概述:

 

藻蓝素(PCB)是一种天然的蓝色发色团发现在蓝藻细菌。PCB可望作为食品着色剂和药物，具有抗炎和抗氧化的特性。在合成生物学中，PCB还充当控制生物功能的光开关的发色团。PCB是共价结合在藻蓝蛋白上的，杏耀代理藻蓝蛋白是光合天线蛋白的一种成分，提取藻蓝蛋白需要专门的技术、耗时的程序和/或昂贵的试剂。由丰桥科技大学助理教授Yuu Hirose领导的研究小组成功地开发了一种高效快速提取PCB的方法，通过在高温高压条件下用酒精处理蓝藻细胞。结果表明，该方法可用于PCB的同位素标记及其与光电开关蛋白的重组。该技术有望用于开发新的功能食品和药物，以及阐明各种与多氯联苯结合的光开关的结构。

 

细节:

 

蓝藻是原核生物，执行氧气进化光合作用，并利用藻胆体作为光收集天线复合体进行光合作用。藻蓝蛋白是一种构成藻胆体的色素蛋白，在食品中用作天然蓝色着色剂，如冰淇淋。藻蓝蛋白包括一个蓝色的PCB发色团和一个无色的蛋白质基质，以共价结合PCB。藻蓝蛋白的蛋白基质在酸性和高温条件下容易变性，限制了其作为食品着色剂的应用。然而，PCB耐高温和酸性条件，并有潜力补充藻蓝蛋白的局限性。然而，从藻蓝蛋白中提取PCB的传统方法需要耗时的藻蓝蛋白纯化步骤和/或超过10小时的低效化学反应来裂解PCB。

 

由Takanari Kamo, Toshihiko Eki和Yuu Hirose组成的研究小组在丰桥科技大学应用化学和生物技术系建立了一种从蓝藻细胞中提取PCB的简单而快速的方法。方法,蓝藻细胞用酒精洗净在环境温度和大气压力,消除非共价结合生色团,如叶绿素(图1)。PCB当时与蛋白质分离矩阵和提取乙醇通过三个5分钟的治疗在高温(125°C)和高压(100条)条件(图1)。PCB的提取效率是比较传统的方法。提取的PCB以乙醇为提取溶剂，可以作为食品着色剂使用。

 

在动物实验中，多氯联苯具有抗炎、抗氧化等药理作用。预计可作为干燥的蓝藻细胞粉末或纯化的藻蓝蛋白口服摄入。PCB的提取将使PCB浓度分别比干燥的细胞粉和纯化的藻蓝蛋白富集143倍和25倍，并可促进人类消费。因此，杏耀注册该技术的应用有望导致含有较高浓度PCB的食品和药品的开发。

 

PCB在合成生物学中也很重要，因为它是控制生物功能的光开关蛋白的发色团。在本研究中，我们证明了同位素元素(13C和15N)标记的PCB可以从同位素培养基中生长的蓝藻细胞中提取。同位素标记的多氯联苯可以用振动光谱和核磁共振光谱来研究光电开关的详细结构。我们也证实提取的PCB被整合到光电开关蛋白中，感应绿光和红光，并显示正常的光谱灵敏度。因此，我们的技术将有助于阐明各种pcb结合光电开关的结构和改进它们的性能。