J Exp Bot:中科院植物所庞永珍研究组发表类黄酮糖基化机制研究新
2016年11月18日，国际植物学知名刊物《Journal of Experimental Botany》上在线发表了中国科学院植物研究所庞永珍研究组的一篇研究论文，研究以类黄酮含量丰富的茶叶和百脉根为研究对象，对类黄酮未知生物合成机理，特别是类黄酮糖基化的分子机制展开研究。庞永珍研究组博士毕业生尹青岗分别为2篇论文的第一作者，庞永珍研究员为论文通讯作者。
类黄酮化合物是对植物、动物和人类健康都具有益处的一大类植物次生代谢产物，主要以糖基化的形式广泛存在于植物不同部位。类黄酮的糖基化是由糖基转移酶(UDP-glycosyltransferase，UGT)基因编码的糖基转移酶所催化的。UGT家族基因在植物进化的过程中不断扩增、分化和特化，形成了具有不同底物特异性和区域特异性的UGT基因家族，进而合成了不同植物中成分和功能多样的类黄酮糖苷。
研究人员在基因组水平上，从茶叶和百脉根中分别鉴定了178和188个UGT基因，通过对这些基因进行的系统进化、组织表达谱和分子对接分析，从中筛选了30多个UGT主要候选基因。通过体外酶活检测，研究人员最终发现了参与合成茶叶涩味类黄酮糖苷以及百脉根主要成分黄酮醇糖苷的关键UGT基因，并分析比较了这些糖基转移酶的酶动力学参数和体内外功能。这些研究揭示了特异的UGT基因亚家族在类黄酮糖基化中的意义以及在植物生长发育中的功能。
百脉根UGT家族的进化关系以及代表性UGT基因的体内外功能分析。
A.百脉根和拟南芥所有UGT蛋白的进化关系分析。B. 三个UGT重组蛋白以不同黄酮醇为底物的催化反应示意图。C. 过量表达UGT基因的拟南芥幼苗(上图)和种子中(下图)黄酮醇的含量分析
原文链接:
Involvement of three putative glucosyltransferases from the UGT72 family in flavonol glucoside/rhamnoside biosynthesis inLotus japonicus seeds
原文摘要：
Flavonols are one of the largest groups of flavonoids that confer benefits for the health of plants and animals. Flavonol glycosides are the predominant flavonoids present in the model legume Lotus japonicus. The molecular mechanisms underlying the biosynthesis of flavonol glycosides as yet remain unknown in L. japonicus. In the present study, we identified a total of 188 UDP-glycosyltransferases (UGTs) in L. japonicus by genome-wide searching. Notably, 12 UGTs from the UGT72 family were distributed widely among L. japonicus chromosomes, expressed in all tissues, and showed different docking scores in an in silico BioInformatics docking analysis. Further enzymatic assays showed that five recombinant UGTs (UGT72AD1, UGT72AF1, UGT72AH1, UGT72V3, and UGT72Z2) exhibit activity toward flavonol, flavone, and isoflavone aglycones. In particular, UGT72AD1, UGT72AH1, and UGT72Z2 are flavonol-specific UGTs with different kinetic properties. In addition, the overexpression of UGT72AD1and UGT72Z2 led to increased accumulation of flavonol rhamnosides in L. japonicus and Arabidopsis thaliana. Moreover, the increase of kaempferol 3-O-rhamnoside-7-O-rhamnoside in transgenic A. thaliana inhibited root growth as compared with the wild-type control. These results highlight the significance of the UGT72 family in flavonol glycosylation and the role of flavonol rhamnosides in plant growth.
作者：庞永珍
