丙氨酸衍生的非蛋白氨基酸的種類分布、合成及代謝特性

1、丙氨酸衍生的非蛋白氨基酸的種類分布、合成及代謝特性早在上世紀(jì) 60、70 年代，人們從野豌豆族的植物中發(fā)現(xiàn)并分離出了一系列含有雜環(huán)的非蛋白游離氨基酸。這類氨基酸大多為丙氨酸 β 位雜環(huán)取代的衍生物，不少可以通過根分泌進(jìn)入根際土壤，影響根際微生物。后來在西瓜、蔥等植物中也發(fā)現(xiàn)了不少類似的氨基酸衍生物。對這類氨基酸的全面研究不但可以深入了解植物氮代謝的調(diào)節(jié)，而且有助于人們更全面的掌握植物次生代謝與環(huán)境的關(guān)系，為進(jìn)一步利用這類次生代謝物奠定基礎(chǔ)。下面對含羞草氨酸、使君子氨酸、黧豆素、西瓜子氨酸等9 種丙氨酸衍生的非蛋白氨基酸的種屬分布、生物合成及生理活性研究作綜述，并對進(jìn)一步研究作簡單討論

2、。1 種類及分布在植物中，除了組成蛋白質(zhì)的 20 種常見氨基酸( 常稱為蛋白氨基酸，protein amino acids) 外，還存在大量的、游離的非蛋白氨基酸( non-protein aminoacids，NPAAs) 。NPAAs 沒有相應(yīng)的三聯(lián)體密碼子和轉(zhuǎn)運 tNA，一般不會參與蛋白質(zhì)合成。至今發(fā)現(xiàn)自然界存在的 NPAAs 不下 900 種，其中大部分分布在植物中，豆類植物中尤其豐富。在這些游離氨基酸中，有一部分是由丙氨酸 β 位碳的氫被其它基團(tuán)取代形成的衍生物，如植物中廣泛分布的β-腈基丙氨酸是細(xì)胞在解除氰( HCN) 毒后形成的產(chǎn)物。丙氨酸 β 位由

3、含氮雜環(huán)取代的衍生物( 表 1)主要分布在豆科野豌豆族植物中。1 1 β-( 異惡唑-5-酮-2-基) -丙氨酸β-( 異惡唑-5-酮-2-基) -丙氨酸 ( β-( isoxazoline-5-on-2-yl) -L-alanine，BIA) 是一種由異惡唑-5-酮環(huán)取代丙氨酸 β 位的 H 原子而形成的一種游離氨基酸( 表 1) 。至今發(fā)現(xiàn)的天然惡唑環(huán)類僅存于野豌豆族植物中。在該族的豌豆幼苗中，人們發(fā)現(xiàn)近十種異惡唑類氨基酸衍生物，其中 BIA 的含量最高。后來在該族山黧豆屬的許多種類中也檢測到 BIA的存在，并與山黧豆毒素的合成有關(guān)。BIA 在這些豆

4、類萌發(fā)的幼苗中逐漸積累，3 10 d 幼苗地上部分的含量最高。幼苗的根，甚至老根也可合成并向根際分泌 BIA。但所有這些豆類的成熟種子和葉子中至今未檢測到 BIA 的存在。1 2 黧豆素黧豆素( lathyrine) ，即 β-( 2-氨基嘧啶-4-基) -丙氨酸β-( 2-aminopyrimidin-4-yl) -L-alanine，也稱香豌豆堿或旦尼爾山黧豆素( tingitanine) ，是山黧豆屬12 種植物種子和兵豆屬至少 3 個種種子的主要游離氨基酸，其中在旦尼爾山黧豆中含量最高。與 BIA 不同，黧豆素幾乎存在于這些豆類的所有器官中，如莖、葉、果莢及未成熟的

