日本科學家發現花青素的生物合成前體

2021-01-18 科技報告與資訊

本文參加百家號#科學了不起#系列徵文賽。

名古屋大學的科學家進一步了解了植物如何製造一種可能具有藥用價值的普通色素。他們在《Scientific Reports》雜誌上發表了他們的研究成果。

"我們研究了黑大豆,發現了植物中最常見的花青素的一種新的生物合成前體,"名古屋大學的Kumi Yoshida說,他領導了這項研究,專門研究天然化學產品。

花青素是具有抗氧化活性的植物色素。它們負責在花朵、水果、蔬菜和根部發現的許多紅色到紫色到藍色的顏色。科學家們目前正在研究它們在治療糖尿病和肥胖症等代謝性疾病方面的藥用潛力。但到目前為止,花青素只能從植物中提取。科學家們希望能夠合成大量的純化合物,以加快對其潛在益處的研究,這就需要了解植物是如何製造花青素的。

最常見的花青素是花青素-3-O-葡萄糖苷(Cy3G)。科學家們已經對它在植物中的製造方式有了相當多的了解。然而,最近的研究卻對其部分生物合成途徑產生了懷疑。Yoshida和她的團隊研究了植物如何合成色素,並著手澄清Cy3G是如何在黑大豆中製造的。正常情況下,未成熟的種子在其豆莢中是綠色的。在兩個月的時間裡,由於Cy3G的積累,它變成了黑色。將未成熟的綠色種子暴露在光照和空氣中會加速這一過程,使其在一天內變成黑色。

來自日本名古屋大學和日本國立衛生科學研究所的科學家團隊利用這種快速轉變的特點,分析了暴露種子變色前、變色過程中和變色結束時種子中的分子含量。他們特別關注了Cy3G和另一種叫做四羥基黃連-2-烯-3-醇-O-葡萄糖苷(2F3G)的化合物,這種化合物在幾年前被另一個研究小組發現。

Yoshida和她的團隊發現,非常不成熟的純綠色種子不含有Cy3G或2F3G。然而,就在它們開始變色之前,可以在種皮中發現2F3G。隨後,Cy3G增加,2F3G隨之減少。科學家發現,最後階段的黑色種子有大量的Cy3G,但沒有2F3G。他們認為這意味著2F3G是Cy3G的前體。進一步的分析表明,2F3G向Cy3G的轉化發生在種皮的空泡中,可能不是由之前認為參與Cy3G合成的酶催化的。

該團隊下一步的目標是明確黑大豆中Cy3G合成的全部步驟,並確定這些步驟在其他植物中是否相同。

論文標題為《5,7,3,4-Tetrahydroxyflav-2-en-3-ol 3-O-glucoside, a new biosynthetic precursor of cyanidin 3-O-glucoside in the seed coat of black soybean, Glycine max》。

