افزايش توليد تركيبات ليگناني و فنيل پروپانوييدي تحت تاثير كيتين و كيتوزان در كشت سلول كتان سفيد (Linum album)

Enhancement of lignan and phenylpropanoid compounds production by chitosan in Linum album cell culture

پودوفيلوتوكسين تركيبي ليگناني است كه در گونه‌هاي گياهي معدودي حضور داشته، به علت خواص ضد سرطاني اهميّت دارويي بسياري دارد. كتان سفيد (Linum album) يكي از گونه‌هاي بومي ايران است كه داراي پودوفيلوتوكسين و ديگر تركيبات ليگناني است. كيتين و كيتوزان از تركيبات اصلي ديواره سلولي بسياري از گونه‌هاي قارچي هستند، به عنوان اليسيتورهاي زيستي كارآمد براي بهبود بخشيدن بيوسنتز متابوليت‌هاي ثانويه در كشت سلولي استفاده مي‌شود. در اين پژوهش، ابتدا اثر غلظت‌هاي مختلف كيتين و كيتوزان بر رشد سلول و ميزان پودوفيلوتوكسين و لاريسي رزينول در كشت سلول كتان سفيد بررسي شد. سپس در غلظت بهينه كيتوزان، ميزان ليگنان‌ها، تركيبات فنلي، فلاونول، فلاونوييد و ليگنين در زمان‌هاي مختلف بررسي گرديد. تيمار سلول‌هاي كتان سفيد با كيتوزان در غلظت 100 ميلي‌گرم بر ليتر سبب افزايش ميزان پودوفيلوتوكسين و لاريسي رزينول به ميزان دو برابر شاهد شد. ميزان فنل كل، فلاونول و فلاونوييدها تا انتهاي دوره رشد، تحت تاثير كيتوزان افزايش يافت. ميزان ليگنين نيز در پاسخ به كيتوزان به ميزان دو برابر نمونه‌هاي شاهد افزايش يافت. در راستاي درك سازوكار كيتوزان، فعاليت آنزيم‌هاي فنيل آلانين آمونيالياز (PAL) و سيناميل آلكل دهيدروژناز (CAD) نيز بررسي شد. فعاليت PAL و CAD كه در مراحل ابتدايي مسير بيوسنتزي پودوفيلوتوكسين قرار دارند، پس از افزودن كيتوزان افزايش يافت، اوج فعاليت آنها پس از گذشت 3 روز مشاهده گرديد. كيتوزان با تاثير بر فعاليت آنزيم‌هاي مسير بيوسنتزي پودوفيلوتوكسين باعث افزايش ميزان پودوفيلوتوكسين و لاريسي رزينول شده، علاوه بر آن، بر بخش فنيل پروپانوييدي مسير بيوسنتزي پودوفيوتوكسين نيز تاثير مي‌گذارد.

Podophyllotoxin (PTOX) is a lignan compound which occurs in a few plant species and has pharmacological significance for its anticancer activities. Linum album, one of endemic species in Iran, has PTOX and other lignans. Chitin and Chitosan are the main compounds of fungal species and as biotic elicitors could be used to improve secondary metabolites. In this study, we investigated the different concentration effects of chitin and chitosan on cell growth, PTOX and lariciresinol production in l. album cell culture. Next, we evaluated the effecr of optimal concentration of chitosan on lignan, phenol, flavonoid, flavonol and lignin content at different times. Treatment of L. album cell cultures with the 100 mg/L chitosan increased the production of PTOX and lariciresinol about two times higher than contol. In addition, Chitosan increased phenol, flavonoid and flavonol. Lignin was increased 2-fold higher than the control in response to chitosan. To study mechanism of chitosan action, phenylalanine ammonio-lyase (PAL) and cinnamyl alcohol dehydrogenase (CAD) activity were investigated. The activity of PAL and CAD enzymes involved in the first steps of the PTOX biosynthesis was activated by chitosan, reaching a peak within three days after treatment. Chitosan regulated the production of PTOX, lariciresinol and phenylpropanoid compounds by effecting on enzymes activity through PTOX biosynthesis pathway.