大学植物生物化学家发现的新酶释放了高粱中促进健康的化合物的潜力

二苯乙烯是在各种植物中发现的天然化合物，对人类显示出潜在的健康益处，具有独特的化学结构，由两个通过双键连接的芳香环组成。虽然葡萄和红酒中发现的白藜芦醇是最著名的二苯乙烯类化合物，但人们对其他类型的二苯乙烯类化合物越来越感兴趣，因为它们可以提供额外的健康益处。

O-甲基化二苯乙烯是通过将甲基(-CH 3)引入二苯乙烯主链上的羟基(-OH)而产生的，是有前途的研究化合物。一些植物物种，例如高粱和野生甘蔗，已被发现响应非生物或生物胁迫而产生不同类型的 O-甲基化二苯乙烯，并且可能比非甲基化二苯乙烯具有更大的效力和生物利用度。这使得这些植物物种对于 O-甲基化二苯乙烯的生物合成研究以及在开发功能性食品、营养保健品和药物方面的潜在应用特别感兴趣。

最近，大学(港大)生物科学学院卢志伟博士领导的研究团队与澳洲昆士兰大学(UQ)和大学生物医学学院(SBMS)的实验室，以及中国内地和日本的科学家合作，在高粱中发现一种新型二苯乙烯O-甲基化酶(SbSOMT)，这种酶负责催化产生O-甲基化二 苯乙烯类 化合物。这一发现为生产O提供了新途径 -甲基化二苯乙烯的产量更大、成本更低，这可能会导致开发新的功能性食品、营养保健品和药品，以利用这些化合物的潜在健康益处。该研究成果近日发表在 《自然通讯》杂志上。

背景

二苯乙烯是在植物中发现的天然化合物，具有有前景的营养保健特性，已知可提供一系列健康益处，例如抗衰老、抗神经退行性变、抗糖尿病和化学预防特性。 O-甲基化是一种化学过程，可以显着增强二苯乙烯的效力和生物利用度。然而， O-甲基化二苯乙烯的生物合成 尚未得到充分研究，需要进一步研究以生成特定的二苯乙烯化合物。

该研究小组进行了一项研究，展示了高粱和野生甘蔗如何产生不同类型的 O-甲基化芪，例如松芪、紫檀芪和异箭竹配基。他们使用先进的遗传技术，包括 CRISPR-Cas9 诱变和高粱转化，来鉴定关键酶 SbSOMT，该酶介导高粱中二苯乙烯的特定化学修饰，即 3,5-双-O-甲基化。这种修饰影响二苯乙烯的生物活性，包括其抗氧化和抗炎特性。

研究小组还进行系统发育分析来研究不同生物之间的进化关系，发现SbSOMT是高粱植物特有的，起源于一组称为咖啡酸O-甲基转移酶(COMT)的相关蛋白质，普遍存在于所有其他禾本科植物中 。此外，该团队与大学SBMS蛋白质结构生物学家合作，首次展示了SbSOMT的晶体结构。

研究意义

研究人员发现，SbSOMT 使用与禾本科植物中的 COMT 类似的化学反应，但它与二苯乙烯分子的结合方式不同。这种不同的结合模式允许 SbSOMT 以特定方式修饰二苯乙烯分子，产生不同类型的 O高粱中的甲基化二苯乙烯。这些不同类型的二苯乙烯的特征在于二苯乙烯分子上O-甲基的位置 ，无论是在A环上还是在B环上。

在高粱中，SbSOMT 以产生 A 环O甲基化二苯乙烯的方式对二苯乙烯进行改性 ，例如松二苯乙烯和紫檀芪。同时，野生甘蔗使用常见的COMT酶来修饰二苯乙烯类化合物，产生B环 O-甲基化的二苯乙烯类化合物，例如异糖皂甙元。A 环和 B 环O甲基化二苯乙烯之间的差异 是由于 SbSOMT 与二苯乙烯分子相互作用的特定方式所致，其中涉及 SbSOMT 酶中的疏水性 Ile144 和 Phe337 残基。

研究发现，高粱和野生甘蔗有可能用于生产 O-甲基化二苯乙烯。这些化合物对健康有益，可用于营养保健品(类似于膳食补充剂)。研究小组还发现了在这些植物中负责产生这些化合物的酶。

他们的研究结果表明，我们可以使用分子育种和转基因方法来创造 具有更多健康益处的特定类型的O-甲基化二苯乙烯。这可能为创造更健康的食品和补充剂选择开辟新的可能性。

这项研究得到研究资助局的支持。

大学图书馆开放获取作者基金为该出版物提供支持。

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