キャンディーやソーダで楽しむチェリーのフレーバーは、おそらく、サクラの木から遠く離れた研究所での植物の研究を通じて発見された芳香族化合物とフレーバー化合物の組み合わせです.それとアーモンド抽出物の甘い香りは、実際にはペチュニアの花の好意によるものかもしれません.
一部のフレーバーとアロマは他のフレーバーよりもとらえどころがなく、パデュー大学の研究チームは最近、フレーバー業界で最も切望されている化合物の 1 つであるベンズアルデヒドの分子レシピを発見しました。おいしそうに聞こえないかもしれませんが、チェリー、アーモンド、ラズベリーなどの最も人気のあるフレーバーのいくつかの鍵となります。食品産業に対する経済的価値の点では、バニリンに次いで 2 番目です。
パデュー大学農学部の生化学の著名な教授であるナタリア・ドゥダレバとポスドク研究員の Xing-Qi Huang は、ペチュニアを使用して、貴重なフレーバー化合物であるベンズアルデヒドの分子レシピを発見しました。この化合物は、多くの果物やペチュニアの香りに含まれています。クレジット:パデュー大学の写真/Xing-Qi Huang
「ベンズアルデヒドは、心地よいアーモンドのような香りを与えるものであり、多くの果物の香りの一部です」と、チームを率いたパデュー大学農学部の生化学特別教授であるナタリア・ドゥダレバは述べています。 「その香りは受粉媒介者を引き付け、これらの果物に加えて、ペチュニアを含む他の植物にも見られます。」
生化学者は、生合成経路と呼ばれるこれらの化合物を作る分子レシピを追跡し、それらを私たちが楽しむ製品のさまざまなフレーバーに瓶詰めすることを可能にします.分子レシピのステップが欠落している場合、天然プロセス以外の化学物質が商業生産に使用される、と彼女は説明した.
「ギャップを埋めるために化学反応が追加されると、問題になる可能性があります」と、パデュー大学植物生物学センターの所長でもあるドゥダレバは述べています。 「フレーバー化合物への完全に自然な経路を使用する方がはるかに優れていて安全ですが、すべてのステップを発見することは困難です.ベンズアルデヒドには特に不可解な生合成経路があり、今まで完全には明らかにされていませんでした。」
パデュー大学農学部の生化学の著名な教授であるナタリア・ドゥダレバは、彼女の研究室に立っています。 Dudareva は、食品業界にとって最も価値のあるフレーバー化合物の 1 つであるベンズアルデヒドの生合成経路をマッピングした研究チームを率いました。クレジット:Purdue Agricultural Communications 写真/Tom Campbell
Dudareva と彼女のチームは、ペチュニアの花の香りを研究して、ベンズアルデヒドの分子レシピを発見しました。この研究の詳細は、ジャーナル Nature Communications に掲載された論文で説明されています 、プロセスに関する特許は出願中です。
「目標は、植物に見られる自然なプロセスを持つことであり、この発見により、非常に重要なフレーバー化合物が可能になります」とドゥダレバは言いました. 「合成に代わる方法は、植物から化合物を抽出することですが、この方法で得られるベンズアルデヒドは、世界の生産量のわずか 1.5% にすぎません。」
生合成経路は、酵母や他の微生物に遺伝的に移されて、食品や飲料の生産で広く使用されている発酵プロセスに組み込まれる可能性が高い、と彼女は述べた.
チームは、ペチュニアの花弁におけるベンズアルデヒドの合成には、活性化するために同量で結合しなければならない 2 つのサブユニットからなる酵素が関与していることを発見した、と論文の著者で Dudareva の研究室のポスドク研究員である Xing-Qi Huang は述べた。
Xing-Qi Huang、パデュー大学農学部生化学科のポスドク研究。フアンは、フレーバーとアロマ化合物の生合成経路に関する研究で使用したペチュニアの花の中に立っています。クレジット:パデュー大学の写真/Ya Wei
「ベンズアルデヒド合成に直接関与する遺伝子と必要な酵素は謎でした」と彼は言いました。 「私たちは新しい手法を試しましたが、それを明らかにするには古典的なアプローチが必要でした。」
これは、酵素が機能するために 2 つのサブユニット、またはヘテロ二量体構造を必要とすることはめったにないためである、と彼は述べた.
このため、単一のコンポーネントを探す以前の分析方法は失敗するように見えました。
「経路について学んだ他の事柄に加えて、探しているタンパク質のサイズを推定します」と彼は言いました。 「私たちは、その推定値内で単一のタンパク質の良い兆候を見つけていませんでした.しかし、推定値の半分のサイズの 2 つのコンポーネントが存在することに気付き、おそらく 2 つのサブユニットがあると考えました。」
さらなるプロテオミクスおよび遺伝子検査により、彼らの考えが確認され、関与する遺伝子が明らかになりました。彼らの研究では、タンパク質のサブユニットにも興味深い構造があることがわかりました。それらは、故パデュー大学教授であり著名な構造生物学者であるマイケル・ロスマンにちなんで名付けられたロスマン・フォールドと呼ばれるものを形成します。
「パーデュはペチュニア全体に広がっています」とドゥダレバは言いました。 「この発見は最新のものです。現在、ペチュニアの香りの化合物に関与する遺伝子と経路のほぼすべてをマッピングしました.また、仲間の教員によって発見され、それにちなんで名付けられた構造を具現化するタンパク質をその中に見ることは、特別なつながりを追加します.美しいです。」
参照:「ペルオキシソーム ヘテロ二量体酵素は植物のベンズアルデヒド合成に関与している」Xing-Qi Huang、Renqiuguo Li、Jianxin Fu、Natalia Dudareva 著、2022 年 3 月 15 日、Nature Communications .
DOI:10.1038/s41467-022-28978-2
Dudareva と Huang に加えて、Renqiuguo Li と Jianxin Fu が研究に参加し、論文の共著者です。
米国立科学財団 (IOS-1655438) と USDA 国立食糧農業研究所 (ハッチ プロジェクト番号 17784) がこの研究に資金を提供しました。
