一种由嗜热蓝细菌粘球藻属合成的新型天然化合物显示出三重化学修饰，赋予其独特的结构和功能特性。该化合物兼具紫外线防护与抗氧化功能，可用于开发环保型防晒霜及抗衰老产品。图片致谢：朱拉隆功大学Rungaroon Waditee-Sirisattha教授
天然防晒霜能有效保护皮肤免受有害辐射伤害且不会引发过敏反应。在近期发表的研究中，科学家发现了一种新型化合物β-葡萄糖结合羟基麦角固醇-肌氨酸，该物质在UVA/UVB辐射和盐胁迫条件下由嗜热蓝细菌产生。该化合物具有独特的生物合成途径，与典型麦角固醇类氨基酸(MAAs)的生物合成机制不同，这一发现将助力工业生物技术生产天然紫外线过滤化合物。
蓝细菌的适应与代谢产物生产
蓝细菌作为产氧光合细菌，能在极端环境中生存。它们产生广泛的一级和二级代谢产物以应对严苛环境压力。
麦角固醇类氨基酸(MAAs)是蓝细菌产生的一类小分子水溶性化合物，具有吸收紫外线(UV)的功能。这些物质提供光保护作用，并通过清除压力诱导的活性氧(ROS)发挥抗氧化功效。尽管具有共同的基本结构，目前已发现的不同MAA化合物展现出显著的结构多样性，这也直接影响其生物活性与功能表现。
新型MAA的发现与分析
随着有害紫外线辐射暴露和皮肤癌风险日益上升，研究人员正聚焦于具有光保护能力的生物活性化合物。化学防晒霜虽能提供所需防护，但也常引发过敏反应及其他有害副作用。MAAs具有生物相容性且对人体安全，使其在可持续生物技术和天然防晒产品的大规模生产中具有重要价值。
在一项新研究中，由名古屋工业大学Hakuto Kageyama教授和朱拉隆功大学Rungaroon Waditee-Sirisattha教授领导的团队，从泰国温泉栖息的嗜热蓝细菌中发现了一种新型MAA分子。该发现同时深化了对这些蓝细菌在极端环境条件下生存策略的理解。
Kageyama教授在阐述研究动机时表示："理解嗜极蓝细菌中应激响应的生物合成过程，将加速工业生物技术在天然色素和抗氧化剂生产领域的应用。"该研究已于2025年12月20日发表在《总体环境科学》期刊上。
研究团队从泰国叻丕府Bo Khlueng温泉分离出八种嗜热蓝细菌菌株。实验表明，粘球藻属BRSZ菌株在UVA和UVB辐射下产生了一种新型紫外线吸收化合物。
经鉴定，该化合物为β-葡萄糖结合羟基麦角固醇-肌氨酸(GlcHMS326)，研究人员对其结构和功能机制进行了深入分析。这种新型化合物经历了三重化学修饰——糖基化、羟基化和甲基化，这在此前蓝细菌衍生的MAAs中从未被报道过。基因分析显示，这些蓝细菌拥有独特基因分支，与上述修饰过程密切相关。
GlcHMS326的生产在UVA和UVB辐射以及盐胁迫下被显著诱导。值得注意的是，尽管这些蓝细菌来源于热水温泉，但该特定MAA的产生与热胁迫并无关联。
功能意义与潜在应用
GlcHMS326中的化学修饰赋予其独特的结构和功能特性。甲基化可增强MAA化合物的稳定性、紫外线吸收特性和抗氧化能力。MAAs的糖基化被认为能提升其稳定性，同时强化光保护和抗氧化防御功能。与典型MAAs相比，该化合物表现出更强的自由基清除能力，表明GlcHMS326的衍生产物结构有助于提升其抗氧化潜力。
本研究的发现揭示了极端环境中的蓝细菌如何进化出独特代谢途径，以产生特殊的天然紫外线吸收物质。这种独特的MAA在粘球藻属的非生物胁迫耐受性中起着关键作用，并可能在该嗜热蓝细菌中发挥多重功能。
Waditee-Sirisattha教授强调了这项研究的重要性："在微生物世界中，蓝细菌具有独特地位。我们最近的研究表明，嗜极蓝细菌不仅生态意义重大，更是多学科研究的关键领域。"
该化合物的价值在于其多功能特性以及利用蓝细菌"生物工厂"进行可持续大规模生产的潜力。它可作为某些引发环境问题的合成紫外线过滤剂的替代品，助力环保型防晒霜的研发。其抗氧化活性也预示着其在抗衰老、护肤及药物配方中的广阔应用前景。
Kageyama教授总结道："这一发现提醒我们，自然界仍蕴藏着众多化学奥秘。嗜极蓝细菌揭示的非常规分子，将为基础科学和可持续生物技术开辟全新研究方向。"
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