Выявлен и охарактеризован ключевой фермент для производства ценного натурального подсластителя

от

Гликозиды стевиола — натуральные подсластители, извлекаемые из Stevia rebaudiana, широко используются в качестве заменителей сахарозы из-за их высокой сладости и низкой калорийности. Среди них Ребудиозид M (Reb M) считается ценным продуктом нового поколения благодаря своей интенсивной сладости и превосходным вкусовым характеристикам. Однако естественное содержание Reb M в стевии крайне низкое.

Для удовлетворения рыночного спроса необходимы эффективные методы биосинтеза. До сих пор ключевой фермент, катализирующий превращение Ребудиозида D (Reb D) в Reb M в биосинтетическом пути, не был идентифицирован, и обычно предполагалось, что этим ферментом является UGT76G1. Однако UGT76G1 проявляет строгую региоселективность в положении C13 гликозидов стевиола, а его каталитическая активность в положении C19 очень слаба.

В исследовании, опубликованном в «Proceedings of the National Academy of Sciences» 17 сентября, группа под руководством профессора Инь Хэна из Даляньского института химической физики Китайской академии наук идентифицировала ключевую гликозилтрансферазу, катализирующую превращение Reb D в Reb M, и раскрыла молекулярный механизм, лежащий в основе её субстратной региоселективности.

Исследователи сначала идентифицировали и охарактеризовали UGT76G4, естественный вариант UGT76G1, из сорта стевии с высоким содержанием Reb M. Они обнаружили, что UGT76G4 проявляет региоселективность в отношении положения C19 гликозидов стевиола как в опытах in vivo, так и в опытах in vitro, подтвердив тем самым его роль в качестве ключевого фермента, катализирующего превращение Reb D в Reb M.

Затем исследователи систематически выяснили молекулярную основу региоселективности UGT76G4 и определили остаток G200 как критически важный для его каталитической активности в положении C19.

Кроме того, исследователи разработали несколько инструментальных ферментов с улучшенными характеристиками, применив полурациональный дизайн. Они создали варианты UGT76G4, способные эффективно синтезировать Reb M, используя Ребудиозид E (Reb E) и Reb D в качестве субстратов.

«Эта работа не только проясняет вопрос о том, какой фермент отвечает за биосинтез Reb M, но и предоставляет разработанные биокатализаторы для эффективного производства этого натурального подсластителя нового поколения», — сказал профессор Инь.

Предоставлено Китайской академией наук.

Источник

Другие новости по теме

Другие новости на сайте