人參二醇（protopanaxadiol，PPD）是人參皂苷的代表苷元之一，具有廣泛的藥理活性。在人肝微粒體和大鼠肝微粒體中孵育的PPD葡萄糖醛酸化代謝產(chǎn)物，均為PPD-3-β--葡萄糖醛酸酯，未發(fā)現(xiàn)在C12-OH和C20-OH位點(diǎn)的葡萄糖醛酸化代謝產(chǎn)物，表明UGT酶對(duì)PPD有較好的立體選擇性?；瘜W(xué)抑制和重組人UGT亞型分析表明，在人肝微粒體中，PPD的葡萄糖醛酸化反應(yīng)主要由UGT1A4催化，UGT1A3雖然也可以催化這一反應(yīng)，但活性較弱[94]。

熊果酸（ursolic acid）是一種天然的五環(huán)三萜類羧酸化合物，是一些傳統(tǒng)中藥如山楂、女貞、梔子等的主要藥理活性成分。將熊果酸與人肝微粒體、腸微粒體分別孵育，均發(fā)現(xiàn)同種單葡萄糖醛酸化產(chǎn)物生成。在輕度堿性水解作用下，葡萄糖醛酸化代謝產(chǎn)物的峰幾乎沒(méi)有降低，推測(cè)葡萄糖醛酸化在羥基而不是在羧酸部分發(fā)生。與不同亞型的UGTs共孵育，鑒定發(fā)現(xiàn)UGT1A3和UGT1A4對(duì)熊果酸葡萄糖醛酸化反應(yīng)顯示出最顯著的催化活性。鵝去氧膽酸（chenodeoxycholic acid，UGT1A3抑制劑）和合歡素（hecogenin，UGT1A4抑制劑）聯(lián)用時(shí)，肝微粒體催化的熊果酸葡萄糖醛酸化產(chǎn)物產(chǎn)量明顯降低[59]。萜類化合物的葡萄糖醛酸化位點(diǎn)和相關(guān)UGTs見(jiàn)表5，葡萄糖醛酸化萜類化合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖7。

表5 萜類化合物的葡萄糖醛酸化作用位點(diǎn)和相關(guān)UGTs

Table 5 Glucuronidation sites of terpenoids and related UGTs

編號(hào)化合物名稱UGTs葡萄糖醛酸化位點(diǎn)文獻(xiàn) 66D-薄荷醇（D-menthol）2A1, 2B7C1-OH86 67L-薄荷醇（L-menthol）2B7, 2B17C1-OH86 68香芹酚（carvacrol）1A7, 1A9C1-OH87 69金合歡醇（farnesol）2B4, 2B7, 1A1, 1A9C1-OH88 70甜菊醇（steviol）2B7C19-COOH90 71雙氫青蒿素（dihydroartemisinin）1A9, 2B7C10-OH92 72hydrolysed polyandric acid A 1A1, 2B7C2-OH, C17-OH, C18-COOH93 7320(S)-原人參二醇［20(S)-protopanaxadiol］1A4, 1A3C3-OH94 74熊果酸（ursolic acid）1A3, 1A4C3-OH59

圖7 葡萄糖醛酸化萜類化合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)

3 利用微生物制備植物天然產(chǎn)物的葡萄糖醛酸苷

部分天然產(chǎn)物的葡萄糖醛酸化代謝產(chǎn)物比原型藥物具有更好的藥理活性、穩(wěn)定性或水溶性，利用化學(xué)合成方法制備葡萄糖醛酸苷因技術(shù)、成本等因素限制，難以實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。在大腸桿菌、釀酒酵母等宿主中高效、專一表達(dá)動(dòng)物或植物來(lái)源的UGT，并利用宿主內(nèi)源或外源的UDP-葡萄糖6-脫氫酶（UDP-glucose 6-dehydrogenase，UGDH）提供UDPGA，可以構(gòu)建中藥活性成分的葡萄糖醛酸化工程菌。利用葡萄糖為碳源，以目標(biāo)活性成分為底物，可以規(guī)模化制備其葡萄糖醛酸化衍生物，為研究目標(biāo)化合物的吸收、代謝和藥效物質(zhì)奠定基礎(chǔ)。

