Исследователи Джасинта Уоткинс и Барри Погсон из Центра передового опыта ARC в области биологии энергии растений Австралийского национального университета вместе с другими сотрудниками ANU и их коллегами из Университета Аделаиды, Университета Сиднея и Университета Торонто разработали свое исследование, чтобы понять этерификация лютеина в зерне пшеницы.
Каротиноиды отвечают за яркую окраску многих злаков, овощей и фруктов. Они также служат в качестве питательных микроэлементов в рационе человека и необходимы для поддержания здоровья и работы мозга.
Каротиноиды могут быстро разлагаться в зерне и других продуктах во время хранения после сбора урожая, что приводит к снижению питательной ценности. Стабильность и удерживание каротиноидов повышается за счет этерификации, химической реакции между каротиноидом и жирными кислотами, полученными из липидов. До сих пор не изучен молекулярный механизм, контролирующий этерификацию зерна.
Авторы идентифицировали ген, ответственный за этерификацию каротиноидного лютеина в мягкой пшенице, как ксантофиллацилтрансферазу (Xat), расположенный на хромосоме 7 генома пшеницы D (у мягкой пшеницы гексаплоидный геном, который включает три полных генома, названных A, B и D в ядре каждой клетки).
Уоткинс и др. показали, что белок, кодируемый этим геном, представляет собой фермент XAT, который эстерифицирует несколько каротиноидов с несколькими типами липидов. Хотя белок XAT накапливается по мере развития зерна, он действует только после сбора урожая. Поскольку фермент XAT и каротиноидные субстраты, на которые он действует, локализованы в разных частях растительных клеток, авторы предполагают, что фермент может взаимодействовать со своими субстратами только тогда, когда происходит распад клеточных компартментов после сбора урожая. Таким образом, контроль времени этого распада может дать возможность тонкой настройки этерификации каротиноидов в зерне пшеницы.
В качестве следующих шагов авторы работают над переносом небольшого участка хромосомы 7D, включая ген Xat, на твердые (макаронные) пшеницы. Лютеин важен для качества твердого зерна, так как он обеспечивает желтый или кремовый цвет пасте и кускусу. Тем не менее, в отличие от мягкой пшеницы, твердая пшеница не имеет D-генома и, следовательно, не может этерифицировать свой лютеин.
Взволнованная тем, что ее исследование дает представление как о биологии растений, так и о здоровье человека, первый автор Джасинта Уоткинс сказала: «Введение гена Xat в твердую пшеницу может помочь поддерживать высокий уровень желтого пигмента во время хранения и транспортировки. Понимание этерификации также открывает новые возможности для повышения пищевой ценности злаков, решая проблему удержания и стабильности других каротиноидов, в том числе с активностью провитамина А."