植物氣味密碼 中研院破解

薄荷葉香氣怡人,但過去從未有人探索這款香味產生的機制。中研院昨天宣布破解植物的「氣味密碼」,未來利用基因工程操縱兩個關鍵的蛋白質,大量製作天然香味驅蟲劑或催情香水,只需一周即可搞定。

 

這兩種蛋白分別扮演「催化」與「調控」的角色,兩者無色無味,只需稍加修飾,就能製造各種氣味。

 

由中研院副院長王惠鈞與台大生化所研究團隊應用X光繞射技術定位上述二蛋白質分子的三度空間結構,清楚看出「調控」蛋白壓縮「催化」蛋白,在後者身上「擠」出小房間讓植物天然化合物進駐,成為培養氣味的溫床。

 中研院表示,植物的氣味本身具有多層生理意義,除了產生各種香氣以吸引昆蟲播粉助其繁演後代,並於二次代謝、防範病原體、植物間彼此溝通等層面,扮演舉足輕重的角色。長久以來,科學家們試圖深入探討不同氣味背後隱藏的自然奧秘,卻未曾徹底揭開調控氣味分子的生成機制。

研究成果日前登上國際知名、植物科學領域排名第一的《植物細胞》(Plant Cell)期刊,論文第一作者、中研院生化所研究助理張道欣表示,學界過去只知上述兩種蛋白必須存在植物才能產生氣味,但並不知蛋白彼此之間的作用機制。

 

美國華盛頓州立大學兩年半前邀請中研院與台大合作研究薄荷,提供我方控制催化蛋白與調控蛋白的基因。張道欣等人利用大腸桿菌培養可以表現這兩種基因的蛋白質,並藉由X光繞射做出蛋白質的三D立體結構,進而觀察蛋白質之間的互動。

 

張道欣說,兩種蛋白結合之後,調控蛋白會上前擠壓催化蛋白,在這過程中,團隊成員加入萃取或合成而來的已知植物天然化合物,發現當催化蛋白受擠壓而僅剩一個化合物分子大小的空間時,氣味的「先遣部隊」開始組織起來。

 

在催化蛋白內有限的空間裡,各類化合物結合成「二異戊二烯焦磷酸」,張道欣指出,此前趨物質是後續氣味形成的基礎,後續再經修飾,就能依照研究者的期望創造出各式氣味。

 

這個研究證實利用基因工程培養出來的蛋白質,也能製造植物天然散發的氣味,而且所需時間比分子合成技術縮短十二倍(三個月vs.一周)。張道欣說,這些蛋白與氣味都跟天然的一模一樣,未來應用在香水、除蟲劑或芳香療法的開發,可避免人工添加物可能衍生的健康風險

 

本文轉載自 中時電子報   台灣新生報

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