Неожиданное открытие может привести к созданию экологически чистого смазочного материала
Компоненты масла семян декоративного цветка могут указать прямой путь к разработке нового класса экологически чистых смазочных материалов. Исследователи из Школы науки IUPUI идентифицировали соединение в масле семян, которое производится способом, не имеющим аналогов среди других жирных кислот. Исследование было опубликовано онлайн в журнале Nature Plants.
Растение Orychophragmus violaceus — это фиолетовый цветок, произрастающий в Китае; его обычно называют февральской орхидеей. Во время совместного изучения биологии и генетического строения растения O. violaceus исследователи из Хуачжунского сельскохозяйственного университета в Ухане, Китай, и Университета Небраски-Линкольна столкнулись с загадкой: все семена растений содержат масла в качестве энергетических резервов для последующего роста, но исследователи заметили, что масла семян февральской орхидеи необычны.
Они обратились к биоорганическому химику IUPUI Роберту Минто, специализирующемуся на идентификации природных продуктов и неизвестных соединений.
«Это было случайное открытие, потому что мы не думали, что в растении есть какие-либо необычные соединения, — сказал Минто. — Оказалось, что почти половина масла семян — это необычные соединения жирных кислот, которые никогда ранее не идентифицировались».
Минто и исследователь IUPUI Алисен Тейтген определили структуру основного соединения — процесс, осложнённый простотой части молекулы. Этот результат привёл исследовательскую группу к осознанию того, что способ производства масла семян растения O. violaceus является экстраординарным. Масло семян содержит жирную кислоту — длинную линейную молекулу, которая образуется, когда двухуглеродные блоки многократно добавляются к концу молекулы. Каждый из этих этапов удлинения требует цикла из четырёх реакций для добавления углеродных блоков. При нормальном производстве жирных кислот ни одна реакция в наборе из четырёх не пропускается. В O. violaceus исследователи обнаружили, что один из этих циклов выполнен лишь частично, что приводит к образованию необычных соединений.
«Это первый случай, когда когда-либо наблюдалось в биосинтезе любой жирной кислоты, что частичный цикл происходит, а затем происходят дальнейшие циклы, — сказал Минто. — Существует много природных продуктов, таких как некоторые распространённые антибиотики, которые производятся с использованием химически схожего процесса, пропускающего шаги почти в каждом цикле. Или же существуют пути биосинтеза жирных кислот, где все шаги завершены. Но не было ничего промежуточного.
«Биосинтез этого соединения масла семян наконец-то является примером промежуточного варианта».
Эти открытия могут дать подсказки о том, что химически делает масло семян O. violaceus превосходной смазкой. По сравнению с касторовым маслом, распространённой биоосновой для смазочных материалов, используемых в моторных маслах, исследователи обнаружили, что масло семян февральской орхидеи демонстрирует лучшее снижение трения и износа, а также выдерживает более высокую температурную стабильность. Испытания смазочных свойств проводились на стальных поверхностях в Университете Северного Техаса.
«С коммерческой точки зрения, оно может оказаться действительно хорошим био-возобновляемым компонентом смазочных материалов», — сказал Минто.
Статья «Прерывистое удлинение жирных кислот даёт гидроксилированное масло семян с улучшенными функциями» опубликована 27 августа в Nature Plants.