Универсальный фермент из бактерий открывает экологичный путь к водорастворимым нутрицевтикам

Недавно идентифицированный фермент, фенольная фосфат синтетаза (BsPPS), может модифицировать более 30 типов природных соединений — включая флавоноиды и стильбеноиды — путём добавления монофосфатных групп. Этот биокаталитический подход может сделать фенольные нутрицевтики и лекарства более растворимыми и эффективными. Более того, похожие ферменты широко распространены среди видов Bacillus, но остаются в значительной степени неисследованными, что указывает на скрытый инструментарий ферментов с большим потенциалом для будущего здоровья и применений в «зелёной химии». Автор: Национальный университет Тайваня

Исследователи из Национального университета Тайваня обнаружили универсальный фермент из Bacillus subtilis, который эффективно присоединяет фосфатные группы к широкому спектру фенольных молекул, предлагая устойчивую и точную альтернативу традиционным методам химического фосфорилирования. Этот прорыв предлагает более экологичный способ повысить растворимость лекарств и разработать более эффективные нутрицевтики и пролекарства.

Исследование опубликовано в журнале ACS Catalysis.

Многие природные соединения, такие как флавоноиды, стильбеноиды и куркуминоиды, демонстрируют перспективные биологические активности, но плохо растворимы в воде. Это ограничивает их усвоение в организме. Проверенный способ преодолеть этот барьер — добавление фосфатной группы, что значительно улучшает растворимость и биодоступность. Однако существующие химические подходы сложны и часто не отличаются точностью.

Исследовательская группа под руководством профессора Нан-Вэй Су идентифицировала новый фермент под названием фенольная фосфат синтетаза (BsPPS). Примечательно, что этот единственный фермент смог фосфорилировать более 30 различных природных соединений, включая флавоноиды, халконы, стильбеноиды, антрахиноны, кумарины, куместаны и куркуминоиды, с высокими коэффициентами конверсии для многих из них.

«Это первый случай, когда мы видим один фермент фосфорилирования, способный работать с таким разнообразным спектром природных фенольных структур, — говорит автор-корреспондент профессор Су. — Это позволяет предположить, что бактерии могут использовать эту стратегию для метаболизма фенольных соединений в своей среде».

Как это работает и почему это важно

Исследователи также раскрыли механизм работы BsPPS: в двухэтапной эстафете фермент захватывает пирофосфат из АТФ, ненадолго удерживает его на гистидиновом сайте, отпускает один фосфат, а затем передаёт другой фенольному соединению. Биоинформатические анализы показывают, что BsPPS принадлежит к ранее неисследованному семейству ферментов, широко распространённых в бактериальных геномах, что предполагает, что многие подобные биокатализаторы ещё предстоит открыть.

Предоставляя биокаталитический путь для создания растворимых производных полифенолов, BsPPS может упростить разработку фосфатных пролекарств и помочь в создании следующего поколения нутрицевтиков.

«Используя эти ферменты, мы можем представить себе более зелёный, более селективный способ создания лекарств и добавок, которые лучше работают в организме», — говорит профессор Су.

Больше информации: Chen Hsu et al, Molecular Insights into a Promiscuous Dikinase Catalyzing Monophosphorylation of Structurally Diverse Natural Polyphenols, ACS Catalysis (2025). DOI: 10.1021/acscatal.5c03147

Источник: National Taiwan University