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化学进展 2010, Vol. 22 Issue (04): 677-683 前一篇   后一篇

• 综述与评论 •

植物环蛋白研究进展*

唐军1,2;谭宁华1**   

  1. （1．中国科学院昆明植物研究所植物化学与西部植物资源持续利用国家重点实验室 昆明 650204；2. 中国科学院研究生院 北京 100049）
  • 收稿日期:2009-07-15 修回日期:2009-09-28 出版日期:2010-04-24 发布日期:2010-03-30
  • 通讯作者: 谭宁华 E-mail:nhtan@mail.kib.ac.cn
  • 基金资助:

    973项目;国家自然科学基金;国家自然科学基金;云南省创新团队项目;中国科学院昆明植物研究所植物化学与西部植物资源持续利用国家重点实验室基金

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Progress of Cyclotides in Plants

Tang Jun1,2; Tan Ninghua1**   

  1. (1. State Key Laboratory of Phytochemistry and Plant Resources in West China, Kunming Institute of Botany, Chinese Academy of Sciences, Kunming 650204, China; 2. Graduate University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China)
  • Received:2009-07-15 Revised:2009-09-28 Online:2010-04-24 Published:2010-03-30
  • Contact: Tan Ninghua E-mail:nhtan@mail.kib.ac.cn
  • Supported by:

    ;National Natural Science Foundation of China;National Natural Science Foundation of China

植物环蛋白(cyclotides)是一类植物中富含二硫键、由28-37个氨基酸残基组成的大环蛋白，其分子中含有一个结构独特的环胱氨酸结(cyclic cystine knot, CCK)。由于其独特的结构和广泛的生物活性，如子宫收缩、溶血、抗肿瘤、抗微生物等活性，及其能耐常规的高温、酸解和酶解的稳定结构，可作为多肽药物设计中的模板分子进行结构修饰或活性多肽的载体，而在国际上引起广泛的关注。目前从堇菜科、茜草科和葫芦科约30种植物中发现100多个植物环蛋白，研究主要集中在澳大利亚、瑞典和美国等几个研究组，近年我们也在开展相关研究。本文主要从植物环蛋白的提取、分离、检测与结构鉴定方法，结构与性质，序列的同源性及分类，化学合成与生物合成，生物活性以及应用前景等几个方面介绍植物环蛋白的研究进展。

关键词： 环蛋白, 植物, 环胱氨酸结

Cyclotides are a family of plant-derived macrocyclic peptides, which are formed by 28-37 amino acid residues and contain three disulfide bonds and the unique protein structural motif termed cyclic cystine knot. For their unique structures and various bioactivities, such as uterotonic, hemolytic, cytotoxic and anti-bacterial activities, and stability to resist thermal, acidic and proteolytic degradation, cyclotides can be used as a peptide-based combinational template and carrier for drug design, and attract more attentions from scientists. Now over 100 cyclotides have been isolated from about 30 species of Violaceae, Rubiaceae and Cucurbitaceae. Most contributions on cyclotides have been achieved by the groups in Australia, Sweden and USA. Our lab is also investigating on cyclotides. This paper introduces cyclotides’ research history, methods for extraction, isolation and detection, structural determination and classification, homological analysis of sequences, synthesis and biosynthesis, bioactivity and so on.

Contents
1 Introduction
2 Methods of extraction, isolation, detection and structural determination of cyclotides
3 Structure and property of cyclotides
4 Homology and classification of cyclotides
5 Synthesis and biosynthesis of cyclotides
6 Bioactivities of cyclotides
6.1 Uterotonic activity
6.2 Hemolytic activity
6.3 Anti-HIV activity
6.4 Antimicrobial activity
6.5 Cytotoxic activity
6.6 Neurotensin antagonistic activity
6.7 Trypsin inhibitory activity
6.8 Insecticidal and molluscicidal activity
7 Application of cyclotides

Key words: cylotides, plants, cyclic cystine knot

中图分类号: 