5、種子等。該氨基酸由氨基嘧啶環(huán)取代丙氨酸 β 位的 H 原子而形成( 表 1) 。1 3 含羞草氨酸含羞草氨酸( L-minosine) 為 β-N-( 3-羥-4-吡啶酮) -L-丙氨酸 β-N-( 3-hydroxy-4-pyridone) - L-alanine ，是 NPAAs 中研究比較多的一種氨基酸( 表1) 。早在 1897 年，由于動物食用銀合歡( Leucaenaglauca) 的種子和葉子引起脫毛而發(fā)現(xiàn)。它主要存在于含羞草屬和銀合歡屬一些種類的種子中。在銀合歡( Leucaena leucocephala) 的干種子中，該氨基酸可達(dá) 12 5%，

6、幼葉中的含量( 5 1%) 一般是成熟葉中的( 2 57%) 2 倍。在萌發(fā)的幼苗中，地上部分的芽中含量最高，合成積累受光損傷等的誘導(dǎo)。1 4 使君子氨酸使君子氨酸 β-( 3，5-dioxo-2，4-oxadiazolin-2-yl或 L-quisqualic acid，QA) 是惡二唑類丙氨酸衍生物( 表 1) ，存在于使君子( Quisqualis indica L ) 種子中。最近發(fā)現(xiàn) QA 還存在于一些天竺葵植物( 如馬蹄紋天竺葵) 的種子、葉、根及花梗組織中。1 5 西瓜子氨酸人們在許多葫蘆科植物種子中分離出一種吡唑類的丙氨酸衍生物β-( 吡唑-1-基) -丙氨

7、酸( β-( pyrazol-1-yl) -L-alanine，BPA，又稱西瓜子氨酸)( 表 1) 。BPA 其實是組氨酸的同分異構(gòu)體，在西瓜種子中含量比較高，可占到干種子的 0 1%。它既可游離存在，也可以多種衍生物的形式存在。1 6 尿嘧啶丙氨酸和異尿嘧啶丙氨酸尿嘧啶丙氨酸，即 β-( 尿嘧啶-1-基) -丙氨酸β-( uracil-1-yl) -L-alanine 或 L-willardiine，首先從一種金合歡( Acacia willardiine) 種子中分離得到，并以這種金合歡的種名作為該特殊氨基酸的名稱。后來在金合歡屬的其它種類、含羞草屬的一些種

8、類和豌豆幼苗中也發(fā)現(xiàn)這種尿嘧啶丙氨酸衍生物( 表 1) 。異尿嘧啶丙氨酸，即 β-( 尿嘧啶-3-基) -丙氨酸β-( uracil-3-yl) -L-alanine 或 L-isowillardiine，是后來從豌豆幼苗中分離到的。異尿嘧啶丙氨酸的分布似乎僅限于豌豆幼苗中。1 7 β-( 1，2，4-三唑-1-基) -丙氨酸和β-( 3-氨基-1，2，4-三唑-1-基) -丙氨酸β-( 1，2，4-三唑-1-基) -丙氨酸β-( 1，2，4-triazol-1-yl) -L-alanine，BTA和 β-( 3-氨基-1，

9、2，4-三唑-1-基) -丙氨酸β-( 3-amino-1，2，4-triazol-1-yl) -L-ala-nine，BATA分別是土壤中施用的抗真菌劑 1，2，4-三唑( 三唑) 類和 3-氨基-1，2，4-三唑( 氨基三唑) 類在植物體內(nèi)的代謝產(chǎn)物( 表 1) 。2 生物合成及相關(guān)代謝植物次生代謝產(chǎn)物一般由初級代謝的中間物轉(zhuǎn)變而來。通過喂飼同位素標(biāo)記的可能前體物及相關(guān)的酶學(xué)研究，發(fā)現(xiàn)上述幾種丙氨酸雜環(huán)取代衍生物的生物合成大多與植物半胱氨酸合成酶的催化有關(guān)，其中丙氨酸殘基要么來源于絲氨酸，要么來源于 O-乙酰絲氨酸，但雜環(huán)來源多樣。2 1 BIA 的生物合成及相關(guān)代謝由于 BIA

