王国栋研究组在植物萜类物质多样性分子机制研究方面取得新进展

萜类化合物是植物中广泛存在种类最多的一种次生代谢产物，目前在自然界中共发现了7万余种萜类物质（包括多种植物激素），在植物生长发育、植物与生长环境相互作用、抗病虫等过程中起着重要的作用。但目前人们对植物萜类物质多样性分子机制的认识还十分有限。

王国栋研究组在前期研究中发现参与植物萜类生物合成途径中的关键酶GGPPS在植物进化的过程中其拷贝数不断增加，拟南芥基因组中有12个拷贝。全面的生化分析表明这些GGPPS基因产生了新功能的分化：GGPPS11（产生C20产物）为植物体内多条萜类生物合成途径提供前体，而且GGPPS11与没有生化功能的GGPPS12互作并形成异源二聚体为植物单萜生物合成提供C10前体底物。同时我们发现GGPPS6,7,9,10特异的生成GFPP（C25），GFPPS功能在十字花科植物中是保守存在的，这是在植物中首次特异生成GFPP（C25）的酶学功能报道。我们同上海生命科学院的张鹏课题组合作，从蛋白结构的角度解析了GFPPS新功能出现的氨基酸位点和酶学反应机制。该研究为进一步研究植物中全新的萜类物质，二半萜类化合物，生物合成途径及其生物学功能奠定了基础。

研究成果近期发表于Molecular Plant杂志（DOI：10.1016/j.molp.2015.10.010和8, 1434–1437）。王国栋研究组的博士生陈庆文为这两篇文章的第一作者。该项目得到了科技部973项目和植物基因组学国家重点实验室的资助。

植物GFPPS为自然界萜类多样性提供新的前体底物GFPP（C25）。


相关文章信息：

1. Chengyuan Wang, Qingwen Chen, Dongjie Fan, Jianxu Li, Guodong Wang, Peng Zhang. Structural analyses of short-chain prenyltransferases identify an evolutionarily conserved GFPPS clade in Brassicaceae Plants. Molecular plant. DOI: 10.1016/j.molp.2015.10.010.

2. Qingwen Chen, Dongjie Fan, and Guodong Wang. (2015) Heteromeric geranyl(geranyl) diphosphate synthase is involved in monoterpene biosynthesis in Arabidopsis flowers. Molecular plant 8: 1434-1437.

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