VIEW ARTICLE DOI: 10.1094/ASBCJ-59-0163
Bifunctional Activities of Valerophenone Synthase in Hop (Humulus lupulus L.). Yukio Okada (1), Plant Bioengineering Research Laboratories, Sapporo Breweries Ltd., Nitta, Gumma, 370-0393, Japan; Yasuyo Yamazaki, Dae-Yeon Suh, and Ushio Sankawa, Faculty of Pharmaceutical Sciences, Toyama Medical and Pharmaceutical University, Toyama, 930-0194, Japan; and Kazutoshi Ito, Plant Bioengineering Research Laboratories, Sapporo Breweries Ltd., Nitta, Gumma, 370-0393, Japan. (1) Corresponding author: Yukio Okada. Fax: +81 276 56 1605; E-mail: <yukio.okada@sapporobeer.co.jp> J. Am. Soc. Brew. Chem. 59(4):163-166, 2001. Accepted June 18, 2001.
Valerophenone synthase (VPS) catalyzes the biosynthesis of phlorisovalerophenone, which is a precursor of hop (Humulus lupulus L.) resin. The VPS gene is specifically expressed in the lupulin gland, and the enzyme has a high similarity to chalcone synthase (CHS). CHS catalyzes the formation of naringenin-chalcone; it is considered a precursor of the prenylflavonoids, which accumulate in the lupulin gland. We tried to confirm whether VPS has CHS activity using the purified translation product of the VPS gene expressed in Escherichia coli. The results indicated that VPS had CHS activity and that the enzyme activity of VPS was about six times stronger than the CHS activity. Therefore, VPS seems to contribute to the biosynthesis of both resin and the prenylflavonoids in the lupulin gland, and the difference in the bifunctional activities of VPS might have some effect on the relative amounts of resin and prenylflavonoid in the gland. Furthermore, we investigated (by Southern analysis) the existence of CHS genes, which contribute to the polyphenol biosynthesis in the bract and bracteole. We confirmed that there are two types of VPS genes, and also more than two other types of genes, that have high similarity to the VPS gene and might be the CHS gene. Keywords: Chalcone synthase, Prenylflavonoid, Resin, Xanthohumol
Actividades
bifuncionales
de la Valerofenona
Sintasa del
lúpulo (Humulus
lupulus
L.).
La enzima Valerofenona Sintasa (VPS) cataliza la biosíntesis de la florisovalerofenona, que es un precursor de la resina del lúpulo (Humulus lupulus L.). El gen de la VPS se expresa de forma específica en la glándula de lupulina, y la enzima presenta una gran similitud con la Chalcona Sintasa (CHS). La enzima CHS cataliza la formación de naringenina-chalcona, que es considerada como un precursor de los prenilflavonoides que se acumulan en la glándula de lupulina. Intentamos confirmar si la VPS tenía actividad de CHS, para lo que utilizamos los productos purificados de la traducción del gen VPS expresado en Escherichia coli. Los resultados indicaron que la VPS tenía actividad CHS y que la actividad enzimática como VPS era unas seis veces mayor que la actividad CHS. Por tanto, la VPS parece contribuir a la biosíntesis, tanto de la resina como de los prenilflavonoides de la glándula de lupulina, y la diferencia en las actividades bifuncionales de la VPS podría tener un efecto sobre las cantidades relativas de resina y de prenilflavonoides en la glándula. Además, investigamos (mediante el análisis con la técnica de hibridación “Southern”) la existencia de genes que codifiquen para CHS, que contribuyen a la biosíntesis de polifenoles en la bráctea y en la bractéola. Hemos confirmado que hay dos tipos de genes que codifican para VPS, así como más de otras dos clases de genes que presentan una alta similitud con el gen de la VPS y que podrían corresponder al gen de la CHS. Palabras clave: Chalcona Sintasa, Prenilflavonoide, Resina, Xantohumol.