萜类化合物生物合成途径中鲨烯环氧酶的催化机制及多维调控研究进展

doi:10.7525/j.issn.1673-5102.2026.05.002

摘要/Abstract

摘要：

萜类化合物作为自然界中结构多样、功能广泛的天然产物，其衍生物如青蒿素、紫杉醇和人参皂苷等，具有抗炎、抗癌、免疫调节及心脑血管保护等功能，在医药和农业等领域展现出重要的应用价值。鲨烯环氧酶（squalene epoxidase，SQE）是萜类化合物生物合成途径中的关键限速酶，能够催化鲨烯氧化为2，3-氧化鲨烯，构成了萜类化合物生物合成的核心分支节点，对调控萜类次生代谢产物的多样性具有重要意义。随着合成生物学技术的不断发展，SQE的研究逐渐呈现出多样性和挑战性，其在不同植物领域的应用前景也愈加广阔。本文综合分析了萜类化合物的生物合成途径、SQE的结构与催化机制、多维调控及其应用，旨在深入探讨SQE在萜类合成途径中的关键作用，为后续SQE的基因工程改造及植物次级代谢产物的开发提供新思路。

关键词: 鲨烯环氧酶, 2, 3-氧化鲨烯, 多维调控, 合成生物学

Abstract:

Terpenoids（TPDs） are of natural products with diverse structures and wide-ranging functions in nature. Their derivatives such as artemisinin， paclitaxel and ginsenosides exhibit anti-inflammatory，anti-cancer， and immunomodulatory activities， and possess significant application value in medicine and agriculture. Squalene epoxidase（SQE） is a key rate-limiting enzyme in TPD biosynthesis. It catalyzes the oxidation of squalene to 2，3-oxidosqualene， which is the core branch node in TPD biosynthesis. It is of great significance to regulate the diversity of terpenoid secondary metabolites. With advances in synthetic biology， SQE research has become increasingly diverse and challenging， broadening its application prospects across various plant species. This paper comprehensively analyzed the biosynthesis pathway， SQE structures and catalytic mechanisms， multi-dimensional regulation and TPD applications. This study aimed to elucidate the key roles of SQE in the TPD biosynthesis pathway， and provide new insights for the subsequent genetic engineering operation of SQE， and the development of plant secondary metabolites.

Key words: squalene epoxidase, 2, 3-oxidosqualene, multidimensional regulation, synthetic biology

中图分类号:

Q946

赵娣, 薛永常. 萜类化合物生物合成途径中鲨烯环氧酶的催化机制及多维调控研究进展[J]. 植物研究, 2026, 46(5): 791-801.

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图/表 4

图1

图2

图3

表1

不同药用植物 SQE 基因表达、调控因子及潜在药用价值

中文名/拉丁学名

Chinese/Latin name

of plant species

科

Family

基因名称（基因编号）

Gene name

（Genbank ID）

组织结构

Organization

structure

相对表达水平

Relative expression

levels

基因表达调控因子

Gene expression

regulatory factors

转录因子

Transcription factor

潜在药用价值/相关功能

Potential medicinal value/

related functions

太子参^［26］

Pseudostellaria

heterophylla

石竹科

Caryophyllaceae

SQE1（KY436584.1）

根、茎、叶、花

Roots，stems，leaves，flowers

根>茎>叶>花

Root>stem>leaf>flower

赤霉素、茉莉酸甲酯、6-苄基腺嘌呤、干旱、高温、盐等

GAs，MeJA，6-BA，water-deficit stress，heat stress，salt stress，etc.

R2R3-MYB家族、NAC家族、NF-Y家族等

R2R3‑MYB transcription factor family，NAC transcription factor family，NF‑Y transcription factor family，etc.

免疫调节、抗糖尿病、抗炎、抗氧化、抗肿瘤、抗咳、保护视网膜

Immunoregulation，anti-diabetes，anti-inflammatory，anti-oxidation，anti-tumor，antitussive，retinal protection

人参^［39］

Panax ginseng

五加科

Araliaceae

SQE（AB122078、KJ939265）

SE2（FJ393274.2）

根、茎、叶、花

Roots，stems，leaves，flowers

叶>根>花

Leaf>root>flower

茉莉酸甲酯、低温（15 ℃）PgSQE2（同源基因）、甾醇负反馈等

MeJA，cold stress（15 ℃） PgSQE2，sterol negative feedback，etc.

NAC、MYB、WRKY转录因子、WNK激酶家族

NAC transcription factor family，MYB transcription factor family，WRKY transcription factor family，WNK kinase family

补气、增强免疫、抗氧化、调血糖、护心脑、神经保护

Tonifying Qi，enhancing immunity，anti-oxidation，regulating blood sugar，protecting heart and brain，and neuroprotection

北柴胡^［40］

Bupleurum chinense

伞形科

Apiaceae

SQE1（OM988069）

SQE2（OM988070）

SQE3（OM988071）

SQE4（OM988072）

根、茎、叶、花

Roots，stems，leaves，flowers

根系（不定根/冒根）>茎、叶、花

Root（adventitious root/root）>stem，leaf，flower

茉莉酸甲酯、脱落酸、聚乙二醇等

MeJA，ABA，PEG，etc.

BcERF3（AP2/ERF家族）、ABA、MYB、bHLH

BcERF3 （a member of the AP2/ERF transcription‑factor family），ABA，MYB，bHLH

调和肝胆、提升机体免疫与抗应激能力

Harmonize the liver and gallbladder，enhance the body’s immune and anti-stress ability

表1

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