10、 被證明是山黧豆毒素 β-ODAP 的生物合成前體。所以對于它的合成人們進(jìn)行了較為詳細(xì)的研究。體外實驗表明，BIA 由異惡唑-5-酮和O-乙酰絲氨酸在半胱氨酸合成酶催化下合成。異惡唑-5-酮推測來源于天冬酰胺。植物半胱氨酸合成酶( cys synthase，CSase) 是由多個同工酶組成的小家族，與 β-腈基丙氨酸合成酶( β-cyanoala-nine synthase，CAS ) 一并屬于依賴于磷酸吡哆醛( pyridoxal-5 -phosphate，PLP) 的 β 位取代丙氨酸合成酶 ( β-substituted alanine

11、synthase，Bsas) 超 家族。Ikegami 等從山黧豆中分離出的兩種CSase 同工酶 A 和 B 均可合成 BIA，A 酶定位于線粒體，而 B 定位于葉綠體。兩酶合成 BIA 的效率非常低，分別是半胱氨酸合成效率的 0 07% 和 008% 。最近的證據(jù)表明 BIA 可能由同一家族的 CAS來催化合成。BIA 在其開環(huán)酶的作用下可形成α，β-二氨基丙酸 ( α，β-diaminopropionic acid，DA-PO)，后者經(jīng)草酰-CoA 草?；笮纬缮谨蠖苟舅?( β-N-oxalyl-L-α，β-d

12、iaminopropionic acid，β-ODAP)( 圖 1) 。在山黧豆中，BIA 可進(jìn)一步代謝為 β-ODAP，但在豌豆等植物中 BIA 并不進(jìn)一步轉(zhuǎn)化，在幼苗中可積累到比較高的濃度，并可以從根部分泌到根際。2 2 黧豆素的生物合成同位素標(biāo)記及體外酶學(xué)實驗表明，黧豆素由絲氨酸與2-氨基-4-羧基嘧啶( 2-amino-4-carboxypyrimi-dine) 直接合成。與其它雜環(huán)取代丙氨酸合成不同，黧豆素的丙氨酸部分直接來自絲氨酸而非 O-乙酰絲氨酸。合成酶雖不是半胱氨酸合成酶，但也需要磷酸吡哆醛作為輔基，生物素的存在也能加強催化效率。該合成酶表現(xiàn)為罕見的雙最佳

13、 pH 值( 4 5 和 7 2) 的催化特征。2-氨基-4-羧基嘧啶由尿嘧啶先羧化再氨基化形成，合成時該嘧啶環(huán) 4 位的脫羧和丙氨酸化同時進(jìn)行。人們對黧豆素的進(jìn)一步代謝或分解還知之甚少。2 3 含羞草氨酸等的生物合成及分解含羞草氨酸、使君子氨酸、西瓜子氨酸、BTA 以及 BATA 均由半胱氨酸合成酶催化合成。與合成半胱氨酸相同，這幾種氨基酸的丙氨酸部分也均來自 O-乙酰絲氨酸。含羞草氨酸的雜環(huán)部分來源于 3，4-二羥吡啶( 3，4-dihydroxypyridine) ，而后者由賴氨酸環(huán)化產(chǎn)生。含羞草氨酸在植物體內(nèi)分解 產(chǎn) 生 3-羥-4-吡 啶 酮 ( 3-hydroxy-4-( 1H )

14、 -pyri-done) 、丙酮酸和氨( 圖 2) 。使君子幼苗的酶粗提液以 3，5-二氧-2，4-惡二唑( 3，5-dioxo-2，4-oxadiazolin) 和 O-乙酰絲氨酸為底物時可形成使君子氨酸( QA) 。酶粗提液純化后得兩個分子量均為 58KD 同工酶 A 和 B，進(jìn)一步研究表明它們是半胱氨酸合成酶同工酶。兩酶均由分子量相同的雙亞基構(gòu)成。但同工酶 A 不能合成 QA，只有同工 B 才能合成 QA。豌豆幼苗的酶抽提液也能催化合成 QA。這說明同一植物中半胱氨酸合成酶不同形式的同工酶功能不同，然而不同植物中的不同同工酶卻有相同的催化功能。許多葫蘆科植物中的西瓜子氨酸合成由亞精胺開始