相關焦點

  • ...羅克明團隊發現MYB6促進毛白楊花青素合成,但抑制次生細胞壁的...
    類黃酮生物合成主要由MYB-bHLH-WD40轉錄因子的三元複合物(MBW複合物)控制,其中MYB轉錄因子在類黃酮代謝以及植物次生細胞壁形成中發揮作用。之前研究表明,擬南芥中MYB75和KNOX轉錄因子KNAT7(KNOTTED ARABIDOPSIS THALIANA7)可以形成功能性複合物以抑制花序莖中的次生細胞壁形成。
  • ABA在植物體內生物合成的前體物質是甲瓦龍酸(MVA)
    此外,在植物體內中還發現與天然S-ABA有關的化合物,如2-反式ABA、菜豆酸、2-反式菜豆酸和脫落酸基-β-D一吡喃葡萄糖苷等,但這些化合物的活性都較低,如菜豆酸的活性只有ABA的1/10。ABA廣泛存在於維管植物中,在一些苔蘚、藻類和真菌中也存在,但在細菌中尚未發現。
  • 科學網—揭示植物花青素合成調控機理
    本報訊(記者黃辛)中科院上海生命科學研究院植物生理生態研究所黃繼榮課題組,通過解析赤黴素信號轉導途徑中關鍵因子DELLA蛋白調控花青素合成的分子機理
  • 研究揭示植物花青素合成調控機理
    本文通過解析赤黴素信號轉導途徑中關鍵因子DELLA蛋白調控花青素合成的分子機理,揭示了植物通過調控次生代謝產物合成適應環境變化的新機制。植物雖然不會移動,但也能像動物一樣感知環境的變化並精準應對。大量的研究表明植物抵禦環境脅迫的強大武器就是產生種類豐富的次生代謝產物。
  • 上海生科院揭示植物花青素合成調控機理
    花青素就是其中一類廣泛存在於高等植物中的苯丙烷類化合物,使植物的花朵、果實、莖稈、葉片等器官呈現紅色、紫色以及藍色等色彩。花青素不但有助於植物抵禦紫外線輻射、強光、低溫、營養缺乏等逆境脅迫,而且在植物與昆蟲互作的過程中發揮著重要作用。因此,花青素的積累被認為是一種可視化的分子標記,用來判斷植物在生長過程中是否遇到不良環境。然而,不良環境調控花青素合成的分子機理迄今並不十分清楚。
  • 我國科學家合成硫化銅14面體微晶
    我國科學家合成硫化銅14面體微晶 2009-08-31 14:53:30 來源:網絡來源
  • 研究發現番茄4種新花青素成分
    圖片來源:中國農業科學院近日,中國農業科學院蔬菜花卉研究所(以下簡稱蔬菜花卉所)功能基因創新團隊通過對紫果番茄中花青素的研究,解析了番茄果實中花青素結構及主要修飾類型,並發現了番茄果實中4種新的花青素成分,為解析番茄果實花青素合成和代謝奠定了理論基礎。
  • 聊聊非編碼RNA在花青素合成研究中的新思路
    目前,與植物花青素合成相關的非編碼RNA研究還處於一個起步階段,小編整理了3篇前人研究文獻以供大家參考。in poplar[3]發表期刊:Horticulture Research(IF 5.404)文庫構建:野生型&miRNA過表達楊樹株系幼莖(每組3個生物學重複)研究內容花青素可以參與楊樹的生物和非生物脅迫應答
  • 生物醫學交叉研究院教授邵峰實驗室發文發現細菌LPS合成的前體庚糖...
    生物醫學交叉研究院教授邵峰實驗室發文發現細菌LPS合成的前體庚糖分子可以被宿主的新型免疫受體激酶ALPK1所識別,進而激活宿主天然免疫反應清華新聞網8月19日電 (記者 趙姝婧)8月15日,清華大學生物醫學交叉研究院教授、北京生命科學研究所副所長邵峰院士團隊在《Nature》在線發表了題為
  • 深圳科學家發現合成生物建構定量公式
    原標題:深圳科學家發現合成生物建構定量公式   當我們說起萊特兄弟造出人類第一架飛機,肯定要先說起流體動力學的伯努利方程;當我們說起
  • 科學家發現剪接mRNA前體的秘密
    RNA剪接體是一種巨大的蛋白質-RNA複合物,能夠去除pre-mRNA(mRNA前體)中不編碼蛋白質的區域 (內含子),留下RNA轉錄的剩餘部分(外顯子)連接在一起。近日,美國科羅拉多大學醫學院的科學家們研究了pre-mRNA的剪接過程,利用低溫電子顯微鏡(Cryo-EM),以近原子解析度重現了在內含子上組裝的酵母剪接體E複合體的結構,提供了剪接周期中最早將pre-mRNA提交給剪接體的事件的第一個視圖。相關論文於9月4日發表在《自然》雜誌網絡版上。