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［1 ］ Tan N H，Zhou J. Chem. Rev. ，2006，106: 840—895
［2 ］ Saether O，Craik D J，Campbell I D，et al. Biochemistry，1995，34: 4147—4158
［3 ］ Gran L. Medd. Nor. Farm. Selsk. ，1970，12: 173—180
［4 ］ Wang K C，Kaas Q，Chiche L，et al. Nucleic Acids Res. ，2008，36: D206—D210
［5 ］ Claeson P，Goransson U，Johansson S，et al. J. Nat. Prod. ，1998，61: 77—81
［6 ］ Zhou J，Tan N H. Chin. Sci. Bull. ，2000，45: 1825—1832
［7 ］ Xu W Y，Tang J，Ji C J，et al. Chin. Sci. Bull. ，2008，53:1671—1674
［8 ］ 唐军( Tang J) . 中国科学院昆明植物研究所博士学位论文(Doctoral Dissertation of Kunming Institute of Botany，Chinese Academy of Sciences) ，2009
［9 ］ Gustafson K R，Sowder R C，Henderson L E，et al. J. Am.Chem. Soc. ，1994，116: 9337—9338
［10］ Witherup K M，Bogusky M J，Anderson P S，et al. J. Nat.Prod. ，1994，57: 1619—1625
［11］ Craik D J，Daly N L. Mol. Biosyst. ，2007，3: 257—265
［12］ Rosengren K J，Daly N L，Plan M R，et al. J. Biol. Chem. ，2003，278: 8606—8616
［13］ Jennings C V，Rosengren K J，Daly N L，et al. Biochemistry，2005，44: 851—860
［14］ Daly N L，Clark R J，Plan M R，et al. Biochem. J. ，2006，393: 619—626
［15］ Daly N L，Koltay A，Gustafson K R，et al. J. Mol. Biol. ，1999，285: 333—345
［16］ Trabi M，Craik D J. Plant Cell，2004，16: 2204—2216
［17］ Craik D J，Daly N L，Bond T，et al. J. Mol. Biol. ，1999，294: 1327—1336
［18］ Felizmenio-Quimio M E，Daly N L，Craik D J. J. Biol. Chem. ，2001，276: 22875—22882
［19］ Heitz A，Hernandez J F，Gagnon J H， et al. Biochemistry，2001，40: 7973—7983
［20］ Barry D G，Daly N L，Bokesch H R，et al. Structure，2004，12: 85—94
［21］ Koltay A，Daly N L，Gustafson K R，et al. Int. J. Pept. Res.Ther. ，2005，11: 99—106
［22］ Mulvenna J R，Sando L，Craik D J. Structure，2005，13: 691—701
［23］ Chen B，Colgrave M L，Daly N L，et al. J. Biol. Chem. ，2005，280: 22395—22405
［24］ Wang K C，Hu S H，Martin J L，et al. J. Biol. Chem. ，2009，284: 10672—10683
［25］ Gran L. Lloydia，1973，36: 174—178
［26］ Colgrave M L，Craik D J. Biochemistry，2004，43: 5965—5975
［27］ Hernandez J F，Gagnon J， Chiche L， et al. Biochemistry，2000，39: 5722—5730
［28］ Craik D J，Daly N L，Mulvenna J，et al. Curr. Protein Pept.Sci. ，2004，5: 297—315
［29］ Tam J P，Lu Y A. Tetrahedron Lett. ，1997，38: 5599—5602
［30］ Tam J P，Lu Y A，Yu Q. J. Am. Chem. Soc. ，1999，121:4316—4324
［31］ Daly N L，Craik D J. J. Biol. Chem. ，2000，275: 19068—19075
［32］ Jennings C，West J，Waine C，et al. Proc. Nat. Acad. Sci. ，2001，98: 10614—10619