15、。亞精胺( Spermidine) 形成 1，3-二氨基丙酸( 1，3-diminopropane) ，經(jīng)過一系列步驟，環(huán)化形成吡唑( pyrazole) 。吡唑在半胱氨酸合成酶的催化下，接受 O-乙酰絲氨酸的丙氨酸部分產(chǎn)生西瓜子氨酸。在西瓜的幼苗中，也分離出了兩個分子量( 58KD) 相同的半胱氨酸合成酶同工酶。催化的最佳 pH 值均為 8 0。在體外，這兩個同工酶能合成西瓜子氨酸及半胱氨酸，但不能合成含羞草氨酸、使君子氨酸、尿嘧啶氨酸及異尿嘧啶氨酸。BTA 和 BATA 是施于土壤中的三唑類真菌殺毒劑( 如腈菌唑myclobutanil) 降解的產(chǎn)物 1，2，4-三唑( 1，2，4-tri

16、azol-1) 和 3-氨基-1，2，4-三唑( 3-ami-no-1，2，4-triazol) 分別被植物吸收后代謝轉(zhuǎn)化而來。可以認(rèn)為是植物解除唑類毒性的一種有效方式。從許多植物中分離純化的半胱氨酸合成酶可催化形成BTA 和 BATA。2 4 尿嘧啶丙氨酸和異尿嘧啶丙氨酸的生物合成尿嘧啶丙氨酸和異尿嘧啶丙氨酸的合成均以尿嘧啶環(huán)和 OAS 為底物，而且兩者的合成酶有許多相似性，如最適 pH 值相近，維生素 PLP 可促進(jìn)兩者的酶活性等，但研究表明它們是兩種不同性質(zhì)的酶。雖然兩種酶的性質(zhì)與半胱氨酸合成酶的很相近，卻不是半胱氨酸合成酶家族的成員，其它植物的粗酶抽提液不能催化形成這兩種氨基酸，也就是

17、說，只有產(chǎn)生這兩種氨基酸的植物如金合歡、豌豆等來源的酶抽提物才有體外合成這兩種氨基酸的催化功能。3 生理活性植物非蛋白游離氨基酸代謝方面的一個顯著特點是在特定時期、特定器官中暫時積累。因而一方面在代謝尤其是氮代謝中有獨特的作用，另一方面由于對外界生物特定組織、細(xì)胞等有顯著生理效應(yīng)，從而顯示出對植物生存有利的進(jìn)化優(yōu)勢。以上討論的這組雜環(huán)取代氨基酸大多數(shù)對動物有神經(jīng)毒或?qū)χ参锛拔⑸锏纳L有抑制作用。由此普遍認(rèn)為它們在防御或營養(yǎng)競爭等方面具有重要的生態(tài)學(xué)意義。3 1 BIA在山黧豆中，BIA 可進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為 β-ODAP。后者已證明對哺乳類動物有神經(jīng)毒作用，是山黧豆中毒的主要因素之一。但

18、 BIA 并沒有神經(jīng)毒活性。然而進(jìn)一步的實驗表明，BIA 對許多植物的生長有抑制作用，尤其顯著抑制許多植物幼苗主根的伸長。萵苣( Lactuca sativa) 是用來檢驗植物根分泌物是否有化感作用( Allelopathy) 的常用植物，在0 145 2 5mM 的 BIA 存在下，萵苣幼苗胚根長是對照的 34% 64%，即伸長嚴(yán)重受抑制。在 1 45mM 的 BIA 環(huán)境中，水稻、高粱等幼根的生長也均受到明顯的抑制，嚴(yán)重時受試植物的幼根根尖變黑甚至壞死。Schenk 等的實驗表明，BIA 還能明顯抑制一些病原真菌如灰霉菌( Botrytis cinerea) 、紋枯病菌( hizocton

