Учёные расшифровали молекулярные механизмы биосинтеза маннанов у Dendrobium officinale

Ценная лекарственная трава Dendrobium officinale ценится за свои биологически активные маннаны — соединения с доказанными антиоксидантными эффектами, иммуностимулирующими свойствами и потенциалом для облегчения течения диабета 2 типа. Однако молекулярные механизмы, регулирующие биосинтез маннанов в этом растении, долгое время оставались неясными.

Исследовательская группа под руководством профессора Хэ Чуньмэй из Южно-Китайского ботанического сада Китайской академии наук раскрыла этот регуляторный процесс, идентифицировав ключевой модуль транскрипционных факторов — ERF5 (ethylene-responsive transcription factor 5)-WOX4 (WUSCHEL-related homeobox). Результаты были опубликованы в Plant Physiology.

Исследование было сосредоточено на гене DoGMP1, критическом для пути синтеза полисахаридов. Используя промотор DoGMP1 в качестве приманки, учёные применили скрининг библиотеки методом дрожжевого одно-гибридного анализа (Y1H) и идентифицировали DoWOX4 как кандидата, взаимодействующего с этим геном. Последующие эксперименты подтвердили, что DoWOX4 напрямую связывается с промотором DoGMP1, активируя его экспрессию.

Функциональные тесты подтвердили его роль: сверхэкспрессия DoWOX4 увеличивала накопление маннанов, а сайленсинг гена подавлял как экспрессию DoGMP1, так и синтез маннанов.

Команда также обнаружила, что DoERF5 связывается с промотором DoWOX4, оказывая негативный регуляторный эффект. Подавляя экспрессию DoWOX4, DoERF5 косвенно ингибирует биосинтез маннанов.

На основе этих результатов исследователи предложили «модель регуляции ERF5-WOX4»: DoWOX4 способствует синтезу маннанов, активируя DoGMP1, в то время как DoERF5 противодействует этому процессу, подавляя экспрессию DoWOX4 и, как следствие, DoGMP1.

Это открытие не только заполняет пробел в понимании регуляции биосинтеза маннанов, но и закладывает основу для стратегий молекулярной селекции по созданию высокоценных сортов Dendrobium с повышенным содержанием маннанов.