［33］ Saska I，Gillon A D，Hatsugai N， et al. J. Biol. Chem. ，2007，282: 29721—29728
［34］ Plan M R. Doctoral Dissertation of the University of Queensland，2006
［35］ Gran L. Lloydia，1973，36: 174—178
［36］ Schoepke T，Hasan A M I，Kraft R，et al. Sci. Pharm. ，1993，61: 145—153
［37］ Bokesch H R， Pannell L K， Cochran P K， et al. J. Nat.Prod. ，2001，64: 249—250
［38］ Tam J P，Lu Y A，Yang J L，et al. Proc. Nat. Acad. Sci. ，1999，96: 8913—8918
［39］ Lindholm P，Goransson U，Johansson S，et al. Mol. Cancer Ther. ，2002，1: 365—369
［40］ Daly N L，Love S，Alewood P F，et al. Biochemistry，1999，38: 10606—10614
［41］ Hallock Y F，Sowder R C，Pannell L K，et al. J. Org. Chem. ，2000，65: 124—128
［42］ Ireland C D，Wang K C，Wilson A J，et al. Peptide Science，2008，90: 51—60
［43］ Svangrd E，Goransson U，Hocaoglu Z，et al. J. Nat. Prod. ，2004，67: 144—147
［44］ Herrmann A，Svangrd E，Claeson P，et al. Cell. Mol. Life Sci. ，2006，63: 235—245
［45］ Svangrd E，Burman R，Gunasekera S，et al. J. Nat. Prod. ，2007，70: 643—647
［46］ Herrmann A，Burman R，Mylne J S， et al. Phytochemistry，2008，69: 939—952
［47］ Colgrave M，Kotze A，Huang Y H，et al. Biochemistry，2008，47: 5581—5589
［48］ Colgrave M，Kotze A，Kopp S，et al. Acta Trop. ，2009，109:163—166
［49］ Plan M R，Saska I， Cagauan A G， et al. J. Agric. Food Chem. ，2008，56: 5237—5241
［50］ Craik D J，Cemazar M，Daly N L. Curr. Opin. Drug Discov.Devel. ，2006，9: 251—260
［51］ Simonsen S M，Sando L， Rosengren K J， et al. J. Biol.Chem. ，2008，283: 9805—9813
［52］ Gunasekera S，Foley F， Clark R， et al. J. Med. Chem. ，2008，51: 7697—7704
[1] 傅力, 张怀伟, 叶玮婷, 叶辰, 林正得. 固态电分析化学及其植物研究[J]. 化学进展, 2021, 33(8): 1440-1449.
[2] 苏正元, 舒利民, Jong Hun Lee, Franciso Fuentes, 王虎, 吴天元, 余四旺, Ah-Ng Tony Kong. 食用植物成分和中药用于癌症化学预防：Nrf2,表观基因组学,癌症干细胞[J]. 化学进展, 2013, 25(09): 1526-1543.
[3] 吕继涛, 张淑贞*. 人工纳米材料与植物的相互作用: 植物毒性、吸收和传输[J]. 化学进展, 2013, 25(01): 156-163.
[4] 马养民 赵洁 周雪宁. 植物内生真菌抗植物病原真菌活性物质的研究*[J]. 化学进展, 2010, 22(0203): 440-448.
[5] 郝小江. 粉花绣线菊复合群的化学与生物学[J]. 化学进展, 2009, 21(01): 84-99.
[6] 戈惠明,谭仁祥. 共生菌——新活性天然产物的重要来源*[J]. 化学进展, 2009, 21(01): 30-46.
[7] 刘湘,张宝立,夏咏梅,方志杰,许建和. 植物细胞在含羰基化合物不对称转化中的应用*[J]. 化学进展, 2008, 20(0708): 1108-1114.
[8] 田琨,管娟,邵正中,陈新. 大豆分离蛋白结构与性能*[J]. 化学进展, 2008, 20(04): 565-573.
[9] 宋立江,狄莹,石碧. 植物多酚研究与利用的意义及发展趋势*[J]. 化学进展, 2000, 12(02): 161-.
[10] 王荔军,郭中满,李铁津,李敏. 生物矿化纳米结构材料与植物硅营养[J]. 化学进展, 1999, 11(02): 119-.
[11] 欧阳藩,曹竹安. 动植物细胞培养[J]. 化学进展, 1995, 7(03): 181-.
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植物环蛋白研究进展*