19、ia solani) 以及引起根腐病的終極腐霉( Pythium ultimum) 的生長。BIA 對釀酒酵母( Sac-charomyces cerevisiae) 的抑制作用甚至可以作為標(biāo)準(zhǔn)用來檢驗野豌豆植物根分泌物中是否存在 BIA。但BIA 對細(xì)菌沒有明顯抑制作用，而對根瘤菌卻有明顯的趨化作用。由于 BIA 的這些生理效應(yīng)，Schenk和 Werner 認(rèn)為 BIA 是一種有效的化感物質(zhì)( Allelo-chemicals) ，它經(jīng)根分泌進(jìn)入土壤抑制其它植物和病原真菌的生長，同時促進(jìn)根瘤菌向根表面的富集，從而有利于這些豆類植物的生長及盡快結(jié)瘤。雖然在根中 BIA 的含量沒有芽中的高，但

20、根可大量向根際分泌 BIA，尤其是豌豆等植物。香豌豆即使在開花后進(jìn)入衰老階段，其它組織中已檢測不到 BIA 的存在，但根中仍有 BIA 的合成。這些事實說明 BIA 可能在這些植物的根際環(huán)境中起重要作用。3 2 黧豆素在野豌豆植物中，屬間甚至種間的雜交極其困難，其原因至今仍不甚明了。早在 1967 年，Simola推測存在于野豌豆中的一些非蛋白游離氨基酸是否會影響花粉萌發(fā)及花粉管生長從而阻止種間雜交。用黧豆素所做的實驗表明，黧豆素對野豌豆不同種類花粉的萌發(fā)生長效應(yīng)不同，其中對能產(chǎn)生黧豆素的豆類如坦尼爾山黧豆等的花粉萌發(fā)生長有顯著的促進(jìn)作用，而對那些不能合成黧豆素的種類花粉生長明顯抑制。由此，S

21、imola 認(rèn)為黧豆素的存在至少是兵豆屬許多種類間雜交不親合的因素之一。另外，黧豆素還能促進(jìn)根瘤菌及大豆愈傷組織的生長，但相關(guān)機理人們?nèi)圆坏枚? 3 含羞草氨酸很早人們就發(fā)現(xiàn)家畜或人食用金合歡的的種子或葉子后會引起脫毛。由于含羞草氨酸是酪氨酸的類似物質(zhì)，從小鼠的研究結(jié)果人們推測它可能抑制酪氨酸脫羧酶和酪氨酸酶從而抑制毛發(fā)的發(fā)生。進(jìn)一步研究表明，含羞草氨酸能抑制細(xì)胞分裂，并使分裂中的細(xì)胞停留在分裂周期的 G1 期。這種抑制作用與含羞草氨酸可逆抑制 DNA 的合成有關(guān)。因為它能抑制 DNA 復(fù)制叉的形成從而阻止 DNA的復(fù)制，使細(xì)胞難以越過 G1 期進(jìn)行正常的分裂周期循環(huán)。由于含羞草氨酸能作為

22、底物類似物與酪氨酸酶緩慢結(jié)合而競爭性抑制酶的活性，它已作為酪氨酸酶的標(biāo)準(zhǔn)抑制劑在該酶的研究廣泛使用; 含羞草氨酸明顯的細(xì)胞分裂抑制效應(yīng)也被人們用來作為細(xì)胞分裂同步化的試劑，同時也促使人們用它進(jìn)行抑癌的療效嘗試。近年發(fā)現(xiàn)含羞草氨酸能間接抑制哺乳動物細(xì)胞的絲氨酸羥甲基轉(zhuǎn)移酶( Serine Hydroxymethyltransferase)，從而影響胸腺嘧啶核苷合成和真核細(xì)胞翻譯啟始因子 5A 的合成，最終影響細(xì)胞分裂。含羞草氨酸還能誘導(dǎo)炎癥反應(yīng)和細(xì)胞凋亡?？梢钥闯?，含羞草氨酸對動物細(xì)胞的影響涉及多個方面。含羞草氨酸除了對哺乳類動物細(xì)胞有多方面的生理活性外，對許多病原微生物、昆蟲及植物的生長也會產(chǎn)

