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新发现的酶有助于制造有价值的生物活性皂苷

许多植物,包括豆类,都生产天然的化学物质,称为皂素。例如,药用植物甘草产生皂苷甘草甜素,一种有效的天然甜味剂,还具有抗病毒和其他药理活性。大豆中存在的大豆皂甙具有抗癌和抗氧化特性。

但是,究竟植物如何制造这种有用的化学物质尚不清楚。现在,大阪大学的研究团队与国家农业和食品研究组织(NARO),日本理化学研究所和千叶大学合作,发现了皂苷合成中复杂的生化途径中的重要环节。他们的发现为改善这些高价值产品的商业生产铺平了道路。研究小组最近在《自然通讯》上发表了这项研究。

大阪大学的研究员Soo Yeon Chung和Hikaru Seki以及NARO(石本正夫等人),RIKEN和千叶大学的合作者,使用包括基因克隆和序列比较以及生物化学在内的技术研究了皂素合成的共表达基因网络。模型豆科植物的突变体和转基因植物中的氨基酸分析。他们在CSyGT家族中发现了一种新酶,其结构类似于在植物细胞壁中产生纤维素的酶。。出乎意料的是,他们表明该家族的新成员负责皂苷合成的关键步骤,从而使糖分子附着在三萜骨架上。这一发现挑战了人们普遍接受的观点,即这一步骤涉及不同种类的酶。

他们继续将新发现的CSyGT酶的基因以及生化途径中其他步骤的基因插入酵母细胞中。工程细胞成功地从简单的糖中产生了甘草甜素,这表明通过大规模培养酵母细胞来工业生产有价值的皂苷的潜在途径。

通讯作者村中俊也说:“我们的跨学科研究小组首次表明,这种酶在皂素合成中很重要。” “我们的研究结果填补了以前知识的空白,也挑战了人们对这种生物合成途径如何运作的公认观点。”

Chung解释说:“我们证明,插入必要的植物基因后,酵母细胞就能产生甘草甜素。” “这为在商业上生产这些有价值的物质,生产出完全新颖的皂苷类型提供了新途径,这些皂苷可能在医学或食品工业中具有进一步的有益应用。” Seki补充说:“在细胞培养物中生产化学物质还将减少消耗天然植物资源的需求,因此有助于实现至关重要的可持续发展目标。”

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