发现可以帮助科学家减少全球维生素A缺乏

2019-04-18 14:33:48 围观 : 83

  发现可以帮助科学家减少全球维生素A缺乏

  2015年6月16日

  研究小组发现了关于植物如何合成类胡萝卜素,维生素A前体对植物发育和生存以及人类健康至关重要的新信息,可以帮助科学家提高粮食作物中维生素原A的含量,减少全球维生素A缺乏症。

  世界卫生组织估计有2.5亿儿童患有维生素A缺乏症。维生素A缺乏症是导致可预防性失明的主要原因,并增加了严重感染导致疾病和死亡的风险。

   据世界卫生组织称,这是一半以上国家的公共卫生问题,特别是在非洲和东南亚,对低收入国家的幼儿和孕妇产生了重大影响。

  这一全球性问题引发了全世界努力提高粮食作物中维生素A类胡萝卜素的含量。为了实现这一目标,科学家们必须进一步了解植物如何控制和生物合成可以转化为人类维生素A的类胡萝卜素。

  6月15日发表在“自然 - 化学生物学”杂志上的研究结果突出了该团队发现的一种新酶,这种酶对植物中维生素A的生物合成及其对血红素铁的意外依赖至关重要。这种血红素铁可以使酶进行必要的结构改变,从而完成制造维生素A的化学机制。

  来自佐治亚州立大学,纽约城市大学,纽约结构生物学中心,密西西比大学医学中心,南卡罗来纳大学,佐治亚理工学院,新西兰植物与食品研究所有限公司和阿尔伯特爱因斯坦医学院的科学家合作了解维生素A如何在植物中合成。

  该研究证实,15-顺式-ζ-胡萝卜素异构酶(Z-ISO)是一种酶和完整的膜蛋白。它还发现Z-ISO独立地催化顺式 - 反式异构化或化学反应,其改变中心碳双键化合物的结构构象,以产生酶作用于该途径所需的分子。

  “我们发现这种酶在合成维生素A中起着重要作用。这是获得维生素A化合物的关键一步,”佐治亚州杰出大学化学与生物化学教授刘爱民博士说。 “它在生物合成途径中确实是独一无二的,因为它是一种相对大尺寸的有机分子。直到最近,还不知道哪种基因产物对这些反应负责。“

  相关故事维生素D可能降低葡萄糖水平,降低患2型糖尿病的风险遗传变异可能影响维生素E是否会降低或增加癌症风险基因研究可以解释为什么维生素D对大脑健康至关重要刘和他的研究小组使用电子顺磁共振(EPR)光谱学对电子结构非常敏感,并得出结论,Z-ISO是一种基于血红素的蛋白质。 Heme是一个大型有机系统,中间有金属铁。众所周知,因为它的红色和红细胞的存在。

  “对于使用血红素的化学反应,我们感到非常惊讶,”刘说。 “这对化学领域来说真的很新。它是一个非常大的分子,一个很长的链,有许多双键和单键。它通常不允许大分子进入。没有太大的空间可以玩。我们惊奇地发现它是由血红素蛋白催化的异构酶反应。

  EPR光谱显示,血红素中心以Fe(III)开始并被还原为Fe(II),为结构变化创造了空间,并为Z-ISO酶提供了口袋。血红素中心将Z-ISO酶从顺式取向旋转180度,在同一侧具有两组,进入热力学上有利的反式取向,其在相对侧具有两组。刘说,从Fe(III)到Fe(II)的还原是酶活性所必需的。

  “之后,该产品可以成为维生素A.你仍然需要一到两步才能完成维生素A的合成,但这是化学上最有趣的一步,”刘说。

  他说,这些发现对那些对维生素合成,植物生物学,植物生物化学,酶学和血红素蛋白感兴趣的人来说意义重大。

  “理解这种分子机制非常重要,因此将来我们可以生成合成化合物或修改用于不同医学目的的形式”。刘说。

  来源:佐治亚州立大学