  • 助力健康中國 玉米裡的花青素「基因智造廠」
    花青素是一種常見的抗氧化物質。那麼,花青素存在於哪些植物當中?有什麼樣的功效和作用?利用生物反應器可以促使玉米中的花青素增長。那麼,什麼是生物反應器呢?本期節目我們一起來探討玉米裡的花青素「基因智造廠」。花青素又稱花色素,是自然界一類廣泛存在於植物中的水溶性天然色素。
  • 花青素知多少
    花瓣和果實呈現的多種顏色也是因為花青素的存在,並且,在不同的季節、不同的細胞液成分中,花青素的濃度也各不相同。1947 年,法國在花生仁的包衣中首先發現花青素。花青素來源廣泛,且具有一定的抗癌、抑菌等功能。花青素廣泛存在於植物的莖葉表面細胞、果實細胞液及植物花瓣中。目前,報導過的不同花青素超過 500 種,主要存在於 27 個科、72 個屬的植物中。
  • 科學家實現稀有糖異構體合成
    科學家實現稀有糖異構體合成 作者:小柯機器人 發布時間:2020/1/19 18:50:39 美國麻省理工學院Alison E.
  • 華盛頓大學證實NAMPT酶可促進合成逆轉衰老關鍵物質NAD+前體NMN,使...
    實際上,許多研究已經證明了NAD+前體NMN可在各種小鼠模型中減輕與年齡相關的功能衰退。  而在此次華盛頓大學的研究中,老年小鼠通過增強eNAMPT的方式提升NAD+前體β-煙醯胺單核苷酸(NMN)的合成能力,有效提高血液、皮膚、肌肉、心臟、大腦等各個器官內NAD+的含量,使實驗動物表現出體力活動、睡眠質量、認知功能、葡萄糖代謝和神經功能的顯著改善。
  • 中美科學家合作發現麥角硫因生物合成新通路
    中美科學家合作發現麥角硫因生物合成新通路 來源:廣州生物醫藥與健康研究院   發布者:張薦轅   日期:2015-01-05   今日/總瀏覽:6/3037
  • 基因剪刀合成生物:把藥物種出來!
    這項複合生物學壯舉發表於2015年一期Science雜誌上:通過導入來自植物、細菌和齧齒動物的21個基因,在酵母菌內建立起一條「藥物生產線」,可以將糖一步步轉化為蒂巴因(thebaine)——這是嗎啡的前體。該研究團隊還發現,進一步調整過的酵母可以產生氫可酮——一種廣泛使用的、由蒂巴因化學合成的止痛藥。
  • 科學家發現不用胺基酸就能合成多肽 有望回答生命起源之謎
    今日,頂尖學術期刊《自然》在線發表了一項來自英國的研究:科學家們發現,多肽的合成,竟然可以不需要胺基酸的參與!該研究的官方新聞稿也指出,它有望讓我們更好地了解生命起源之謎。儘管科學家們已經理清了胺基酸、多肽、以及蛋白質之間的關係,一個關於生命起源的關鍵問題卻始終沒有得到解決:用胺基酸合成多肽,需要酶的參與;主導這一步驟的酶是種蛋白質;但要合成這種蛋白質,我們又需要胺基酸先合成多肽……「這是一個經典的『先有雞,還是先有蛋』的問題。」 Powner教授補充道。先前,很多科學家都在研究胺基酸如何自發形成多肽。
  • 發現金星上的生物?這種生物才能合成的物質,如今出現在金星上
    麻省理工學院地球、大氣和行星科學系的科學家克萊拉·索薩-席爾瓦指出:「磷化氫的獨特之處在於,如果沒有生命,巖石行星上是很難合成它的。」實際上,她在去年的時候就發表過論文指出:磷化氫可能是人類在其他行星上發現厭氧生物的重要標誌之一,我們可以通過哈勃等設備來尋找它的痕跡。僅僅不到一年之後,科學家們果然在這方面取得了突破,這令她興奮不已。
  • 科學家發現了沒有粒線體的真核生物,將改寫所有生物教課書
    粒線體又稱為細胞的「發電廠」,這些細胞中的次單元體提供生物所需能量,所以被視作細胞不可缺乏的胞器。但現在看起來粒線體的存在也沒那麼有必要了,因為科學家表示首次了發現細胞中沒有粒線體的真核生物。早前有其他的真核生物也列在不具有粒線體的懷疑名單中,像是腸道裡的微生物腸賈第鞭毛蟲(Giardia intestinalis),但在進一步的研究後,發現它們有粒線體但已經高度退化,很難讓人觀察到罷了;在測試過取樣分離自實驗室成員所養的一隻絨鼠腸道的另外一個可能微生物─類單鞭滴蟲屬的微生物時,該項最新研究的科學家們利用基因分析方式分析,發現完全找不到該生物體中有任何粒線體的基因存在。