Odkryto kluczowy enzym biosyntezy witaminy C
Marta Pieszko | 2007-05-27
Naukowcy zidentyfikowali ostatni kluczowy enzym niezbędny do syntezy witaminy C u roślin. Odkrycie to pozwala na objaśnienie całego 10 stopniowego procesu, podczas którego roślina przekształca glukozę w witaminę C, ważny na organizmu antyoksydant.
"Jeśli uda nam się zwiększyć aktywność tego enzymu, oraz będziemy w stanie sprawić, że roślina rozpocznie nadprodukcję witaminy C, to zdecydowanie polepszy się jakość plonów." - powiedział Steven Clarke, profesor Instytutu Biologii Molekularnej UCLA. Odkrycie to ma duże znaczenie, ponieważ wpłynie na jakość spożywanych przez nas pokarmów oraz spowoduje wzrost odporności roślin na stres oksydacyjny. Dzięki witaminie C rośliny będą lepiej rosły.
Obecnie znane są dwie strategie zapewniające zwiększenie ochrony przeciwko czynnikom oksydacyjnym: endogenna stymulacja aktywności zidentyfikowanego enzymu lub przy pomocy narzędzi inżynierii genetycznej stworzenie transgenicznych roślin o nadekspresji genu kodującego ten enzym.
Witamina C (kwas askorbinowy) jest dobrze znana jako antyoksydant oraz kofaktor enzymów u zwierząt oraz roślin. U kręgowców synteza witaminy C jest ograniczona do pojedynczych organów (wątroby u ssaków, nerki u ryb, płazów i gadów). Ludzie nie mają zdolności wytwarzania kwasu askorbinowego i muszą pobierać go wraz z pożywieniem, zazwyczaj pochodzenia roślinnego. Witamina C pozytywnie wpływa na organizm człowieka, aktywizuje jego układ immunologiczny, pobudza działanie komórek odpornościowych.
Zanim dokonano tego odkrycia witamina C była jedną z najważniejszych cząsteczek, której szlak biosyntezy pozostawał tajemnicą. W 1998 roku, kiedy to zaproponowano wyjaśnienie jej szlaku biosyntezy wciąż brakowało jednego kluczowego ogniwa tych reakcji. Ten etap biosyntezy L-askorbinianu z D-glukozy u roślin wymaga konwersji GDP-L- galaktozy do L-galaktozo-1-fosforanu przy udziale nieorganicznego fosforanu oraz uwolnienia GDP. Carole Linster odkryła enzym kluczowy dla tej reakcji - GDP-L-fosforylazę galaktozy.
Prace rozpoczęły się jako próba zrozumienia roli genu Caenorhabditis elegans, nicienia używanego jako model w badaniach nad starzeniem się, prowadzonych przez Tarę Gomez z Kalifornijskiego Instytutu Technologii. Sekwencja genu sugerowała, że był on spokrewniony z rodziną genów kodujących białka HIT (Histidine triad protein). Badania takie prowadził również Charles Brenner z the Morris Otton Cancer Center przy Dartmouth Medical School.
Współpraca pomiędzy zespołami Clarke`a i Brennera wykazała podobieństwo pomiędzy genem C.elegans a produktem genu VTC2 Arabidopsis thaliana. Mutacje w tym genie wcześniej łączono z niskim poziomem witaminy C. Linster i Gomez oczyścili roślinny enzym bakteryjny VTC2, a zespół naukowców prowadzony przez Listera wyprodukował GDP-L galaktozę, substrat do produkcji kwasu askorbinowego, i potwierdził w warunkach laboratoryjnych działanie enzymu, biorącego udział w siódmym etapie biosyntezy witaminy C.
Naukowcy nadal badają geny spokrewnione z VTC2, ich właściwości u zwierząt, a także ich powiązanie z procesem starzenia się oraz nowotworzenia. Wyniki badań opublikowano w the Journal of Biological Chemistry.
Kompletny schemat biosyntezy witaminy C przedstawiony jest w podanym poniżej artykule źródłowym (dostępnym w sieci bez opłat).
Źródło:
- Jbc.org, by Carole Linster, "Arabidopsis VTC2 encodes a GDP-L-galactose phosphorylase, the last unknown enzyme in the Smirnoff-Wheeler pathway to ascorbic acid in plants" April 26, 2007
- Eurecalert.com, by Stuart Wolpert "Plants that produce more vitamin C may result from UCLA-Dartmouth discovery" 23-May-2007