Учёные определили биосинтез картамина — исторического красного пигмента сафлора
Картамин — это красный пигмент, получаемый из жёлто-оранжевых венчиков сафлора. Его использование в качестве красного красителя прослеживается до Древнего Египта. В Японии он называется "бени" и более 1400 лет применяется для окрашивания тканей, в косметике и пище, а также как лекарственное растение.
Химическая структура картамина долгое время оставалась загадкой, но совместная группа исследователей определила гены, необходимые для его биосинтеза.
Подробности исследования были опубликованы в журнале Plant and Cell Physiology 3 августа 2021 года.
Хотя история картамина насчитывает тысячелетия, изучение его химической структуры началось лишь в конце XIX — начале XX века. Выпускница Университета Тохоку, доктор Тика Курода, одна из первых женщин, поступивших в Императорский университет Японии в 1913 году, занималась изучением структуры этого пигмента. Однако стереоструктура картамина была подтверждена только в 2019 году.
Доктор Тосиюки Ваки и другие сотрудники кафедры биомолекулярной инженерии Высшей инженерной школы Университета Тохоку объединили усилия с компаниями TOYO INK SC HOLDINGS Co., Ltd., TOYOCHEM Co., Ltd. и доктором Юити Аоки из организации Tohoku Medical Megabank Organization.
Вместе они определили гены фермента, осуществляющего заключительный этап биосинтеза картамина, назвав его "картаминсинтазой".
Картаминсинтаза катализирует производство картамина из его предшественника — прекартамина. Поскольку прекартамин имеет жёлтый цвет, картаминсинтаза является ключевым ферментом, ответственным за красную окраску венчика сафлора.
Картаминсинтаза является родственником пероксидазы — фермента, содержащегося в таких растениях, как репа и редис. Но в отличие от пероксидазы, при образовании картамина она использует в качестве акцептора водорода не перекись водорода (H2O2), а молекулярный кислород (O2).
Тору Накаяма, соавтор исследования, заявляет, что это открытие поможет проложить путь к производству картамина без необходимости экстракции из венчиков сафлора. "В будущем мы, возможно, сможем производить это полезное соединение в больших количествах микробиологическим путём с помощью метаболической инженерии", — сказал Накаяма.