Biosynthesis study of natural polyisoprenes : initiation step of rubber formation

การศึกษาขั้นตอนการสังเคราะห์โพลีไอโซพรีนที่ได้จากยางธรรมชาติ : ขั้นเริ่มต้นของการสังเคราะห์ยาง

Name: Dararat Mekkriengkrai

keyword: Natural Rubber

LCSH: Rubber

LCSH: Dimethylallyltranstransferase

; Rubber Formation

LCSH: Hevea

Abstract: The initiating terminal group (ω-terminal) in natural rubber from Hevea brasiliensis (NR) was characterized by the use of low molecular-weight (MW) and polyprenol fractions from NR in connection with the biochemical study on the initiating species. The study on in vitro synthesis by fresh bottom fraction (BF) with various amounts of trans,trans-farnesyl diphosphate (FPP) showed low rubber yield as the FPP increased but high incorporation of labelled isopentenyl diphosphate into polyprenol fraction was observed. This suggests that the formation of new rubber chains was initiated by FPP molecules. The high-frequency 1H- and 13C-NMR with 2D-COSY techniques showed clearly the presence of the dimethylallyl group and two trans-isoprene units at the ω-terminal in polyprenol from Hevea shootings and fresh BF as well as the lowest MW fraction of rubber obtained by washing the cream fraction from fresh latex with surfactant (WRP). This finding suggested that the initiating species of rubber biosynthesis in H. brasiliensis is trans,trans-FPP as in the case of two-trans polyprenol. This ω-terminal was not detected in the high MW fractions of WRP and low MW fractions of the ordinary and deproteinized NR, suggesting the occurrence of a modification at the dimethylallyl residue. The linkage of oligopeptides at the modified ω-terminal was confirmed to be improbable based on the analysis of nitrogen atom per chain for fractionated NR from WRP, which was supported by new assignment of the FTIR band around 3320 cm-1. Low and high MW Jackfruit rubbers occurring as latex showed the ω-terminal composed of dimethylallyl-trans-trans sequence. The cDNA encoding FPP synthase was isolated and assay its function from a kind of Lactarius mushroom (L. chrysorrheus), which was the first time to elucidate the prenyl transferase in mushroom. Based on the present work, it can be concluded that the structure of dimethylallyl group at ω-terminal of the ordinary NR is modified by some enzymatic or chemical reaction on the surface of latex in the course of chain elongation to form high MW NR and coagulation process of latex."

Abstract: งานวิจัยนี้เป็นการวิจัยเพื่อศึกษาโครงสร้างของหมู่ที่ตำแหน่งปลายเริ่มต้นที่เรียกว่าปลายโอเมก้าในโมเลกุลยางธรรมชาติที่ได้จากต้นพาราโดยการวิเคราะห์โครงสร้างทางโมเลกุลของยางโมเลกุลต่ำและโพลีพรีนอลที่ได้จากยางพารา ร่วมด้วยการศึกษาทางชีวเคมีเกี่ยวกับสารเริ่มต้นในการสังเคราะห์ยาง จากการศึกษาการสังเคราะห์ยางในหลอดทดลองจากส่วนล่างสุดของการปั่นยางด้วยการเติมสารทรานส์-ทรานส์-ฟาร์เนซิลไดฟอสเฟตจำนวนต่าง ๆ พบว่าเปอร์เซนต์การเกิดยางโมเลกุลใหม่น้อยลงแต่เกิดการเข้าร่วมของไอโซเพนทีนิลไดฟอสเฟตที่ติดฉลากในส่วนของโพลีพรีนอลมีมากขึ้น เมื่อจำนวนของสารฟาร์เนซิลไดฟอสเฟตมากขึ้น ซึ่งชี้ให้เห็นว่าการเกิดยางโมเลกุลใหม่จะถูกเริ่มต้นจากฟาร์เนซิลไดฟอสเฟต จากการวิเคราะห์โครงสร้างของโพลีพรีนอลที่สกัดได้จากยางของต้นที่งอกใหม่และส่วนล่างสุดของการปั่นยางพารา อีกทั้งยางโมเลกุลต่ำที่สุดที่แยกได้จากยางที่ปั่นล้างด้วยสารลดแรงตึงผิว ด้วยเทคนิค 1H-, 13C-NMR and 2D-COSY พบว่าที่ปลายโอเมก้าประกอบด้วยหมู่ไดเมทิลแอลลิลและทรานส์ไอโซพรีนสองหมู่ แสดงให้เห็นว่าสารเริ่มต้นของการสังเคราะห์ยางในต้นพาราคือ ทรานส์-ทรานส์-ฟาร์เนซิลไดฟอสเฟตเหมือนในกรณีของโพลีพรีนอลชนิดสองทรานส์ไอโซพรีน อย่างไรก็ดีปลายโอเมก้านี้ไม่สามารถตรวจวัดได้ในยางที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำของยางที่ปั่นล้างและยางที่มีโมเลกุลสูงที่ได้จากส่วนต่าง ๆ ของต้นยางพาราและยางที่สกัดโปรตีนออกทั้งนี้เนื่องมาจากการดัดแปลงที่หมู่ไดเมทิลแอลลิล จากการวิเคราะห์จำนวนไนโตรเจนอะตอมต่อหนึ่งสายโซ่ของยางที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่าง ๆ ของยางที่ปั่นล้างพบว่ามีความเป็นไปได้ต่ำที่โอลิโกเปปไทด์จะต่อกับหมู่ไดเมทิลแอลลิลซึ่งสามารถสนับสนุนผลที่ได้จากการวัด FTIR อีกทั้งได้ศึกษายางจากขนุนที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำและสูงพบว่าปลายโอเมก้าประกอบด้วยหมู่ไดเมทิลแอลลิล-ทรานส์-ทรานส์ นอกจากนี้ยังได้ทำการศึกษาเอนไซม์ฟาร์เนซิลไดฟอสเฟตซินเทสซึ่งแยกได้จากเห็ด ซึ่งเป็นครั้งแรกในการศึกษาเอนไซม์พรีนิลทราสเฟอเรสในเห็ด จากงานวิจัยนี้สามารถสรุปได้ว่าโครงสร้างของหมู่ไดเมทิลแอลลิลทางด้านปลายโอเมก้าของโมเลกุลยางพาราโดยทั่วไปถูกดัดแปลงโดยปฏิกิริยาทางเอนไซม์หรือทางเคมีบนผิวอนุภาคยางในขั้นตอนการต่อเติมสายโซ่ให้ได้โมเลกุลที่ยาวขึ้นและกระบวนการจับตัวน้ำยาง

Mahidol University. Mahidol University Library and Knowledge Center

Address: NAKHON PATHOM

Email: liwww@mahidol.ac.th

Name: Yasuyuki Tanaka

Role: Thesis Advisors

Created: 2005

Modified: 2021-01-15

Issued: 2009-04-01

ISBN: 9740462863

CallNumber: TH D213b 2005

eng

DegreeName: Doctor of Philosophy

Level: Doctoral Degree

Descipline: Polymer Science and Technology

Grantor: Mahidol University

©copyrights

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	4436243.pdf	5.58 MB	61	2020-08-14 10:36:11

ใช้เวลา

0.293188 วินาที