23、生復(fù)雜的抑制效應(yīng)。一些常見的植物病原菌如菜豆炭疽病菌( Colletotrichum lindemuthianum) 、褐斑病菌( Cercospora canescens) 、痂囊腔菌屬( Elsinoesp ) 的許多種和齊整小核菌( sclerotium rolfsii) 等，含羞草氨酸均有明顯的生長抑制作用。2 5 mM 的含羞草氨酸能使齊整小核菌 40% 60% 的菌絲生長抑制，也能抑制其菌核的萌發(fā)。它能非競爭性抑制天冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶 ( aspartate aminotrans-ferase) 活性( 下降約 37% ) ( KI= 0 056 mM) ; 能競爭性抑制多酚氧化酶(

24、 polyphenol oxidase) 活性( 下降約 87%) ( KI= 0 089 mM) ，對 α-淀粉酶( α-amyl-ase) 也有抑制作用( 活性下降約 20% ) 。在相同濃度下，真菌細(xì)胞中 ATP 的產(chǎn)生量下降約 70%。對DNA 復(fù)制的抑制作用主要表現(xiàn)在抑制胸腺嘧啶脫氧核苷( thymidine) 的滲入。但是對 NA 的合成幾乎無影響。產(chǎn)生含羞草氨酸的豆類植物由于能結(jié)瘤固氮，因此人們自然想知道這類氨基酸對固氮菌是否有影響，因為在這些豆類的根及根瘤中均含有含羞草氨酸。實驗結(jié)果表明，從銀合歡屬植物的根瘤中分離到的根瘤菌只有 40% 可以分解含羞草氨

25、酸，但不能分解含羞草氨酸的菌株也能使這些植物成功結(jié)瘤并固氮。然而在含羞草氨酸存在的情況下，后一類菌株受到的生長抑制明顯比前一類菌株強。進(jìn)一步實驗表明，能分解含羞草氨酸的菌株產(chǎn)生的相關(guān)分解酶均能被含羞草氨酸誘導(dǎo)。由此可以認(rèn)為，雖然菌體能利用含羞草氨酸并不是這類根瘤菌結(jié)瘤所必須，但顯然為這些菌株提供了一種競爭優(yōu)勢，尤其在氮源和碳源匱乏的環(huán)境條件下。0 1% 0 3% 的含羞草氨酸溶液能使許多蚜蟲致死。0 06%的溶液使70%的赤擬谷盜( Triboli-um castaneum) 一齡幼蟲生長和發(fā)育受到抑制，而濃度為 0 08%時，使所有的試驗幼蟲生長抑制。進(jìn)一步分析表明，幼蟲的海藻糖酶( tre

26、halase) 、蔗糖轉(zhuǎn)化酶( invertase) 和淀粉酶( amylase) 的活性隨含羞草氨酸的濃度升高而下降。由此推測含羞草氨酸可能通過影響這些有關(guān)能量代謝的酶而導(dǎo)致幼蟲 ATP 供應(yīng)不足使幼體生長受到抑制。Smith 和 Fowden 最早注意到含羞草氨酸對植物的生長有抑制作用。他們發(fā)現(xiàn)這種氨基酸能抑制綠豆幼苗的生長。后來人們注意到銀合歡樹下很少有雜草生長。直接用含羞草氨酸溶液接觸植物的種子或幼苗，發(fā)現(xiàn)敏感植物萵苣種子萌發(fā)受到抑制，對水稻萌發(fā)及幼苗生長的抑制作用也很明顯，同時其硝酸還原酶( nitrate reductase) 、過氧化物酶( peroxidase) 、過氧化氫酶(

