Vědci objevili chybějící článek rostlinné biosyntézy vitamínu C

Vitamín C býval donedávna jednou z posledních molekul, jejichž biosyntéza nebyla ještě zcela objasněna. Není tomu ale dlouho, co skupina vědců z University of California, Los Angeles (dále UCLA) a Dartmouth Medical School, kteří se normálně zabývají studiem genů souvisejících se stárnutím a vznikem rakoviny u živočichů, objevila poslední část této nelehké skládanky.

Dr. Steven Clarke z institutu molekulární biologie a katedry chemie a biochemie na UCLA vysvětluje: „Zabývali jsme se velice pozoruhodným genem hlístice Caenorhabditis elegans.“, získali jsme řadu nových poznatků, až „jsme objevili poslední neznámý enzym v rostlinné biosyntéze vitamínu C“ řekl Dr. Charles Brenner z oddělení genetiky na Dartmouth Medical School.

Vitamín C je pro člověka esenciální, i když tomu tak vždy nebylo. Lidé ztratili schopnost jeho syntézy a musí jej proto přijímat potravou, zejména rostlinnou. Vitamín C je asi nejznámější antioxidant (spolu s vitamíny A, E, karotenoidy, flavonoidy apod.) a kofaktor mnoha enzymů.

Již v roce 1998 byl navržen postup vysvětlující jakým způsobem probíhá biosyntéza vitamínu C. Od té doby výzkum většinu tohoto postupu potvrdil, nicméně gen, zodpovědný za sedmý stupeň syntézy z celkových deseti na cestě od glukózy k vitamínu C zůstával neznámý. Výzkum začal snahou porozumět funkci jednoho genu v  Caenorhabditis elegans, malém háďátku používaném jako modelový organismus při studiích stárnutí v laboratořích UCLA. Sekvence zmíněného genu naznačovala určitou příbuznost s geny pozměněnými při rakovině, takzvanými HIT geny, které byly studovány Dr. Charlesem Brennerem z Dartmouthu.

Spolupráce mezi výše zmíněnými laboratořemi odhalila podobnost genu hlístice s produktem genu VTC2 u Arabidopis thaliana, malé rostlinky rostoucí při okrajích silnic, která byla podrobována mnoha výzkumům genetiků. Mutace v tomto rostlinném genu byly dříve spojovány s nízkou hladinou vitamínu C. Tudíž cílem bylo určit jak zmíněný produkt genu VTC2 ovlivňuje biosyntézu vitamínu C.

Výzkumný tým, vedený Dr. Brennerem uskutečnil dlouho neznámý sedmý krok syntézy ve zkumavkách, tj. reakci, kterou popisují jako první provedený krok. Prvních šest kroků biosyntézy vitamínu C přirovnávají k mapě s více možnostmi cest od glukózy přes mnoho sloučenin až k produktu šestého kroku biosyntézy, GDP-L-galaktóze. Jedině ta může vstoupit do sedmého kroku, způsobeného činností VTC2. Atomy derivátů galaktózy se orientují prostorově specificky směrem k tvorbě vitamínu C. Ten je dotvořen ve zbývajících třech krocích, ve kterých už dochází k méně výrazným změnám.

Díky úsilí postgraduální studentky Dr. Carole Linsterové byl rostlinný enzym (GDP-L-galaktózo-fosforyláza) VTC2 exprimován z bakterie. Po připravení vlastní GDP-L-galaktózy bylo dokázáno, že VTC2 je zodpovědný za dlouho hledaný sedmý krok v syntéze vitamínu C.

Protože enzymová katalýza některých procesů syntézy odkrývá prostor pro biologickou regulaci, vědci doufají, že jejich objev může vést k novým strategiím ve zvyšování obsahu vitamínu C u zemědělských plodin, což by znamenalo výživnější potraviny a možná také potenciálně vyšší úrodu. Pořád ale zbývá odhalit jak se VTC2 příbuzné geny chovají v tělech živočichů a jak mohou souviset se stárnutím a vznikem rakoviny.

Zdroj

Celá zpráva + grafy + metabolická mapa