Роль фактора транскрипции CsS40 в физиологии и старении чайного растения
Кофеин — важный биоактивный алкалоид чая, какао и кофе — играет ключевую роль в защите растений и потреблении человеком. Однако транскрипционная регуляция его биосинтеза остаётся малоизученной.
В чайном растении ключевую роль в синтезе кофеина играет ген чайной кофеинсинтазы 1 (TCS1). Ранее были охарактеризованы лишь немногие факторы транскрипции (TF), регулирующие TCS1, что указывает на необходимость дальнейших исследований.
В августе 2023 года в журнале Horticulture Research было опубликовано исследование роли фактора транскрипции CsS40 в биосинтезе кофеина.
Ключевые результаты исследования:
Экспрессия TCS1: Анализ RT-qPCR показал, что экспрессия гена TCS1 выше в цветках по сравнению с другими тканями. Экспрессия гена повышалась под действием гормонов, а затем возвращалась к базовому уровню.
Поиск регулятора: С помощью дрожжевого одно-гибридного анализа из библиотеки экспрессии белков чайного листа был идентифицирован кандидат — фактор транскрипции CsS40.
Подтверждение взаимодействия: Связывание и активация CsS40 с промотором TCS1 были подтверждены методами split-luciferase complementation и электрофоретического mobility shift assay.
Функциональная роль CsS40:
- Сверхэкспрессия CsS40 в растениях табака увеличивала накопление предшественников кофеина и ускоряла старение листьев.
- Нокдаун CsS40 в чайных растениях с помощью технологии VIGS приводил к увеличению содержания кофеина.
- В чайном каллусе сверхэкспрессия CsS40 подавляла экспрессию TCS1 и накопление кофеина, а нокдаун — усиливал.
Связь со старением: Обнаружено, что содержание кофеина в чае снижается по мере его старения, что коррелирует с увеличением экспрессии CsS40.
Вывод: Исследование показывает, что фактор транскрипции CsS40 является ключевым негативным регулятором биосинтеза кофеина, влияющим на его уровень и процесс старения листьев чайного растения (Camellia sinensis).