Бурые водоросли раскрывают секреты производства антиоксидантов

Бурые водоросли содержат флоротаннины — ароматические (фенольные) соединения, уникальные для растительного царства. Эти природные антиоксиданты представляют большой интерес для лечения и профилактики рака, а также воспалительных, сердечно-сосудистых и нейродегенеративных заболеваний.

Исследователи из лаборатории Végétaux marins et biomolécules (CNRS/UPMC) на Биологической станции в Роскофе совместно с коллегами из Лаборатории морских наук об окружающей среде в Бресте (CNRS/UBO/IFREMER/IRD) выявили ключевой этап производства этих соединений у бурой водоросли Ectocarpus siliculosus. Исследование также раскрыло специфический механизм фермента, синтезирующего фенольные соединения с коммерческим применением.

Ключевые результаты:

  • Изучение первого секвенированного генома бурых водорослей позволило идентифицировать гены, гомологичные участвующим в биосинтезе фенольных соединений у наземных растений.
  • По крайней мере один из этих генов напрямую задействован в синтезе флоротаннинов.
  • Внедрение этих генов в бактерию позволило получить большое количество ферментов, способных синтезировать целевые фенольные соединения.
  • Детальное изучение одного из ферментов — синтазы поликетидов III типа (PKS III) — показало, как он производит фенольные соединения, например, флороглюцинол (используется в спазмолитиках и взрывчатых веществах).
  • Обнаружено, что эти соединения также играют роль в акклиматизации и адаптации бурых водорослей к солевому стрессу.

Значение и перспективы:

Полученные данные запатентованы CNRS и должны упростить производство флоротаннинов, которые сейчас используются в виде натуральных экстрактов в фармацевтической и косметической промышленности. Понимание путей биосинтеза открывает возможности для:

  • раскрытия сигнальных механизмов, регулирующих этот метаболизм;
  • понимания биологических и экологических функций этих соединений у других коммерчески значимых бурых водорослей.

Работа ведётся в рамках 10-летнего проекта IDEALG, который направлен на биотехнологическое применение геномных исследований и использование биоресурсов морских макроводорослей. Дальнейшие исследования в области структурной биологии и направленного мутагенеза должны открыть новые пути в белковой инженерии. Это позволит производить целевые молекулы напрямую с помощью бактерий, минуя сложный процесс экстракции из растительной биомассы.

Результаты опубликованы в журнале The Plant Cell.

2013-09-05