Pandey等[95]在大腸桿菌BL21(DE3)中過(guò)表達(dá)UDP-葡萄糖醛酸生物合成基因（、、、），并異源表達(dá)來(lái)源于葡萄的VvGT5蛋白和阿拉伯婆婆納的UGT88D8蛋白，分別催化芹菜素和槲皮素的葡萄糖醛酸化，制備芹菜素-7--葡萄糖醛酸（apigenin 7--glucuronide）和槲皮素-3--葡萄糖醛酸（quercetin 3--glucuronide）。Kim等[96]敲除了大腸桿菌BL21(DE3)中代謝UDP-葡萄糖醛酸的基因，以增加UDPGA的供應(yīng)，使木犀草素-7--葡萄糖醛酸的產(chǎn)量從14 mg/L上升到30 mg/L；進(jìn)一步過(guò)表達(dá)大腸桿菌基因后，木犀草素的葡萄糖醛酸苷的產(chǎn)量進(jìn)一步上升至300 mg/L。Ikushiro等[97]在釀酒酵母和裂殖酵母的基因組中，整合了人源的編碼UGT1以及鼠源的編碼UGDH的基因，構(gòu)建其共表達(dá)體系；通過(guò)靜息酵母細(xì)胞進(jìn)行全細(xì)胞催化，獲得了4-甲基傘形酮、雙氯芬酸、萘普生、洛索洛芬等具有酚羥基或羧酸基團(tuán)化合物的葡萄糖醛酸化產(chǎn)物。人參皂苷Rh1（ginsenoside Rh1）具有較強(qiáng)的藥理活性，包括細(xì)胞毒性作用、抗炎作用、神經(jīng)保護(hù)作用和抗過(guò)敏作用，但其水溶性較低[98-99]；糖基的結(jié)合可以增加母體化合物的穩(wěn)定性和水溶性，而通過(guò)化學(xué)合成方法制備人參皂苷的葡萄糖醛酸化衍生物難以進(jìn)行[100]。Luo等[101]在大腸桿菌BL21(DE3)中分別異源表達(dá)枯草芽孢桿菌來(lái)源的編碼UGT酶的、和基因，其中表達(dá)和的工程菌株可催化人參皂苷Rh1生成3--β--吡喃葡萄糖基-6--β--吡喃葡萄糖基-20()-原托那沙三醇。Yue等[102]在大腸桿菌BL21(DE3)中表達(dá)了來(lái)源于紫蘇的UGT88D7，通過(guò)全細(xì)胞催化獲得了包括白楊素、香葉木素、山柰酚、漆黃素、桑色素、二氫槲皮素、橙皮素、鷹嘴豆芽素A在內(nèi)的多種植物天然產(chǎn)物的葡萄糖醛酸苷。Marvalin等[103]利用鏈霉菌sp. M52104轉(zhuǎn)化柚皮素、槲皮素、反式白藜蘆醇等酚類植物天然產(chǎn)物，獲得了他們的葡萄糖醛酸苷產(chǎn)物。利用微生物轉(zhuǎn)化制備的植物天然產(chǎn)物的葡萄糖醛酸苷的相關(guān)信息見(jiàn)表6，化合物75～78的化學(xué)結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖8。

表6 利用微生物轉(zhuǎn)化制備的植物天然產(chǎn)物的葡萄糖醛酸苷

Table 6 Biosynthesis of glucuronidated plant natural products using microbial biotransformation

