Триптофан как неканонический предшественник меланина: новый способ образования меланина на основе L-триптофана у Rubrivivax benzoatilyticus JA2

Меланины представляют собой химически разнообразные, широко распространённые пигменты, обнаруживаемые у различных живых организмов и синтезируемые по разным биохимическим путям, главным образом из L-тирозина или ацетил-КоА. Хотя в ряде работ высказывалась возможность синтеза меланина на основе триптофана, природа такого меланина и механизм его биосинтеза оставались биохимической загадкой. В настоящей работе сообщается об образовании меланина на основе триптофана бактерией Rubrivivax benzoatilyticus JA2. Аэробные культуры штамма JA2 при выращивании на средах, содержащих L-триптофан, продуцировали коричневый пигмент. Очищенный пигмент обладал типичными физико-химическими свойствами меланина. Расширенные спектроскопические исследования показали, что пигмент представляет собой аморфный полимер индольного типа со стабильными центрами свободных радикалов. Гидролиз коричневого пигмента выявил наличие индольного фрагмента, подтвердив его индольную природу. Демонстрация синтеза пигмента in vitro и in vivo непосредственно из L-триптофана или гидрокситриптофана подтвердила синтез меланина на основе триптофана у штамма JA2. Интересно, что ингибиторы канонического биосинтеза меланина не влияли на синтез пигмента, что указывает на возможный неканонический путь биосинтеза меланина на основе триптофана у штамма JA2. Профилирование экстраметаболитов и эксперименты с добавлением предшественников также показали, что L-триптофан превращается в гидрокситриптофан и гидроксииндолы, последующая полимеризация которых приводит к образованию меланина. Полученные результаты проливают свет на биосинтетическое разнообразие меланинов и указывают на то, что L-триптофан может служить потенциальным предшественником синтеза меланина у живых организмов.