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为什么洋葱总是让你流泪,却不会让你一直流泪?

 
为什么洋葱总是让你流泪?
 
杨宗纬会唱:“如果你愿意一层一层一层的剥开?#19994;?#24515;,你会鼻酸,你会流泪……”
 
很遗憾科学的解释没有这么深情。其实是因为它会释放一种?#20889;?#27882;因子的化学物质,刺激眼部神经。催泪因子也是一种防御机制演化而来,它能让洋葱抵抗微生物和动物的侵袭,尽管我们已经学会为了美味强忍泪水。
 
单纯剥开一个洋葱并不会让我们流泪。在完好的洋葱细胞内,名为?#20301;?#37240;前体的分子在其中漂浮。细胞质的“液泡”中有一种叫蒜酶的蛋白质,它们井水不犯河水。但?#21271;磺?#24320;时,随着细胞破裂,二者相遇,化学反应被激活,洋葱就开始了它的防御。
 
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原始出处:American Chemical Society
 
但洋葱并不会一直让你流泪,为什么呢?真相很简单却也很让研究人员头痛:因为这些化合物往往是短暂的出现,而且在一般分析技术条件下容易降解
 
继 DART 和质谱联用技术揭示了含羞草根部在接触时如何释放出有机硫化合物(含羞草文章链接:闻香识女人 · 一碰一芳菲),DART-HRMS 再次跟踪捕?#38477;?#26893;物的防御机制,摘要如下:
 
Application of Direct Analysis in Real Time-High Resolution Mass Spectrometry to Investigations of Induced Plant Chemical Defense Mechanisms—Revelation of Negative Feedback Inhibition of an Alliinase
实时直接分析和高?#30452;?#36136;谱联用研究植物化学防御机制
-揭示蒜氨酸酶的负反馈抑制作用
 
Tianyu He, Megan I. Chambers, and Rabi A. Musah
State University of New York
Anal. Chem., 2018, 90 (21), 12802-12809
 
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整体实验流程
 
一些具农业及药用价值的植物,常利用内在的有机硫分子的高度不稳定性、其反应性强和能催泪的特性进行一定的化学防御。然而,这种化学过程很难研究,因为这些化合物往往是短暂的出现,而且在一般分析技术条件下容易降解。因此,对于这些利用硫作为防御武器的植物,研?#31185;?#21270;学防御现象变?#37238;?#26434;化。
 
实时直接分析和高?#30452;?#36136;谱(DART-HRMS)联用技术已经表现出非常适合于检测不稳定的有机硫化合物,而不催化其降解或伪影的?#32428;桑?#36825;也同样被 GC-MS 证实。DART-HRMS 被用来证实了洋葱和大蒜在组织损伤过程?#34892;纬?#30340;短暂?#20301;?#37240;中间体。
 
美国纽约州立大学化学系的科学家在本文阐述了利用 DART-HRMS 技术在温和条件下跟踪有机硫化物防御的化学过程。以蒜香草(P. alliacea)为模型,利用同位素标记对其产生的有机硫化物进行跟踪和定量时,发现了一个反馈抑制回路,蒜氨酸酶的活性在激活后不久就会受?#25581;?#21046;。
 
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受损蒜香草根部的 DART-HRMS 谱图
 
下游硫代亚磺酸盐产物 petivericin (100 μM) 和丙酮酸 (8.4 mM) ?#30452;?#25233;制蒜氨酸酶活性 60% 和 29%,在 1h 后,两者的混合物抑制蒜氨酸酶活性 65%。到 2h 时,蒜氨酸酶活性完全中止。由于硫代亚磺酸盐、丙酮酸和催泪性的硫化物是通过相同的蒜氨酸酶衍生的亚磺酸中间体产生的,通过增加下游产物的浓度来抑制蒜氨酸酶活性的这一现象,可以显?#22659;?#38450;御性化合物是如何在组织破裂时产生,并实时调节的。
 
迄今为止,在蒜香草、洋葱、大蒜和其他植物的化学防御中观察到的无法解释的现象,得到了解释。DART-HRMS 可以作为一种强大的工具,用于检测和跟踪不稳定的有机硫天然产物,并利用氘化内标法对其定量分析,揭示了一?#20013;?#30340;负反馈抑制机制,即蒜氨酸酶下游产物可降低蒜氨酸酶活性。该方法可用于研究植物中的酶动力学和化学防御。
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