編號(hào)化合物名稱表達(dá)宿主UGT葡萄糖醛酸化位點(diǎn)文獻(xiàn) 1木犀草素（luteolin）大腸桿菌BL21(DE3)UGT1A1, UGT1A7, UGT1A9C3-OH, C7-OH 20 2白楊素（chrysin）大腸桿菌BL21(DE3)UGT88D7（紫蘇）C7-OH102 3芹菜素（apigenin）大腸桿菌BL21(DE3)UGT88D8（葡萄）C7-OH 99 8香葉木素（diosmetin）大腸桿菌BL21(DE3)UGT88D7C7-OH102 12山柰酚（kaempferol）大腸桿菌BL21(DE3)UGT88D7C7-OH102 13槲皮素（quercetin）大腸桿菌BL21(DE3)VvGT5（阿拉伯婆婆納）C3-OH 99 13槲皮素（quercetin）鏈霉菌Streptomyces sp. M52104未表征C3-OH, C7-OH, C3′-OH, C4′-OH103 14漆黃素（fisetin）大腸桿菌BL21(DE3)UGT88D7C7-OH102 15橙皮素（hesperetin）大腸桿菌BL21(DE3)UGT88D7C7-OH102 20鷹嘴豆芽素A（biochanin A）大腸桿菌BL21(DE3)UGT88D7C7-OH102 29反式白藜蘆醇（trans-resveratrol）鏈霉菌未表征C3-OH, C4′-OH103 474-甲基傘形酮（4-methylumbelliferone）釀酒酵母AH22UGT1A1, UGT1A6C7-OH 97 75人參皂苷Rh1（ginsenoside Rh1）大腸桿菌BL21(DE3)yojK1, yjiC1（枯草芽孢桿菌）C3-OH101 76桑色素（morin）大腸桿菌BL21(DE3)UGT88D7C7-OH102 77二氫槲皮素（dihydroquercetin）大腸桿菌BL21(DE3)UGT88D7C7-OH102 78(2S)-柚皮［(2S)-naringenin］鏈霉菌未表征C7-OH, C4′-OH103

圖8 化合物75～78的化學(xué)結(jié)構(gòu)

4 結(jié)語(yǔ)與展望

葡萄糖醛酸化代謝在藥物的體內(nèi)代謝過(guò)程中發(fā)揮著不可或缺的作用，通過(guò)UGT的作用，細(xì)胞內(nèi)源的葡萄糖醛酸被轉(zhuǎn)移到藥物分子上，顯著提高藥物分子的水溶性和極性，一方面加速藥物經(jīng)由膽汁和尿液排出體外，降低了藥物分子的生物利用度，另一方面也降低了藥物對(duì)其靶標(biāo)的親和性和藥理活性。此外，葡萄糖醛酸化反應(yīng)在藥物-藥物相互作用中也發(fā)揮重要作用。研究葡萄糖醛酸化反應(yīng)對(duì)藥物相互作用影響，不僅可以了解藥物的藥效和代謝特性，也對(duì)分析預(yù)測(cè)多種藥物相互作用導(dǎo)致的藥效改變、不良反應(yīng)等有重要意義。中藥具有成分復(fù)雜、作用靶點(diǎn)多等特點(diǎn)，深入研究葡萄糖醛酸化反應(yīng)對(duì)中藥藥效物質(zhì)的轉(zhuǎn)化、代謝、清除及藥理活性的影響，特別是由于UGTs的基因多態(tài)性、表達(dá)水平差異、聯(lián)合用藥等因素對(duì)中藥活性成分發(fā)揮藥效的影響[102]，對(duì)于中藥的個(gè)性化、精準(zhǔn)化用藥有非常重要的意義。

