Carotenoid là gì? Các công bố khoa học về Carotenoid

Chuyển hóa, giống như các khía cạnh khác của cuộc sống, bao gồm những đánh đổi. Các sản phẩm phụ oxy hóa của quá trình chuyển hóa bình thường gây ra thiệt hại nghiêm trọng cho DNA, protein và lipid. Chúng tôi lập luận rằng những tổn thương này (tương tự như tổn thương do bức xạ gây ra) là một yếu tố chính góp phần vào quá trình lão hóa và các bệnh thoái hóa liên quan đến lão hóa như ung thư, bệnh tim mạch, suy giảm hệ miễn dịch, rối loạn chức năng não và đục thủy tinh thể. Các hệ thống bảo vệ bằng chất chống oxy hóa chống lại tổn thương này bao gồm ascorbate, tocopherol và carotenoid. Trái cây và rau quả ăn vào là nguồn chính của ascorbate và carotenoid và là một trong các nguồn của tocopherol. Việc tiêu thụ trái cây và rau quả ít trong chế độ ăn uống làm tăng gấp đôi nguy cơ mắc hầu hết các loại ung thư so với tiêu thụ nhiều và cũng làm tăng đáng kể nguy cơ mắc bệnh tim và đục thủy tinh thể. Vì chỉ có 9% người dân Mỹ ăn đủ năm phần trái cây và rau quả mỗi ngày theo khuyến nghị, cơ hội để cải thiện sức khỏe bằng cách cải thiện chế độ ăn uống là rất lớn.

Các hợp chất thực vật mà con người cảm nhận được qua màu sắc thường được gọi là 'sắc tố'. Các cấu trúc và màu sắc đa dạng của chúng từ lâu đã khiến các nhà hóa học và sinh học say mê, những người đã nghiên cứu các đặc tính hóa học và vật lý của chúng, cách thức tổng hợp cũng như vai trò sinh lý học và sinh thái học của chúng. Sắc tố thực vật cũng có một lịch sử dài trong việc con người sử dụng. Các lớp chính của sắc tố thực vật, ngoại trừ chlorophyll, được xem xét ở đây. Anthocyanin, một lớp flavonoid có nguồn gốc cuối cùng từ phenylalanine, là chất hòa tan trong nước, được tổng hợp trong bào tương và nằm trong không bào. Chúng cung cấp một loạt các màu sắc từ cam/đỏ tới tím/xanh dương. Ngoài các biến đổi khác nhau trong cấu trúc của chúng, màu sắc cụ thể của chúng cũng phụ thuộc vào các sắc tố đồng hành, ion kim loại và pH. Chúng được phân bố rộng rãi trong giới thực vật. Carotenoid tan trong lipid, có màu từ vàng đến đỏ, là một phân lớp của terpenoid, cũng được phân bố ở khắp mọi nơi trong thực vật. Chúng được tổng hợp trong lục lạp và thiết yếu cho sự toàn vẹn của bộ máy quang hợp. Betalain, cũng tạo sắc màu từ vàng đến đỏ, là hợp chất chứa nitơ hòa tan trong nước có nguồn gốc từ tyrosin chỉ xuất hiện ở một số dòng thực vật nhất định. Khác với anthocyanin và carotenoid, con đường sinh tổng hợp của betalain chỉ được hiểu một phần. Cả ba lớp sắc tố này hoạt động như các tín hiệu hiển thị để thu hút côn trùng, chim và động vật trong việc thụ phấn và phát tán hạt. Chúng cũng bảo vệ thực vật khỏi tổn thương do tia UV và ánh sáng nhìn thấy gây ra.

Acid abscisic (ABA), một loại hormone thực vật, tham gia vào các phản ứng đối với các căng thẳng môi trường như hạn hán và độ mặn cao, và cần thiết cho khả năng chịu đựng căng thẳng. ABA được tổng hợp de novo để phản ứng với sự mất nước. 9-cis-epoxycarotenoid dioxygenase (NCED) được coi là một enzyme then chốt trong quá trình tổng hợp ABA. Chúng tôi chứng minh rằng sự biểu hiện của một gen NCED của Arabidopsis, AtNCED3, được kích thích bởi căng thẳng do hạn hán và kiểm soát mức độ ABA nội sinh dưới điều kiện căng thẳng hạn hán. Sự biểu hiện quá mức của AtNCED3 trong Arabidopsis biến nạp đã gây ra sự gia tăng mức độ ABA nội sinh, và thúc đẩy việc phiên mã các gen dễ bị kích thích bởi hạn và ABA. Các cây biểu hiện quá mức AtNCED3 cho thấy sự giảm tốc độ bốc hơi nước từ lá và cải thiện khả năng chịu hạn. Ngược lại, việc giảm biểu hiện và gián đoạn AtNCED3 đã tạo ra một kiểu hình nhạy cảm với hạn hán. Những kết quả này chỉ ra rằng sự biểu hiện của AtNCED3 đóng một vai trò then chốt trong sự tổng hợp ABA dưới điều kiện hạn hán trong Arabidopsis. Chúng tôi cải thiện khả năng chịu hạn bằng việc thao tác gen AtNCED3 dẫn đến tích lũy ABA nội sinh.