Хмель — незаменимый ингредиент в пивоварении и важная сельскохозяйственная культура. Женские цветки хмеля покрыты крошечными железистыми трихомами, которые синтезируют и накапливают различные специализированные метаболиты. Вместе они определяют вкус и качество пива. Терпены обеспечивают характерный аромат, ксантогумол обладает мощными антиоксидантными свойствами, полезными для здоровья человека, а α-горькие кислоты придают пиву характерную горечь.
Исторический контекст
Исторически эти соединения также служили естественными консервантами, продлевая срок хранения пива задолго до появления современных технологий пивоварения. Хотя путь биосинтеза α-горьких кислот был давно изучен, фермент, ответственный за заключительный этап — α-горькокислотный синтаз (α-BAS), — более десяти лет оставался функционально непроверенным, несмотря на идентификацию нескольких генов-кандидатов.
Решение загадки
Для решения этой давней загадки исследовательская группа под руководством профессора Ван Годун из Института генетики и биологии развития (IGDB) Китайской академии наук разработала высокочувствительный метод обнаружения жидкостной хроматографии — масс-спектрометрии (LC–MS), способный различать две хиральные формы α-горьких кислот (6S и 6R). Их анализ, опубликованный в Plant Communications, показал, что железистые трихомы хмеля в основном накапливают α-горькую кислоту типа 6S.
Дальнейшие исследования показали, что предшественник вещества, дезокси-α-горькая кислота, подвергается спонтанному окислению при контакте с воздухом, что приводит к образованию рацемической смеси типов 6S и 6R. Эта спонтанная химическая реакция долгое время препятствовала подтверждению истинной функции α-горькокислотного синтаза. Однако, преодолев эту техническую проблему, исследователи смогли создать систему гетерологичной экспрессии дрожжей и систематически протестировать более десяти генов-кандидатов.
Результаты определили HlMO18 как фермент, который специфически катализирует окисление дезокси-α-горькой кислоты с образованием преимущественно формы 6S. Исследователи также определили ключевые аминокислотные остатки, имеющие решающее значение для активности фермента. Дальнейший механистический анализ показал, что синтаза α-горьких кислот типа 6S образует метаболический комплекс с вышестоящими ферментами, что объясняет, почему в железистых трихомах хмеля накапливается только форма 6S.
Значение работы
Эта работа завершает биосинтетическую карту α-горьких кислот в хмеле и даёт ценную информацию для пивоваренной промышленности. Исследователи теперь прояснили биосинтетические пути трёх основных вкусовых соединений в хмеле.
В будущем они планируют использовать синтетическую биологию для создания промышленных штаммов дрожжей, которые могут производить «хмелевое пиво», имеющее аутентичные хмелевые вкусы, но не изготовленное с использованием растений хмеля. Такой подход может снизить производственные затраты и позволить создавать более индивидуальные сорта пива с насыщенным вкусом, предлагая новое направление для инноваций в пивоваренной промышленности.
Предоставлено Китайской академией наук.
Другие новости по теме
- Учёный призывает к осторожности: культивируемые грибы «золотая устрица» продаются во Флориде
- KATMAP: новый подход к пониманию и прогнозированию сплайсинга генов
- Открытие динозавра расширяет известный ареал древнего вида
- Одни часы, две функции: циркадные ритмы и регулирование развития могут использовать общий молекулярный механизм
- Учёные обнаружили, что белок ALIX может предотвратить гибель клеток во время воспалительной реакции
- Правительство Великобритании вводит ограничения на содержание птицы из-за распространения птичьего гриппа
- Газ с запахом тухлых яиц может помочь в борьбе с инфекциями ногтей
- Моделирование молекулярной динамики использует атомистическое силовое поле для высокоточного воспроизведения сворачивания РНК
- Расшифровка того, как клетки выбирают, становиться им мышцами или нейронами
- Прорыв в борьбе с пищевым мошенничеством: новая система быстро выявляет запрещённые ингредиенты в популярных блюдах
Другие новости на сайте
- Переосмысление старения как эволюционного успеха
- Биологи объединились с общественными учёными для регистрации более 350 видов диких пчёл в Вермонте
- Стартапы в сфере биоразнообразия привлекают разнообразных инвесторов, но собирают меньше капитала, чем их коллеги
- Картина Вселенной становится всё яснее — но многое остаётся неизвестным
- Поиск молодых планет, окутанных пылью
- Как открытая наука и общие данные могут помочь в решении глобальных проблем: Критская декларация
- Как создать масштабируемые и воспроизводимые конвейеры экспериментов в машинном обучении с помощью Meta Research Hydra?
- Неправительственные организации могут лучше служить сообществам, если будут больше слушать, считают исследователи
- Самый жестокий момент в гольфе: физика явления «выкатывания» мяча из лунки
- Путеводитель поможет школам K-12 сориентироваться в сложном мире искусственного интеллекта