18:08 2023-02-06
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Cercetând cum crește ardeiul
_ Cercetând cum crește ardeiul
Cum fac plantele acele substanțe înțepătoare, oricum? Institutul Leibniz de Biochimie a Plantelor (IPB) lucrează intens pe acest subiect. Recent, un grup de oameni de știință condus de Dr. Thomas Vogt au identificat enzima crucială care conferă fructelor plantei de ardei (Piper nigrum) gustul distinctiv, înțepător.
The enzima în cauză, piperin sintetaza, catalizează pasul final spre biosinteza piperinei înțepătoare. Acum, biochimiștii au continuat cu un al doilea compus înțepător, aruncând mai multă lumină asupra modului în care capsaicina din ardei iute (Capsicum spec.) este biosintetizată. Grupul său de cercetare descrie pentru prima dată activitatea enzimatică a capsaicinei sintetazei mult căutate. Enzima este cea care catalizează etapa finală de reacție atunci când o plantă produce capsaicina.
Când piperina și capsaicina intră în contact cu limba și membranele mucoase, ele se leagă de receptorul exact care reacționează și la căldură, acizi sau rănire. Acest receptor declanșează apoi un stimul în anumite celule nervoase, pe care oamenii le percep ca picant. Capsaicina și piperina au, de asemenea, efecte antimicrobiene, digestive și circulatorii.
Așadar, pe lângă condimentarea mâncărurilor, ele sunt, de asemenea, promițătoare ca ingrediente active pentru aplicații medicale. „Literatura recentă include sute de studii privind efectele biologice ale extractelor de ardei și ardei iute, dar foarte puține acoperă modul în care substanțele înțepătoare sunt de fapt biosintetizate”, explică Thomas Vogt, care conduce grupul de cercetare pentru metabolizarea fenilpropanului de la IPB.
p>Un motiv poate fi combinația specială de expertiză necesară pentru elucidarea căilor de biosinteză ale unei plante, care este rareori dovedită, cu excepția câtorva institute de cercetare. În mod ideal, chimiștii, biochimiștii și bioinformaticienii își unesc forțele pentru a mări câteva enzime candidate implicate în producerea unei substanțe căutate. Căutarea enzimelor este agravată de faptul că numeroase gene și enzime sunt încă necunoscute la anumite specii de plante.
„Vreau să spun aici”, spune Thomas Vogt, „nu aveți prea multă libertate de a consulta baze de date.”
Când a fost vorba de piper, precum și de această lipsă de date, au apărut și alte probleme. De exemplu, oamenii de știință de la Halle au trebuit mai întâi să cultive plante de ardei, apoi, orice ar fi, să se asigure că acestea dau roade. „Asta nu este un dat cu ardeiul, care crește într-o seră”, explică biochimistul, „dar grădinarii de la Institut au reușit.”
După ce a cultivat cu succes plantele, echipa de cercetare a putut recolta boabe de ardei pentru diferite stadii de maturitate pe o perioadă de trei luni și observați îndeaproape modul în care conținutul lor de piperină a crescut constant. Potrivit oamenilor de știință, boabele care se coace ar trebui să conțină și enzimele care formează piperina. Frunzele plantei, dimpotrivă, nu ar trebui să conțină enzimele piperine biosintetizate, deoarece nu produc piperina și, prin urmare, nu au gust picant.
Oamenii de știință au exploatat aceste diferențe în conținutul piperinei, adică atunci când enzimele de biosinteză a piperinei erau prezent și respectiv absent. Luând premisa că o enzimă este prezentă în anumite țesuturi numai atunci când gena ei este activată și citită, ei au comparat activitățile genelor din frunze și fructe în diferite stadii de maturitate (maturitate).
Făcând acest lucru, a deschis calea pentru să identifice acele gene care au fost deosebit de active în fructele imature, inclusiv gena specifică pentru piperin sintază. Această genă a fost apoi introdusă în microorganisme, unde a servit ca șablon pentru bacterii pentru a produce enzima piperin sintază. Toate acestea au permis experților în ardei de la Halle să demonstreze fără îndoială că enzima izolată catalizează fuziunea celor două substanțe inițiale piperoil-CoA și piperidină pentru a forma piperina.
S-a atins astfel confirmarea mult-căutării piperin sintetazei.
Dar sarcina de a descoperi capsaicin sinttazei a adus alte probleme cu ea. Aici, deși gena codificatoare fusese deja identificată, niciun om de știință nu a produs vreodată cu succes o proteină activă enzimatic din ea în bacterii. Cu alte cuvinte, dovada din fontă că gena investigată a fost capsaicin sinttaza a rămas în așteptare.
În ciuda acestui fapt, cercetătorii de plante de la Halle și-au valorificat expertiza în timp ce lucrau la enzima de piper relativ similară pentru a izola capsaicin sintaza și să demonstreze în testul final al activității că într-adevăr a catalizat reacția mult postulată a celor două substanțe inițiale, 8-metil-6-nonenoil-CoA și vaniloilamină la capsaicină.
Aceste dovezi finale de activitate pentru piperina și capsaicin sintaza au fost obținute parțial deoarece chimiștii de sinteză ai Institutului au reușit să producă ei înșiși toate materiile prime, în ciuda faptului că nu erau încă disponibile pentru cumpărare, și să le folosească așa cum este necesar în timpul testelor enzimatice.
Cu principalele etape de reacție a biosintezei piperinei și a biosintezei capsaicinei sunt acum elucidate, rămâne perspectiva înțelegerii pe deplin a ambelor căi de biosinteză la un moment dat. Dar de ce găsirea asta schimbă jocul? Odată ce cunoașteți toate enzimele implicate într-un proces de biosinteză, puteți introduce genele adecvate în microorganisme și le puteți cere să producă ingredientul activ dorit.
„Pentru piper, totuși, nu ar avea sens din punct de vedere economic, „, spune Thomas Vogt, „deoarece piperina este prezentă în boabele de ardei în concentrații atât de mari încât izolarea acesteia, de exemplu, în scopuri medicinale, ar fi ușoară.”
Chiar și așa, oamenii de știință de la IPB găsesc sarcina de a elucida substanțele biosintetice. căi pline de satisfacție, deoarece enzimele nou descoperite catalizează reacții interesante care generează produse de reacție cu structuri complicate. Aceste enzime pot fi modificate de către biochimiști pentru a crea enzime complet noi cu proprietățile dorite.
Odată optimizate, aceste enzime sunt apoi folosite pentru a sintetiza substanțe noi și potențial eficiente în eprubetă. Acest tip de sinteză biocatalitică, și anume imitarea și optimizarea biosintezei originale a plantelor în eprubetă, deține o mulțime de potențial în viitor, ca domeniu de cercetare relativ tânăr. Ca o alternativă la sintezele petrochimice, biocataliza poate genera substanțele dorite fără a necesita utilizarea vreunui catalizator și solvenți toxici și fără a genera produse secundare dăunătoare.
Lucrarea se bazează pe articole publicate în Communications Biology and Molecules.
p>
Comentarii:
Adauga Comentariu