Science Daily — 過去數十年來，在科學界中有一塊迷團始終沒有辦法解開，那就是有關維他命 B12 究竟是如何由生物體內合成出來的？如今，美國麻省理工學院（MIT）與美國哈佛大學（Harvard）的研究人員聯手合作，將微生物製造維他命 B12 迷團中的最後一塊，補了上去！
圖1a. 擁有複雜結構的 Vitamin B12
圖1b. Vitmine B12 化學結構圖
維他命 B12，它具有所有維生素中最複雜的化學結構。單單這個分子，就創造出四位研究它的諾貝爾獎得主。但是直到現在，這個分子中還存在著一個謎樣的片段。
研究人員報告了一個單獨存在可以合成出這個片段的合成酶，同時也描繪出這個嶄新地反應機轉之輪廓，而這個機轉則需要吞噬（cannibalization）別的維他命。
圖2. BluB catalyses DMB production. a, Overall scheme for DMB biosynthesis and B12 formation. The atoms converted to DMB are shown in red; the reaction catalysed by BluB is in the red box. b, HPLC traces (280 nm) of reactions containing 10 mM BluB, 20mM NADH and 100 mM FMN, or lacking the indicated components. Similar conversion was observed in reactions containing NADPH instead of NADH (not shown). In the absence of NAD(P)H, trace amounts of product formed, probably through adventitious photoreduction of FMN followed by turnover in the active site. c, Calcofluor fluorescence of the bluB mutant. d, Growth of wild-type S. meliloti and the bluB mutant. e, Radio-TLC of the BluB reaction containing [32P]FMN. Arrows represent migration of standards. The same result was obtained using two additional eluant systems (data not shown).（圖片來源：Nature, 2007, 446, 449）
這個以 MIT 大學生教學實驗室為主的工作，「完成了一塊我們對於生命基本程序的瞭解。」MIT 的生物學教授同時也是這篇論文中最資深的作者 Graham Walker 教授這樣說到。這篇論文也已經發表在 2007 年 3 月 22 日的《自然》（Nature）期刊當中。
維他命 B12 由一種可以與樹根相互共生的土壤微生物所製造。在 1980 年代期間，由 Walker 所開設的一門大學部的課程中就得到了一個結果，他們利用嶄新的方法鑑定出一種來自土壤微生物的變種株，這種變種株不會與植物之間產生共生關係。
Walker 教授的研究團隊如今又發現了一種稱為 BluB 的突變缺陷酵素，它會使葉子無法合成 B12。
BluB 催化形成 B12 片段則為 DMB，它可以加入其他的片段中，然後藉由分離的路徑來生產出維他命。而 Walker 說到之所以要花這麼久的時間才鑑定出 BluB 是因為細菌即便是缺乏了這個酵素還是可以藉著其他的路徑來形成 DMB。
在 BluB-催化合成研究中，一個最不尋常的發現是它會藉由另一個維他命 B2 的驅使而吞噬掉其它的輔助因子。在反應期間，B2 輔助因子會分裂成超過兩個以上的片段，其中之一會變成 DMB。
通常，B2-驅動輔助因子會藉由短暫的持有電子然後將電子給予出去，進而幫助反應的進行。如此，這些輔助因子便不會在反應中被消耗掉。
然而在此之前，於維他命合成或各種生合成路徑中，把輔助因子吞噬掉的現象極其罕見。目前在 MIT Walker’s 教授實驗室擔任博士後研究同時也是該篇論文共同作者的 Michiko Taga 這樣說到。
她說：「把輔助因子當作受質（substrate）來使用的例子幾乎找不到。」
對於 BluB 的功能來說，早先一個線索指向這個基因在不同菌種間合成 B12 時會與附近的其它基因有著相互地關連性。直到現在，研究人員依舊不相信僅憑藉著一個酵素就可以完成產生 DMB 的所有化學反應。
「它看起來就像是為了製造出 DMB 而集合發生了數件事情。」她說到「我們最初的想法是 BluB 也許只是在合成 DMB 的過程中，眾多酵素中的一個。」
因此，當 Taga 分離出 BluB 蛋白同時顯示出它可以藉由它自身合成出 DMB 時，我們都大感驚訝。
Nicholas Larsen 是這篇的共同作者，他也是 Taga 在哈佛醫學院的大學同學，負責針對蛋白質進行結晶構型的分析。由蛋白質的結構中清楚的顯示出了 DMB 在進行合成反應時 BluB 的一個 “袋口” 位置。
圖3. This is a ribbon diagram of the enzyme BluB, which MIT researchers have shown catalyzes the formation of DMB, a fragment of vitamin B12. The stick drawings (in yellow, red and blue) represent cofactors that the enzyme cannibalizes to form DMB.
然而有一個值得探究的問題那就是為何所有的土壤細菌都可以合成 B12？Walker 說到。其實土壤微生物並不需要靠著 B12 才能生存，而且接觸這些細菌的植物也不需要！所以我們推測這些細菌之所生產這些 B12 是為了要抵擋一些「挑戰」，而這些挑戰則是來自與其共生的植物。
在合成維他命 B12 的過程中包含了超過 30 種的基因。「因為假若你不需製造它，那又何必帶著這麼多的基因呢？」Walker 說到。
一個新的研究到底會產生多少的影響，往往在好幾年後才會知曉，尤其是一些基礎研究更是這樣。Walker 說到：「過去我曾在許多狀況不明的情況之下做了許多的基礎研究，而這些研究在當時並未立即的顯現出其重要性。但日後當我們進行更廣泛的研究時，它們就逐一的顯露其重要性了。」
其他在這篇論文中出現到的作者還包括在哈佛醫學院的博士後研究員 Annaleise Howard-Jones，以及同樣是在哈佛醫學院的生物化學及分子藥理學教授 Christopher Walsh 等人。
圖4. Professor Graham Walker and postdoctoral fellow Michiko Taga have discovered the last unknown step in the production of vitamin B12. The vitamin is synthesized by soil microbes that form symbiotic relationships with plant roots.
Note: This story has been adapted from a news release issued by Massachusetts Institute of Technology.
原始報導：
http://www.sciencedaily.com/releases/2007/03/070322191151.htm
論文摘要：
"BluB cannibalizes flavin to form the lower ligand of vitamin B12 ", Nature, 2007, 446, 449.
http://www.nature.com/nature/journal/v446/n7134/abs/nature05611.html
相關報導：
http://web.mit.edu/newsoffice/2007/b12.html