雖然大部分藥物在葡萄糖醛酸化代謝后活性降低，但部分藥物的葡萄糖醛酸化代謝物，如M6G、表兒茶素-3--葡萄糖醛酸、橙皮素-7--葡萄糖醛酸、槲皮素-3--葡萄糖醛酸等具有比原型化合物更優(yōu)的藥理活性[1]。開(kāi)發(fā)有效制備植物天然產(chǎn)物的葡萄糖醛酸化代謝物的方法，規(guī)?；苽淦咸烟侨┧峄x產(chǎn)物，是比較研究原型藥物和葡萄糖醛酸化代謝物的代謝性質(zhì)和藥理活性、監(jiān)測(cè)不同藥物的葡萄糖醛酸化代謝物之間的相互作用、開(kāi)發(fā)基于植物天然產(chǎn)物的新藥的基礎(chǔ)。由于UGTs主要存在于真核細(xì)胞的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上，在體外表達(dá)，蛋白質(zhì)正確折疊存在較大困難，大部分UGTs只能通過(guò)哺乳動(dòng)物細(xì)胞、昆蟲細(xì)胞等進(jìn)行表達(dá)，成本高、難以放大，不適合進(jìn)行葡萄糖醛酸化產(chǎn)物的規(guī)?；苽洹＠煤铣缮飳W(xué)技術(shù)，在大腸桿菌、釀酒酵母等底盤細(xì)胞中表達(dá)動(dòng)物源或植物源的UGTs，可以利用葡萄糖等廉價(jià)碳源，對(duì)植物天然產(chǎn)物進(jìn)行葡萄糖醛酸化轉(zhuǎn)化，為植物天然產(chǎn)物的藥效學(xué)研究和新藥開(kāi)發(fā)奠定物質(zhì)基礎(chǔ)。

利益沖突 所有作者均聲明不存在利益沖突

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Research progress on biosynthesis of glucuronides of plant natural products

CHEN Bing-song1, 2, ZHOU Ying3, WANG Zhao-xin2, YANG Yu-fan2, QIU Feng1, YAN Xiao-hui2

1. School of Traditional Chinese Medicine, Tianjin University of Traditional Chinese Medicine, Tianjin 301617, China 2. State Key Laboratory of Component-based Traditional Chinese Medicine, Tianjin University of Traditional Chinese Medicine, Tianjin 301617, China 3. College of International Education, Tianjin University of Traditional Chinese Medicine, Tianjin 301617, China

Glucuronidation is an important phase Ⅱ metabolism catalyzed by UDP-glucuronosyltransferases (UGT), which is involved in the clearance of many endogenous and exogenous substances. Glucuronidation influences the tissue distribution of endogenous and exogenous compounds, and has a great impact on the efficacy, toxicity, and side effects of drugs. UGTs are widely distributed in various tissues of the body, featured by various tissue-abundance and substrate-specificity among different isoforms. Preparation of glucuronides for plant natural products provides foundation to evaluate their pharmacological activities, pharmacokinetic properties, and drug interactions. Research progress on biosynthesis of glucuronides of plant natural products such as polyphenols, coumarins, lignans, alkaloids, and terpenoids were summarized in this paper, in order to provide reference for their preparation and pharmacological studies.

plant natural products; glucuronides; UDP-glucuronosyltransferase; biosynthesis; polyphenols; coumarins; lignans; alkaloids; terpenoids

R282.1

A

0253 - 2670(2022)06 - 1875 - 16

10.7501/j.issn.0253-2670.2022.06.032

2021-05-25

國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“合成生物學(xué)”重點(diǎn)專項(xiàng)（2020YFA0907900）；天津中醫(yī)藥大學(xué)研究生科研創(chuàng)新項(xiàng)目（YJSKC-20191021）

陳秉松（1995—），男，碩士研究生，研究方向?yàn)楹铣缮飳W(xué)。E-mail: bingsongchen@163.com

顏曉暉（1979—），男，研究員，博士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)樘烊划a(chǎn)物的合成生物學(xué)。E-mail: yanxh@tjutcm.edu.cn

邱 峰（1967—），男，教授，博士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)橹兴幖疤烊凰幬锼幮镔|(zhì)。E-mail: fengqiu20070118@163.com

[責(zé)任編輯 崔艷麗]