Le goût de cerise que vous appréciez dans les bonbons et les sodas est probablement une combinaison de composés aromatiques et gustatifs découverts par l’étude des plantes dans des laboratoires éloignés des cerisiers. Ce goût et le doux parfum de votre extrait d’amande peuvent en fait provenir d’une fleur de pétunia.
Certaines saveurs et certains arômes sont plus insaisissables que d’autres, et une équipe de chercheurs de l’université de Purdue a récemment trouvé la recette moléculaire de l’un des composés les plus convoités par l’industrie des arômes : le benzaldéhyde. Ce composé n’a peut-être pas l’air savoureux, mais il est la clé de certains des arômes les plus populaires, comme la cerise, l’amande et la framboise. Il est le deuxième, après la vanilline, en termes de valeur économique pour l’industrie alimentaire.
Natalia Dudareva, professeur distingué de biochimie au Collège d’agriculture de Purdue, et Xing-Qi Huang, chercheur postdoctoral, utilisent des pétunias pour découvrir la recette moléculaire du précieux composé aromatique qu’est le benzaldéhyde. Ce composé se retrouve dans l’arôme de nombreux fruits, ainsi que dans celui du pétunia. Crédit : photo de l’Université de Purdue/Xing-Qi Huang
“Le benzaldéhyde est ce qui donne cette agréable odeur d’amande et fait partie de l’arôme de nombreux fruits”, a déclaré Natalia Dudareva, professeur distingué de biochimie au College of Agriculture de Purdue, qui a dirigé l’équipe. “Cette odeur attire les pollinisateurs et, en plus de ces fruits, on la retrouve dans d’autres plantes, notamment les pétunias”.
Les biochimistes traquent les recettes moléculaires, appelées voies de biosynthèse, qui fabriquent ces composés et permettent de les embouteiller en différents arômes pour les produits que nous apprécions. Lorsque des étapes de la recette moléculaire manquent, des produits chimiques extérieurs aux processus naturels sont utilisés dans la production commerciale, a-t-elle expliqué.
“Lorsque des réactions chimiques sont ajoutées pour combler les lacunes, cela peut poser un problème”, a déclaré Mme Dudareva, qui est également directrice du Center for Plant Biology de Purdue. “Il est bien meilleur et plus sûr d’utiliser une voie entièrement naturelle pour obtenir un composé aromatique, mais il est difficile de découvrir toutes les étapes. Le benzaldéhyde a une voie de biosynthèse particulièrement déroutante, et elle n’a pas été complètement révélée jusqu’à présent.”
Natalia Dudareva, professeur distingué de biochimie à la faculté d’agriculture de Purdue, se tient dans son laboratoire. Mme Dudareva a dirigé une équipe de chercheurs qui a cartographié la voie de biosynthèse du benzaldéhyde, l’un des composés aromatiques les plus précieux pour l’industrie alimentaire. Crédit : Purdue Agricultural Communications photo/Tom Campbell
Dudareva et son équipe ont étudié le parfum des fleurs de pétunia pour découvrir la recette moléculaire du benzaldéhyde. Ces travaux sont détaillés dans un article publié dans la revue . Nature Communicationset un brevet sur le procédé est en cours de dépôt.
“L’objectif est de retrouver le processus naturel dans les plantes, et cette découverte rend cela possible pour un composé aromatique très important”, a déclaré Mme Dudareva. “L’alternative à la synthèse consiste véritablement à extraire un composé des plantes, mais seulement 1,5% du benzaldéhyde dans la production mondiale est obtenu de cette manière.”
La voie de biosynthèse sera probablement transférée génétiquement à la levure ou à d’autres microbes pour l’incorporer au processus de fermentation largement utilisé dans la production d’aliments et de boissons, a-t-elle ajouté.
L’équipe a découvert que la synthèse du benzaldéhyde dans les pétales de pétunia implique une enzyme composée de deux sous-unités qui doivent se combiner en quantités égales pour être activées, a déclaré Xing-Qi Huang, un auteur de l’article et chercheur postdoctoral dans le laboratoire de Dudareva.
Xing-Qi Huang, chercheur post-doctoral au département de biochimie du College of Agriculture de Purdue. Huang se tient parmi des fleurs de pétunia qu’il a utilisées dans ses travaux sur les voies de biosynthèse des composés de saveur et d’arôme. Crédit : photo de l’Université de Purdue/Ya Wei
“Le gène directement responsable et l’enzyme nécessaire à la synthèse du benzaldéhyde étaient un mystère”, a-t-il déclaré. “Nous avons essayé des techniques plus récentes, mais il a fallu une approche classique pour le révéler”.
Cela s’explique par le fait que l’enzyme a besoin de deux sous-unités pour fonctionner, ou structure hétérodimérique, ce qui est peu commun, a-t-il expliqué.
Pour cette raison, les méthodes d’analyse précédentes qui cherchaient un seul composant semblaient échouer.
“Nous estimons la taille de la protéine que nous chassons en plus d’autres choses que nous avons apprises sur la voie”, a-t-il dit. “Nous ne trouvions pas une bonne indication d’une protéine unique dans cette estimation. Cependant, nous avons remarqué la présence de deux composants de la moitié de la taille de notre estimation, et nous avons pensé qu’il y avait peut-être deux sous-unités.”
D’autres études protéomiques et génétiquesLes tests ont confirmé leur idée et révélé les gènes impliqués. Leurs travaux ont également révélé que les sous-unités protéiques ont une structure intéressante. Elles forment ce qu’on appelle le pli de Rossmann, du nom de Michael Rossmann, professeur à Purdue et biologiste structurel renommé.
“Purdue est partout dans le pétunia”, a déclaré Dudareva. “Cette découverte est la plus récente. Nous avons maintenant cartographié la quasi-totalité des gènes et des voies responsables des composés odorants du pétunia. Le fait d’y voir également des protéines qui incarnent une structure découverte par un collègue de la faculté et portant son nom ajoute une connexion spéciale. C’est magnifique.”
Référence : “Une enzyme hétérodimérique peroxysomale est impliquée dans la synthèse du benzaldéhyde chez les plantes” par Xing-Qi Huang, Renqiuguo Li, Jianxin Fu et Natalia Dudareva, 15 mars 2022,Nature Communications.
DOI: 10.1038/s41467-022-28978-2
En plus de Dudareva et Huang, Renqiuguo Li et Jianxin Fu ont participé à la recherche et sont co-auteurs de l’article.
La National Science Foundation (IOS-1655438) et l’USDA National Institute of Food and Agriculture (numéro de projet Hatch 17784) ont financé cette recherche.
