揭示微生物的秘密:细菌中的5-羟色氨酸生物合成途径新发现。
作为人体必需氨基酸之一,色氨酸在生物体内扮演着关键角色,它是神经递质血清素和调节睡眠的褪黑素的源头。
在真核生物中,这一转化过程由特定的色氨酸羟化酶(TPH1或TPH2)启动,它们属于芳香氨基酸羟化酶家族,它们的特殊之处在于能激活色氨酸的吲哚环上羟基化反应。
然而,对于细菌来说,这个神秘的过程一直未解。
浙江大学的杜艺岭研究员团队在NatureChemicalBiology期刊上发布了一项突破性研究,Hydroxytryptophanbiosynthesisbyafamilyofheme-dependentenzymesinbacteria,首次揭示了细菌利用5-羟色氨酸作为代谢前体的全新生物合成途径,这无疑为生物学领域打开了新的视角。
与真核生物的差异性在于,细菌中的色氨酸羟化酶家族被发现是一类依赖血红素的单氧化酶,它们能够巧妙地利用氧气或过氧化氢,对色氨酸的吲哚环C5位进行精确的羟基化修饰,这一发现揭示了细菌独特的代谢策略。
通过深度的蛋白质数据库挖掘、活性表征和催化机制预测,研究人员筛选出了一系列高度选择性的酶家族成员,它们能够催化从4-羟基、5-羟基到6-羟基色氨酸的转化,这标志着细菌拥有一套保守的生物合成策略来获取羟基色氨酸。
这项研究具有深远的药学意义,因为5-羟色氨酸作为药物合成的潜在前体,其应用前景广阔。
研究团队通过概念验证,设计构建了细菌中褪黑素的从头合成途径,展示了细菌色氨酸羟化酶作为生物催化剂的高效潜能,为生物催化领域提供了新的工具和可能。
这一发现不仅解答了微生物世界中羟基色氨酸生成的疑问,也为生物合成生物学领域的创新打开了大门。它标志着我们对微生物代谢途径的理解向前迈进了一大步,为开发新型药物和化学品提供了潜在的酶生物学平台。
尽管这项研究为生物催化领域带来了突破,但探索的旅程才刚刚开始。未来的研究可能继续深入挖掘更多细菌中的生物合成途径,为我们揭示更多自然界中的生物化学奇迹。
Shi,X.,Zhao,G.,Li,H.etal.Hydroxytryptophanbiosynthesisbyafamilyofheme-dependentenzymesinbacteria.NatChemBiol(2023).
五羟基色氨酸的副作用
加纳籽,这一特殊的植物原料来源于豆科灌木植物Griffoniasimplicifolia,其种子是其主要的产物。
这种植物的种子形状呈现出长圆形,长度大约为1.5厘米,宽度大约为1厘米。
其最显著的特征是种皮的黑色,上面布满了深深的皱纹,给人一种独特的视觉效果。
种子内部的胚乳呈现出黄绿色,散发出淡淡的豆香味,让人一闻就能联想到其丰富的营养成分。
干燥后的加纳籽果实重量大约在80克左右,每一粒都蕴含着丰富的5-羟基色氨酸,这是一种重要的氨基酸,对于人体健康有诸多益处。
加纳籽原产于非洲的西海岸,主要生长在加纳、象牙海岸和多哥等地区,这些国家丰富的自然环境为其提供了理想的生长条件。
由于其独特的营养价值和良好的药用价值,加纳籽在全球范围内受到了越来越多的关注,成为了许多健康食品和保健品的重要成分。
5-羟基色氨酸,英文名称为5-hydroxytryptophan,是从非洲加纳籽提取的一种天然氨基酸,相比合成的五羟基色氨酸使用更安全。
合成的五羟及色氨酸在发酵的过程中容易受污染,日本曾发生过污染产品致死事件。
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