综述:内源性植物信号与人类健康:分子机制、生态功能及治疗前景

【字体: 时间:2025年06月28日 来源:Biochemistry and Biophysics Reports 2.3

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  这篇综述系统探讨了内源性植物信号分子(包括植物激素(JA/SA/ET)、次生代谢物和挥发性有机物(VOCs))在植物防御、生态互作中的核心作用,及其通过调控抗氧化、抗炎和抗癌活性化合物合成对人类健康的潜在价值。文章整合分子生物学、药理学和系统生态学视角,为可持续农业和药物研发提供跨学科框架。

  

内源性植物信号的分类与功能多样性

植物作为固着生物,进化出复杂的内源性信号系统以适应环境。这些信号分子可分为三大类:

1. 植物激素

  • 茉莉酸类(JAs):调控防御反应(如虫害抵抗)和次生代谢物合成,其信号通路通过COI1–JAZ共受体复合物触发MYC转录因子激活。
  • 水杨酸(SA):介导系统获得性抗性(SAR),通过NPR1蛋白调控PR基因表达,其人类衍生物阿司匹林具有抗炎和心血管保护作用。
  • 乙烯(ET):调控果实成熟和胁迫响应,其受体ETR1通过CTR1-EIN3级联传递信号。

2. 次生代谢物

  • 萜类:如紫杉醇(抗癌)和青蒿素(抗疟),通过MEP/MVA途径合成,受MYB和WRKY转录因子调控。
  • 酚类:包括黄酮类(如儿茶素)和木质素,具有抗氧化和神经保护活性。
  • 生物碱:如吗啡(镇痛)和奎宁(抗疟),由氮代谢途径产生。

3. 挥发性有机物(VOCs)
如单萜醇(芳樟醇)和甲基水杨酸酯,介导植物间通讯(如虫害预警)和微生物互作,部分成分用于芳香疗法。

分子信号转导机制

信号传递遵循“感知-放大-转录-响应”模式:

  • 感知:JA-Ile结合COI1-JAZ复合物,SA结合NPR1,触发泛素化降解抑制蛋白。
  • 放大:Ca2+、ROS(如H2O2)和MAPK级联(如MPK6)参与信号转导。
  • 转录调控:WRKY、MYB等转录因子激活苯丙烷途径(PAL酶)或萜类合成关键酶(DXS/HMGR)。

健康应用与生态启示

植物防御分子与人类疾病靶点存在进化保守性:

  • 抗癌:紫杉醇稳定微管,白藜芦醇激活p53凋亡通路。
  • 代谢疾病:黄酮类改善血管内皮功能,ABA通过PPARγ调控抗糖尿病活性。
  • 微生物互作:根际菌群诱导次生代谢物合成,如青蒿素产量提升。

挑战与未来方向

当前局限包括信号网络复杂性、代谢工程规模化瓶颈及可持续开发需求。未来需结合CRISPR基因编辑、多组学分析和AI预测模型,推动从生态机制到临床转化的全链条创新。

(注:全文严格基于原文缩编,未添加非文献支持内容)

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