近日，國際綜合學術期刊《自然通訊》（Nature Communications）發表了中國農業大學食品科學與營養工程學院段長青教授團隊的研究論文《抗壞血酸-（+）-兒茶素加合物在縮合單寧聚合中的作用》（A role for ascorbate conjugates of （+）-catechin in proanthocyanidin polymerization）。該研究發現了參與食品中植物源單寧聚合的寡聚態中間體，提出了“亞縮合單寧”概念，揭示了（+）-兒茶素型單寧聚合的新機制，明晰了 （+）-兒茶素型單寧隨植物發育聚合延伸的衍變機理。
縮合單寧是植物源食品中廣泛存在的黃烷-3-醇（包括（+）-兒茶素和（-）-表兒茶素）聚合體，為果蔬以及紅葡萄酒、茶葉、咖啡等食品貢獻著苦澀感和抗氧化功效。有觀點認為，縮合單寧由黃烷-3-醇單體（起始單元）和C4位活躍的黃烷-3-醇中間體（延伸單元）通過親核親電反應聚合形成。然而迄今為止，人們對單寧實際聚合途徑仍知之甚少。此外，單寧研究的模式植物擬南芥和苜蓿幾乎只積累（-）-表兒茶素型單寧，這也對深入挖掘植物源食品原料中 （+）-兒茶素型單寧的聚合機理提出了挑戰。
在前期研究中，段長青教授團隊與美國北德克薩斯大學Richard A. Dixon教授團隊合作發現了一種（+）-兒茶素型單寧延伸單元前體？4β-S-半胱氨酸-（+）-兒茶素，并揭示了葡萄中無色花色素還原酶（LAR）合成黃烷-3-醇單體及調控單寧聚合度的酶學機制。相關成果以《VvLAR1和VvLAR2是釀酒葡萄縮合單寧生物合成途徑的雙功能酶》（？VvLAR1 and VvLAR2 are bifunctional enzymes for proanthocyanidin biosynthesis in grapevine）為題發表在國際知名植物期刊《植物生理》（Plant Physiology）。
在后續實驗中，團隊發現擬南芥anthocyanidin synthase （ans）突變體不合成黃烷-3-醇單體，但能夠積累聚合態的（+）-兒茶素延伸單元；隨后的生物化學和遺傳學實驗證明：抗壞血酸（AsA）在ans突變體中代替黃烷-3-醇單體作為起始單元，為源自無色花青素的（+）-兒茶素延伸單元提供聚合基礎，從而生成一系列寡聚態抗壞血酸-（+）-兒茶素加合物（AsA-[C]n）；新發現的這類化合物在葡萄發育前期的花、果皮和種子中含量較高，而其積累水平隨葡萄果實單寧聚合進程逐漸下降；體外實驗進一步證實： 在黃烷-3-醇單體存在的情況下，寡聚態中間體（AsA-[C]n）能夠以（+）-兒茶素寡聚態延伸單元模式參與縮合單寧的非酶促聚合，表明縮合單寧的延伸并非必需通過順序添加單個延伸單元實現。綜合葡萄果實和擬南芥中的發現，認為AsA-[C]n在植物體內的意義是將活躍的單體型延伸單元聚合為較穩定的寡聚態中間體，而后再參與單寧的聚合衍變。基于AsA-[C]n既能像縮合單寧一樣以聚合體的形式獨立存在，又能作為延伸單元參與縮合單寧的聚合衍變，命名這類物質為“亞縮合單寧”。以上成果將為調控植物源食品原料中縮合單寧性狀提供理論依據。
AsA-[C]n參與縮合單寧聚合的示意圖
中國農業大學為論文的第一單位，食品科學與營養工程學院段長青教授為該論文的通訊作者，研究團隊已畢業博士研究生于可濟為該論文的第一作者，美國北德克薩斯大學Richard A. Dixon教授參與了該項工作。本研究受國家自然科學基金區域聯合重點項目（U20A2042）、財政部和農業農村部：國家現代農業產業技術體系（CARS-29）和國家留學基金委員會公派聯合培養博士項目（201706350125）的資助。