27、 catalase) 及生長素 IAA氧化酶( IAA oxidas) 的活性均受到不同程度的抑制。用 大 果 田 菁 ( Sesbania exaltata) 、決 明 子( Senna obtusifulia) 、小麥( Triticum aestivum)及模式植物擬南芥所做的實驗表明，含羞草氨酸對這些植物的種子萌發(fā)、幼苗生長甚至葉綠體的發(fā)育均有嚴(yán)重的抑制作用。3 4 使君子氨酸使君子的果實是我國著名的驅(qū)蟲特效藥，不但對人體內(nèi)的蛔蟲有顯著的抑制作用，對蚯蚓、水蛭、豬蛔等均有較強的抑制效果。使君子的這種功效后來被證明與其含有的一種興奮性神經(jīng)介質(zhì)使君子氨酸( QA) 有關(guān)。QA 是谷氨酸的結(jié)

28、構(gòu)類似物，而谷氨酸是昆蟲神經(jīng)肌肉接點和哺乳動物中樞神經(jīng)系統(tǒng)重要的興奮性神經(jīng)遞質(zhì)，它的受體分為三個亞型，其中之一就是 QA 激活亞型，該亞型現(xiàn)在常被稱為 AMPA( 即 α-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazolepropionic acid，α-氨基-3-羥基-5-甲基-4-異惡唑丙酸) 亞型。在許多谷氨酸類似物中，QA 是作用最強的興奮性氨基酸受體的激活劑。QA 能使蛔蟲麻醉從而賦予使君子的驅(qū)蟲藥效。上世紀(jì)80 年代以來，人們對 QA 的作用機理進(jìn)行了深入的研究，并視 QA 為典型的興奮性神經(jīng)激活劑。使君子氨酸對昆蟲也有顯著的毒性。早在

29、1920 年，人們發(fā)現(xiàn)咬食天竺葵后會使甲蟲麻醉，但一直不知其機理，直到最近人們才發(fā)現(xiàn)這一現(xiàn)象也是由于使君子氨酸而導(dǎo)致的，并第一次發(fā)現(xiàn)天竺葵屬中的許多植物也含有使君子氨酸。使君子氨酸對日本甲蟲的麻醉效果與尼古丁的相似，1 到 2支花梗中的含量足以使日本甲蟲失去運動能力。使君子氨酸對細(xì)菌、真菌類病原微生物的生物學(xué)效應(yīng)卻未見報導(dǎo)。3 5 尿嘧啶丙氨酸和異尿嘧啶丙氨酸在有些植物如野豌豆族中，游離的尿嘧啶環(huán)衍生物極為豐富，它們的生理活性多與動物中樞神經(jīng)系統(tǒng)有關(guān)。大量研究表明，尿嘧啶丙氨酸的作用機理與使君子氨酸對中樞神經(jīng)系統(tǒng)的作用機理很相似，也是典型的 AMPA 型受體激活劑，而嘧啶環(huán) 5 位的氫被不同鹵

30、素取代產(chǎn)生的許多類似物甚至比尿嘧啶丙氨酸本身有更強的激活效應(yīng)。但是尿嘧啶丙氨酸的同分異構(gòu)體異尿嘧啶丙氨酸卻沒有相關(guān)活性，或活性很低。種子萌發(fā)試驗表明，游離的尿嘧啶環(huán)嚴(yán)重抑制綠豆和大豆的萌發(fā)和幼苗的生長，而對豌豆和旦尼爾山黧豆的萌發(fā)和生長幾乎無影響。由于綠豆和大豆等幼苗中人們沒有檢測到游離存在的尿嘧啶，因而人們推測豌豆等植物幼苗大量積累尿嘧啶衍生物可能是它們自身解除尿嘧啶毒性的產(chǎn)物。然而這些尿嘧啶衍生物對其它生物的效應(yīng)卻鮮有報導(dǎo)。3 6 西瓜子氨酸雖然人們很早就從西瓜子中分離和鑒定出了西瓜子氨酸，但該氨基酸是否有特殊的生理活性，至今未見報導(dǎo)。然而，人們對與西瓜子氨酸結(jié)構(gòu)類似的南瓜子氨酸3-氨基吡

