A hagyma az emberiség egyik legrégebbi barátja - legalább 5000 éven keresztül táplálékot (és könnyet) nyújt.
A kutatók csak az elmúlt néhány évtizedben kezdték kitalálni, miért készít minket sírni a nyers hagymára vágás. És egy nemrégiben az ACS Chemical Biology folyóiratban közzétett cikk bemutatja a puzzle utolsó részét, bemutatva, hogyan alakul ki a hagyma primer szemirritáló vegyülete.
A hagyma könny-előállító vagy hasnyálmirigy-hatása egyfajta kémiai hadviselés, amelyet a növények a ragadozók és a késsel rendelkező szakácsok elkerülésére használnak. De a lépések, amelyek ezen az első szeleten a hagyma vékony bőrébe kerülnek, összetettek.
Amint Ashton Yoon beszámol az Discover-ról, a hagyma sejtek folyadékzsereket tartalmaznak, amelyek allináz enzimmel vannak feltöltve. Ha hagymát szeletelnek, ezek a tasakok megrepednek, felszabadítva az allinázt, amely azután reagál a hagyma aminosavaival, és képződik kénsavvá.
Ez a szulfénsav ezután egy másik reakcióba lép, amelyet egy lachrymatív faktor szintetáz (LFS) néven ismert enzim segít előállítani, amely lakkrymatív faktorként (LF) ismert illékony vegyületet hoz létre, amely a levegőbe áramlik és reagál a szaruhártya idegeivel, ellenőrizhetetlen könnyeket okoz.
Marcin Golczak, a tanulmány szerzője és a Case Western University farmakológiai professzora, évtizedekbe telt, amíg ez a folyamat kiderült. Míg a kutatók felfedezték, hogy az 1970-es években az LF volt az elsődleges szemirritáló hatású, 2002-ben nem fedezték fel az LFS enzimet. De kitalálni, hogy az LFS hogyan segíti az LF előállítását, még izgalmasabbnak bizonyult az LF instabilitása és párolgási hajlandósága miatt.
A kérdés megoldásához Golczaknak és csapatainak kreatívnak kellett lennie. Képesek voltak készíteni az LFS enzim stabil kristályait azáltal, hogy egy stabilabb vegyülethez, a krotil-alkoholhoz kötötték. Ezután megvizsgálták az enzim szerkezetét, amelyből kiderült, hogy a vegyület hasonló egy jól megvizsgált fehérjék szupercsaládjához, az úgynevezett START-hoz. Az LFS enzim szekcióinak összehasonlításával, ahol más vegyületek hasonló helyekhez kapcsolódnak a START fehérjéknél, a kutatók eloszlatják azokat a lépéseket, amelyekben a szulfénsav LF-ként válik.
Míg a hagyma rejtvény megoldásakor toll toll van, Golczak csapata jobban érdekli, hogy az enzim mit mondhat nekik az emberi fehérjékről. "Egyáltalán nem dolgozunk növényekkel, egy orvosi iskolába tartozunk" - mondja a Smithsonian.com. „Laboratóriumunkban a metabolitok szállításában résztvevő fehérjéket vizsgáljuk. De az LFS felépítése és alakja hasonló ahhoz, ami az emberekben van, ezért úgy döntöttünk, hogy megvizsgáljuk.
Ennek ellenére a felfedezés kihatással lehet a mezőgazdaságra. 2015-ben az LFS-t felfedező japán kutatók azt találták, hogy kevésbé könnyes hagymát tudnak előállítani, ha az izzókat ionokkal bombázzák, amelyek lebontják az LF-hez vezető láncreakcióban résztvevő enzimeket. 2008-ban az új-zélandi kutatók egy másik csoportja könnycsepphagymát állított elő azzal, hogy kivágta az LFS-t termelő gént a hagymagenomból. E technikák egyike sem hozta azonban könnycsepphagymát a piacra.
Golczak szerint az LFS pontos létrehozásának tudása segíthet a kutatóknak egy inhibitort megtervezni, hogy megakadályozzák a könny-indukáló vegyület képződését, amely kevésbé ellentmondásos lehet, mint a genetikai módosítás. „Megtervezhet egy oldatot vagy spray-t az inhibitorral. Nem tudom, hogy ez jó megközelítés - mondja. - Nem folytatjuk. Hagyjuk, hogy a japán srácok vizsgálják meg.
Addig addig, amíg meg nem szeleteli, próbálja meg lehűteni a hagymát, hogy lelassítsa e káros füstök kibocsátását.