原文鏈接：
1. https://academic.oup.com/plphys/article/180/3/1362/6117731
2. https://www.nature.com/articles/s41467-022-31153-2
日期：2022-06-20
縮合單寧是植物源食品中廣泛存在的黃烷-3-醇（包括（+）-兒茶素和（-）-表兒茶素）聚合體，為果蔬以及紅葡萄酒、茶葉、咖啡等食品貢獻著苦澀感和抗氧化功效。有觀點認為，縮合單寧由黃烷-3-醇單體（起始單元）和C4位活躍的黃烷-3-醇中間體（延伸單元）通過親核親電反應聚合形成。然而迄今為止，人們對單寧實際聚合途徑仍知之甚少。此外，單寧研究的模式植物擬南芥和苜蓿幾乎只積累（-）-表兒茶素型單寧，這也對深入挖掘植物源食品原料中 （+）-兒茶素型單寧的聚合機理提出了挑戰。
在前期研究中，段長青教授團隊與美國北德克薩斯大學Richard A. Dixon教授團隊合作發現了一種（+）-兒茶素型單寧延伸單元前體？4β-S-半胱氨酸-（+）-兒茶素，并揭示了葡萄中無色花色素還原酶（LAR）合成黃烷-3-醇單體及調控單寧聚合度的酶學機制。相關成果以《VvLAR1和VvLAR2是釀酒葡萄縮合單寧生物合成途徑的雙功能酶》（？VvLAR1 and VvLAR2 are bifunctional enzymes for proanthocyanidin biosynthesis in grapevine）為題發表在國際知名植物期刊《植物生理》（Plant Physiology）。
在后續實驗中，團隊發現擬南芥anthocyanidin synthase （ans）突變體不合成黃烷-3-醇單體，但能夠積累聚合態的（+）-兒茶素延伸單元；隨后的生物化學和遺傳學實驗證明：抗壞血酸（AsA）在ans突變體中代替黃烷-3-醇單體作為起始單元，為源自無色花青素的（+）-兒茶素延伸單元提供聚合基礎，從而生成一系列寡聚態抗壞血酸-（+）-兒茶素加合物（AsA-[C]n）；新發現的這類化合物在葡萄發育前期的花、果皮和種子中含量較高，而其積累水平隨葡萄果實單寧聚合進程逐漸下降；體外實驗進一步證實： 在黃烷-3-醇單體存在的情況下，寡聚態中間體（AsA-[C]n）能夠以（+）-兒茶素寡聚態延伸單元模式參與縮合單寧的非酶促聚合，表明縮合單寧的延伸并非必需通過順序添加單個延伸單元實現。綜合葡萄果實和擬南芥中的發現，認為AsA-[C]n在植物體內的意義是將活躍的單體型延伸單元聚合為較穩定的寡聚態中間體，而后再參與單寧的聚合衍變。基于AsA-[C]n既能像縮合單寧一樣以聚合體的形式獨立存在，又能作為延伸單元參與縮合單寧的聚合衍變，命名這類物質為“亞縮合單寧”。以上成果將為調控植物源食品原料中縮合單寧性狀提供理論依據。
AsA-[C]n參與縮合單寧聚合的示意圖
中國農業大學為論文的第一單位，食品科學與營養工程學院段長青教授為該論文的通訊作者，研究團隊已畢業博士研究生于可濟為該論文的第一作者，美國北德克薩斯大學Richard A. Dixon教授參與了該項工作。本研究受國家自然科學基金區域聯合重點項目（U20A2042）、財政部和農業農村部：國家現代農業產業技術體系（CARS-29）和國家留學基金委員會公派聯合培養博士項目（201706350125）的資助。
原文鏈接：
1. https://academic.oup.com/plphys/article/180/3/1362/6117731
2. https://www.nature.com/articles/s41467-022-31153-2
日期：2022-06-20
