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東大など、タマネギが催涙性分子をつくる酵素反応のしくみを発見

発表日:2019年11月25日

タマネギ催涙分子生成の複雑なプロセスを解明:食成分変化の解読へ福音

1.発表者:

荒川 孝俊(東京大学大学院農学生命科学研究科応用生命工学専攻 助教)

佐藤 優太(東京大学大学院農学生命科学研究科応用生命工学専攻 博士課程2年生)

山田 真行(東京大学大学院情報理工学系研究科コンピュータ科学専攻 博士課程1年生)

高辺 潤平(東京大学大学院農学生命科学研究科応用生命工学専攻 博士課程:研究当時)

森脇 由隆(東京大学大学院農学生命科学研究科応用生命工学専攻 助教)

正村 典也(ハウス食品グループ本社新規事業開発部 課長)

加藤 雅博(ハウス食品グループ本社アグリ素材開発部 グループ長)

青柳 守紘(ハウス食品グループ本社基盤研究部 グループ長)

鴨井 享宏(ハウス食品グループ本社基礎研究部 グループ長)

寺田 透(東京大学大学院情報学環 准教授)

清水 謙多郎(東京大学大学院農学生命科学研究科応用生命工学専攻 教授)

柘植 信昭(ハウス食品グループ本社基礎研究部 高度研究参事)

今井 真介(ハウス食品グループ本社基礎研究部 高度研究参事)

伏信 進矢(東京大学大学院農学生命科学研究科応用生命工学専攻 教授)

2.発表のポイント:

◆タマネギが催涙性分子をつくる酵素反応のしくみを、酵素LFSの立体構造解析とLFS内部で起きる化学反応の理論計算を組みあわせて解き明かしました。

◆原材料化合物(スルフェン酸)が催涙因子PTSOに変換される際のLFSによる立体特異的反応が、原材料の重合反応に比べて極めて短い時間で起こる論拠が世界ではじめて示されました。

◆硫黄化合物の反応性に新たな知見を与えるとともに、食に基づく健康・生活の質向上に関わる製品開発や分子設計に役立ちます。

3.発表概要:

生のタマネギを刻むと涙をもよおさせる物質が発生します。この揮発性物質(催涙因子;PTSO)はタマネギが貯め込む硫黄化合物から2つの酵素の働きで生産されることがわかっていましたが、そのしくみは長らく謎でした。東京大学大学院農学生命科学研究科の荒川孝俊助教、伏信進矢教授らのグループは、ハウス食品グループ本社ならびに東京大学同研究科の森脇由隆助教、寺田透准教授、清水謙多郎教授らのグループとの共同研究において、この2番目の酵素(催涙因子合成酵素;LFS)が原材料化合物に働きPTSOに変換するしくみを解明しました。研究ではタンパク質X線結晶解析(注1)でLFS分子の立体構造を観察し、さらにスーパーコンピュータを用いて分子シミュレーション(注2)をおこなって、実験事実と照合しました。その結果、原材料由来の水素イオンが動くことをきっかけに付近の電子が移動してPTSOができるという、非常に短い瞬間に起きる多くのできごとを記述することに成功しました。このしくみとともに、取扱いが実質不可能であった原材料化合物の物性の一端も明らかになりました。一連の発見はタマネギなどの食材加工における風味や成分の管理および品質の向上につながり、高活性硫黄化合物を使った有用分子創出にも寄与する重要な成果です。

※以下は添付リリースを参照

リリース本文中の「関連資料」は、こちらのURLからご覧ください。

添付リリース

https://release.nikkei.co.jp/attach_file/0524028_01.pdf

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