Coumarins là nhóm hợp chất thứ cấp có vai trò

quan trọng trong cơ chế phản ứng với stress và sự

thích ứng của cây đối với môi trường sống. Sự sinh

tổng hợp của các chất này thường được kích thích

bởi các stress do tác nhân sinh học hoặc không sinh

học gây nên. Bên cạnh đó, các hợp chất này còn

được sử dụng rộng rãi trong y học và sản xuất các

loại mỹ phẩm. Mặc dù vậy, con đường sinh tổng

hợp các hợp chất coumarin vẫn chưa được hiểu rõ.

Ngày nay, việc nghiên cứu các enzyme tham gia

trong con đường sinh tổng hợp các hợp chất thứ

cấp, nhất là các cytochrome 450 (P450), nhằm cải

biến chúng theo hướng có lợi cho sản xuất đang rất

được quan tâm (Bourgaud và ctv., 2006).

Con đường sinh tổng hợp các chất coumarin xuất

phát từ sự biến đổi cinnamic acid theo hai hướng.

Hướng thứ nhất bắt đầu bởi sự hydroxylation vị trí

thứ 2 (ortho) của nhân vòng thơm tạo ra coumarin

được miêu tả trong chloroplast của cây Melilotus

alba (Kindl, 1971; Gestetner và Conn, 1974) và trong

các microsome ở cây cà chua (Czichi và Kindl, 1975).

Con đường thứ hai bắt đầu bởi sự hydroxylation

cinnamic acid tại vị trí thứ 4 nhân vòng thơm bởi

cinnamate-4-hydroxylase, một monooxygenease

trong gia đình các P450. Phản ứng này là điểm khởi

đầu của các con đường tổng hợp các

phenylpropanoids như các coumarins, flavonoids,

lignins. Scopoletin, esculetin và umbelliferon được

tạo ra đầu tiên bởi phản ứng ortho-hydroxylation

tuần tự các ferrulic acid, cafeic acid và 2’,4’

dihyroxycinnamic acid và phản ứng lactonization

ngẫu nhiên (Bourgaud và ctv, 2006).

Hình 1. Một phần con đường sinh tổng hợp

các coumarin ở thực vật bậc cao

(Theo Bourgaud và ctv., 2006)

Ở cây Arabidopsis thaliana, Kai và ctv., (2006)

đã phát hiện lượng umbelliferon ở dạng vết và

scopoletin cùng với scopolin với số luợng lớn bằng

phương pháp sắc ký lỏng cao áp HPLC (High

performance liquid chromatography). Để xác định

gene mã hóa cho enzyme xúc tác phản ứng orthoNGHIÊN

CỨU KHOA HỌC KỸ THUẬT

Đại học Nông Lâm Tp. HCM Tạp chí KHKT Nông Lâm nghiệp, số 1&2/2007

195

hydroxylation, trong phạm vi của nghiên cứu này,

8 dòng Arabidopsis thaliana đột biến bằng phương

pháp chuyển T-DNA (phương pháp knockout gen)

được định lượng umbelliferon và scopoletin bằng

phương pháp HPLC. Những cá thể đột biến không

có sự hiện diện của scopoletin và/hoặc umbelliferon

được ghi nhận. Tiếp đó, việc dòng hóa các gen bất

hoạt này trong nấm men nhằm xác định đặc điểm

sinh hóa của các enzym P450 tương ứng