Các nhà khoa học của trường đại học Nagoya đã hiểu sâu hơn con đường sinh tổng hợp một loại sắc tố thực vật phổ biến được ứng dụng nhiều trong lĩnh vực y học. Họ đã công bố những kết quả của mình trên tạp chí Science report.

Bà Kumi Yoshida thuộc trường đại học Nagoya, người đứng đầu dự án nghiên cứu và chuyên gia về hóa học các sản phẩm tự nhiên đã nói: “Chúng tôi đã nghiên cứu về đậu tương đen và đã tìm ra một chất tiền tố sinh tổng hợp mới của loại anthocyanin phổ biến nhất trong thực vật”.

Nhóm anthocyanins là nhóm sắc tố thực vật có hoạt tính chống oxi hóa. Chúng quyết định sắc tố từ đỏ, tím đến xanh của hoa, quả, rau và củ. Hiện nay, các nhà khoa học đang nghiên cứu về tiềm năng dược lý của chúng trong việc điều trị các căn bệnh liên quan đến quá trình chuyển hóa như bệnh tiểu đường và bệnh béo phì. Nhưng cho đến tận bây giờ, anthocyanins chỉ có thể được chiết tách từ thực vật. Các nhà khoa học muốn có thể tổng hợp được lượng lớn các hợp chất tinh khiết này để đẩy nhanh nghiên cứu về những lợi ích tiềm năng của chúng, điều này đòi hỏi phải hiểu về cách thực vật tạo ra nhóm chất này.

leftcenterrightdel
 
leftcenterrightdel

Hình 1: Những bước cuối cùng trong quá trình sinh tổng hợp cyanidin-3-O-glucoside (1).

(a) Con đường thông quacis-leucocyanidin (2R, 3S, 4S-leucocyanidin). (b) Cấu trúc của trans-leucocyanidin (2R, 3S, 4R-leucocyanidin). (c) Sự chuyển đổi từ quercetin 3-O-glucoside thành cyanidin 3-O-glucoside (1).

Từ viết tắt: Chalcone isomerase (CHI); flavanone 3β-hydroxylase (F3H); flavonoid 3′-hydroxylase (F3’H); dihydroflavonol 4-reductase (DFR); anthocyanidin synthase (ANS); anthocyanidin 3-O-glucosyltransferase (3GT)

Loại anthocyanin phổ biến nhất là cyanidin-3-O-glucoside (Cy3G). Các nhà khoa học đã biết khá nhiều về cách nó được tạo ra trong thực vật. Tuy nhiên, những nghiên cứu gần đây đã đặt ra nghi ngờ về một phần con đường sinh tổng hợp Cy3G. Bà Yoshida và nhóm nghiên cứu của bà đã nghiên cứu về cách thực vật tạo ra các sắc tố, và bắt đầu làm sáng tỏ cách Cy3G được tạo ra trong đậu tương đen. Thông thường, các hạt non thường có màu xanh trong lớp vỏ quả. Sau khoảng 2 tháng, vỏ hạt sẽ chuyển sang màu đen do sự tích tụ của Cy3G. Việc cho hạt xanh non tiếp xúc với ánh sáng và không khí sẽ đẩy nhanh quá trình trên, khiến vỏ hạt chuyển sang màu đen chỉ sau 1 ngày.

Bà Yoshida và nhóm các nhà khoa học của trường đại học Nagoya và Viện Khoa học Y tế quốc gia ở Nhật Bản đã tận dụng thế mạnh của sự biến đổi nhanh chóng này và phân tích thành phần phân tử trong hạt đậu tương đen trước, trong và khi kết thúc sự thay đổi sắc tố của hạt đã bị phơi sáng. Họ đặc biệt tập trung vào Cy3G và một chất khác có tên là tetrahydroxyflav-2-en-3-ol-O-glucoside (2F3G), chất đã được xác định bởi một nhóm nghiên cứu khác cách đây một vài năm.

leftcenterrightdel
 
leftcenterrightdel
 

Hình 2. Sự thay đổi sắc tố nhanh chóng của hạt đậu tương đen giống Iwaikuro ở độ chín 2. Một nửa phần vỏ được bóc ra và hạt đậu được tiếp xúc với không khí và ánh sáng (20.000 Lx) ở 25oC. (a) 0 h. (b) 10 h. (c) 20 h. (d) Phần nửa vỏ còn lại được bóc ra sau 20 h.

Bà Yoshida và nhóm nghiên cứu của bà đã phát hiện ra rằng những hạt xanh và non không chứa Cy3G hoặc 2F3G. Tuy nhiên, ngay trước khi các hạt bắt đầu chuyển màu, 2F3G có thể được tìm thấy trong lớp vỏ hạt. Sau đó, hàm lượng Cy3G tăng lên và hàm lượng 2F3G giảm đi dần dần. Các nhà khoa học cũng phát hiện ra rằng hạt màu đen ở giai đoạn cuối có hàm lượng lớn Cy3G nhưng không có 2F3G. Họ kết luận rằng chất 2F3G là tiền tố của Cy3G. Các phân tích chuyên sâu hơn cho thấy sự chuyển hóa từ chất 2F3G thành chất Cy3G xảy ra trong không bào của tế bào vỏ hạt và có thể không được xúc tác bởi một loại enzyme trước đây được cho là có liên quan đến quá trình sinh tổng hơp Cy3G.

Trong các nghiên cứu tiếp theo, nhóm nghiên cứu muốn làm sáng tỏ đầy đủ các bước tổng hợp Cy3G trong đậu tương đen và xác định xem quá trình này ở các loại thực vật khác nhau có giống nhau không.

(Dịch tóm tắt từ https://www.sciencedaily.com/releases/2020/12/201202095150.htm)