《葡萄白藜芦醇合成调控机制研究获进展》

  • 来源专题:转基因生物新品种培育
  • 编译者: 姜丽华
  • 发布时间:2022-10-31
  •   白藜芦醇是具有芪类结构的多酚类化合物,能够提高植物抵御生物及非生物胁迫的能力,对人体也具有保健作用。葡萄是少数能够合成白藜芦醇的植物之一,也是获取天然白藜芦醇的重要来源。然而,在多数葡萄品种中白藜芦醇含量较低,难以满足市场需求。白藜芦醇的合成除了与葡萄本身的遗传背景有关外,也受到外界环境因素的影响。芪合酶STS是白藜芦醇合成的关键酶,但关于STS基因表达的精细调控机制特别是对环境的响应机制知之甚少。

      中国科学院植物研究所葡萄与葡萄酒科学研发团队通过酵母筛库首次鉴定到对白藜芦醇合成具有负调控作用的R2R3-MYB转录因子MYB30。MYB30与已报道的正调控因子MYB14可以竞争性地结合STS15/21启动子。当葡萄受到紫外光胁迫后,MYB30与MYB14的表达分别下调与上调,这使STS15/21启动子上积累了大量的正调控因子,且STS15/21的表达上调,促进白藜芦醇合成。而当白藜芦醇积累到一定量时,受白藜芦醇诱导的WRKY8转录因子被激活,它可以上调MYB30和下调MYB14的表达水平,其N端还能够与MYB30和MYB14的DNA结合域互作,导致STS15/21表达下调,白藜芦醇合成减少。MYB14-WRKY8-MYB30组成的激活-抑制分子模块揭示了葡萄体内白藜芦醇合成存在自我平衡的机制。同时,这一模块在一定程度上阐释了不同葡萄品种白藜芦醇含量差异的可能机制。该研究为运用基因工程等手段生产白藜芦醇以及培育高含量白藜芦醇葡萄品种奠定了一定的理论基础。

      10月18日,相关研究成果在线发表在The Plant Cell上。美国肯塔基州立大学/中国科学院华南植物园的科研人员参与研究。研究工作得到国家重点研发计划、中国科学院战略性先导科技专项和国家自然科学基金的支持。


  • 原文来源:http://www.cas.ac.cn/syky/202210/t20221021_4852061.shtml
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    • 编译者:hujm
    • 发布时间:2018-08-24
    • 近期,中国科学院上海药物研究所谭敏佳课题组与华东理工大学叶邦策课题组合作研究,揭示了蛋白赖氨酸酰化修饰在天然产物的生物合成代谢通路中的调控新机制,研究工作发表在8月Cell Chemical Biology(25(8): 984-995. doi: 10.1016/j.chembiol.2018.05.005)和5月ACS Chemical Biology(13(5):1200-1208. doi: 10.1021/acschembio.7b01068)杂志上。 细胞重要中间代谢产物酰基-CoA类化合物,作为供体直接参与生物体内的蛋白酰化修饰,从而调控多种重要生物学过程,如表观遗传、能量代谢、精子发育等,是目前生命科学研究的热点之一。在生物体次级代谢产物生物合成过程中,酰基-CoA扮演的角色一直被认为是聚酮类、生物碱类、脂肪酸类及异戊二烯类等多种重要天然产物的合成前体,然而目前人们对其作为酰化修饰供体调控次级代谢产物合成过程的作用认知明显不足。 两篇文章分别以丙酰-CoA依赖性的大环内脂类红霉素、丙二酰-CoA依赖性的多酚类赤松素以及丁酰-CoA依赖性的丁醇生物合成过程中,丙酰化修饰、丙二酰化修饰以及丁酰化修饰为研究对象,通过蛋白质组学技术系统性解析蛋白酰化修饰在不同化学骨架类型的天然产物生物合成过程中的形成机制及调控功能。证明了生物体内高浓度酰基-CoA的积累在有助于补充产物合成前体的同时,也会造成蛋白酰化修饰引起的反馈调控,导致关键酶受到抑制并影响产物产率。这种由于胞内代谢物浓度的“过载”引起生物体代谢失衡的状态,广泛存在于多种不同化学骨架类型天然产物生物合成过程中,并存在于内源性产物合成途径和人工构建产物合成途径中。此外,进一步的研究表明,基于酰化修饰底物和修饰酶的翻译后修饰代谢工程策略(PTM_ME),如保护修饰位点、优化修饰酶系统等,有助于缓解胞内碳流“过载”的压力,相对提高目标产物产量。 这两项研究工作首次揭示了蛋白酰化修饰在次生代谢产物生物合成调控中的普遍性,并为代谢工程提供了从翻译后修饰水平改造的全新策略。 谭敏佳和叶邦策为两篇文章的共同通讯作者,上海药物所博士后徐骏宇和华东理工大学博士生徐娅在两位老师的指导下合作完成该项目。参与这项工作的还有上海药物所叶阳课题组和芝加哥大学教授赵英明。此外,该项目受到国家自然科学基金委重大研究计划、面上项目、国家重点研发计划“精准医学研究”重点专项和中国博士后科学基金的支持。
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    • 编译者:季雪婧
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