Puzzel van "Franse paradox" natuurproduct opgelost

21 september 2004

Puzzel van natuurproduct "Franse paradox" opgelost

21 september 2004

La Jolla, CA – Onderzoekers van het Salk Institute hebben met succes resveratrolsynthase biologisch ontwikkeld uit chalconsynthase, een biosynthetisch eiwitenzym dat in alle hogere planten voorkomt. Hun bevindingen verschijnen in het septembernummer van Chemistry & Biology.

Met behulp van de hulpmiddelen van structurele biologie loste Michael B. Austin, een afgestudeerde student aan het Salk Institute en de University of California, San Diego, de driedimensionale structuur van resveratrolsynthase op en vergeleek zijn vorm met zijn relatieve chalconsynthase. Austin, onderdeel van een onderzoeksteam onder leiding van professor Joseph P. Noël van het Salk Institute, heeft nu de cruciale verschillen tussen deze verwante plantenenzymen blootgelegd.

Naast het verhelderen van moleculaire mechanismen van plantenevolutie, heeft deze studie ook agrarische en nutraceutische betekenis. Noel en collega's gebruikten hun nieuwe kennis om een ​​chalconsynthase uit alfalfa om te zetten in een efficiënte resveratrol-producerende fabriek, simpelweg door een paar aminozuren (de bouwstenen van eiwitten) te veranderen. Deze biotechnologische vooruitgang maakt het mogelijk om natuurlijke resveratrolproductie in gewassen te manipuleren, via een kleine wijziging van het eigen chalconsynthase-gen van die plant, zoals dat van nature voorkomt in druiven, bosbessen en een paar andere planten.

Resveratrol, een heilzaam bestanddeel van rode wijn, wordt verondersteld gedeeltelijk bij te dragen aan de verbeterde cardiovasculaire effecten die samenhangen met de matige consumptie van rode wijn (de "Franse paradox"). Laboratoriumstudies met resveratrol hebben een indrukwekkende lijst van gezondheidsvoordelen aangetoond, waaronder functies als anti-oxidanten, kankerpreventiemiddelen, bloedverdunners en bloeddrukverlagende stoffen. Onlangs is aangetoond dat resveratrol de levensduur van zowel fruitvliegjes als gist aanzienlijk verlengt, wat suggereert dat het een extra rol speelt in menselijke voeding als een veelbelovende natuurlijke chemische stof tegen veroudering.

"We willen blijven onderzoeken wat er van nature in planten voorkomt en werken aan de productie van dit zeldzame molecuul in andere gewassen", zei Noel. "Uiteindelijk zou ons onderzoek kunnen leiden tot de productie van resveratrol in een breed scala aan groenten en fruit."

De indrukwekkende gezondheidsvoordelen van resveratrolconsumptie zijn echter een gelukkig toeval, aangezien druiven eigenlijk resveratrol produceren om zich te verdedigen tegen schimmelinvasie. Salk-onderzoekers hebben nu de driedimensionale structuur ontcijferd van het zeldzame plantenenzym dat dit opmerkelijke maar zeldzame molecuul creëert, en daarbij hebben ze een lang bestaande wetenschappelijke puzzel opgelost: de cruciale verschillen tussen chalconsynthasen en hun resveratrol-producerende verwanten, de veel zeldzamere stilbeensynthasen.

Wetenschappers realiseerden zich tientallen jaren geleden dat chalconen en stilbenen, twee belangrijke klassen van plantaardige natuurlijke producten met zeer verschillende eigenschappen, werden geproduceerd door verschillende maar nauw verwante eiwitten. Alle hogere planten bezitten chalconsynthase, aangezien van chalcon afgeleide natuurlijke chemicaliën een aantal belangrijke biologische functies in planten vervullen, waaronder rollen in plantvruchtbaarheid, ziekteresistentie en bloemkleur. Omgekeerd vindt de productie van resveratrol en andere zeldzame schimmelwerende stilbenen plaats in slechts enkele plantensoorten, waaronder wijnstokken, pinda's, bosbessen en sommige pijnbomen.

Het Salk Institute for Biological Studies, gevestigd in La Jolla, Californië, is een onafhankelijke non-profitorganisatie die zich inzet voor fundamentele ontdekkingen in de levenswetenschappen, de verbetering van de menselijke gezondheid en omstandigheden, en de opleiding van toekomstige generaties onderzoekers. Jonas Salk, MD, richtte het instituut op in 1960 met een schenking van land van de stad San Diego en de financiële steun van de March of Dimes Birth Defects Foundation.