真菌および細菌のラッカーゼによるフラボノイドのメラニゼーション

植物でのラッカーゼ活性は、しばしばタンニンと呼ばれる多くの茶色の色素が形成されます。ラッカーゼ依存性色素産生は、多数の真菌および細菌種でもカタログ化されています。半数体酵母クリプトコッカスネオフォルマンのラッカーゼは、外因性基質の存在下で細胞壁の外側にメラニン様色素沈着を形成します。このプロセスは人間の病原性に寄与する要因ですが、ラッカーゼ機能に対する進化的意図は謎のままです。C. neoformansとsubtillusは、さまざまな立体構造にわたってさまざまなフラボノイド分子からメラニン様色素を作成する能力があることを示し、3 '、4'-ジヒドロキシル化を好む。フラボノイドはユビキタスな植物分子であり、しばしば関連付けられる抗菌剤であるため、それらはラッカーゼ活性の意図された自然標的であり、防御的なメラニンのようなコートの形成をもたらすと仮定します。これらの結果は、AとCリングの結合だけでなく、フラボノイド構造のBリングを介したモノマーリンクも使用して、フラボノイドメラニン形成が発生する可能性のある新しいメカニズムを示唆しています。また、レスベラトロールおよびその他の非ヒドロキシル化ポリフェノール基質が色素形成を制限する能力を持ち、ラッカーゼ活性の強力な阻害剤である可能性があることを示しています。

Laccase activity in plants results in the formation of a number of brown pigments, often referred to as tannins. Laccase-dependent pigment production is also catalogued in numerous fungal and bacterial species. The laccase of the haploid yeast Cryptococcus neoformans forms melanin-like pigmentation outside the cell wall in the presence of exogenous substrates. While this process is a contributing factor to its virulence in humans, the evolutionary intent for the laccase function remains a mystery. We show here that C. neoformans and Bacillus subtilis have the ability to create melanin-like pigments from a variety of flavonoid molecules across a range of conformations, preferring those with 3',4'-dihydroxylations. Since flavonoids are ubiquitous plant molecules and often-considered antimicrobial agents, we postulate that they are the intended natural targets of laccase activity and result in the formation of a defensive melanin-like coat. These results suggests a new mechanism by which flavonoid-melanin formation may occur, using not only A- and C-ring linkages, but also monomer links through the B-ring of the flavonoid structure. We also show that resveratrol and other non- and mono-hydroxylated polyphenol substrates have the ability to restrict pigment formation and may be potent inhibitors of laccase activity.