31、咯烷-3-羧酸( 3-Amino-pyr-rolidine-3-carboxylic acid，cucurbitin) ( 圖 3 ) 卻進(jìn)行了不少的藥理性研究，并發(fā)現(xiàn)南瓜子氨酸能有效的治療絳蟲病、血吸蟲病及一些過敏癥。4 結(jié)語雖然使君子氨酸等的研究和利用較早，但這類氨基酸的大多數(shù)人們至今仍不十分了解。4 1 分類、進(jìn)化及代謝理論研究由于非蛋白氨基酸的分布有種屬特異性，所以很早人們將這類次生代謝產(chǎn)物作為植物化學(xué)分類的依據(jù)。通過對次生代謝產(chǎn)物研究不但有助于理清相關(guān)植物種類之間的親緣關(guān)系，而且可以彌補進(jìn)化研究中環(huán)境和形態(tài)以及基因方面證據(jù)不足和局限性; 由于大多數(shù)這類氨基酸有化感作用，對這些化感性質(zhì)

32、的研究可進(jìn)一步說明不同植物在進(jìn)化過程中的生化適應(yīng)規(guī)律。通過對 α 丙氨酸 β 位雜環(huán)取代氨基酸合成及降解機制的研究可進(jìn)一步闡明氮、硫等主要代謝的調(diào)控以及與其它代謝之間的聯(lián)系。4 2 藥物開發(fā)使君子氨酸作為特效藥物在我國由來已久，含羞草氨酸、尿嘧啶丙氨酸等雖具有多種生理功能，其作用機理目前仍不明確; 西瓜子氨酸等對人及家禽有何生理功效，至今未見報導(dǎo)。丙氨酸 β 位雜環(huán)取代氨基酸特殊的生理活性理應(yīng)得到進(jìn)一步的研究與開發(fā)。4 3 綠色殺蟲劑開發(fā)研究鑒定具有化感作用的天然產(chǎn)物作為綠色殺蟲劑的候選分子已得到人們的普遍重視，β 位雜環(huán)取代的丙氨酸類次生代謝物具有明

33、顯的化感作用，不少學(xué)者已注意到了它們作為綠色殺蟲劑的應(yīng)用價值，并開始用化學(xué)或模擬酶促反應(yīng)的方法進(jìn)行大量合成，但應(yīng)用研究進(jìn)展緩慢。雖然植物次生非蛋白氨基酸種類繁多，但已經(jīng)認(rèn)識并加以利用的為數(shù)極少。丙氨酸 β 位雜環(huán)取代氨基酸是非蛋白氨基酸中的一大類，其分布、合成及生理作用甚為特殊，對這類氨基酸的深入研究有助于理解植物氨基酸及相關(guān)代謝的機理。隨著研究的深入，這類氨基酸的數(shù)量還會增加，對它們的綜合利用也會隨之展開。參考文獻(xiàn)1 Lambein F，et al Isoxazolin-5-ones chemistry and biology ofa new class of plant prod

34、ucts Heterocycles，1976，4: 567-5932 Kuo YH，et al Isoxazolin-5-ones and amino acids in root ex-udates of pea and sweet pea seedlings Plant Physiol，1982，70: 1283-12893 Ikegami F，et al Biosynthesis of neuroactive amino acids bycysteine synthase in Lathyrus latifolius Phytochemistry，1992，31: 1991-19964 Wink M Special nitrogen metabolism PM Dey，JB Har-bourne，eds，Plant Biochemistry San Diego: Academic Press，1997 439-4865 Barrett GC Chemistry and Biochemistry of the Amino AcidsLondon: Chapman and Hall，19856 Selmar D Biosynthesis of Cyanogenic Glycosides，Glucosino-l