Взаимосвязь содержания диосгенина и брассиностероидов в Dioscorea zingiberensis

Диосгенин — вторичный метаболит растений семейства Dioscorea spp. — является незаменимым идеальным исходным материалом для синтеза стероидных гормональных препаратов. Dioscorea zingiberensis — самый желаемый и важный в мире растительный источник таких препаратов.

Брассиностероиды — важный класс фитогормонов, присутствующих во всех растениях. Диосгенин и брассиностероиды имеют сходные структуры и пути биосинтеза, однако регуляторные сети их биосинтеза и метаболизма в растениях различны, что требует дальнейшего изучения их взаимосвязи.

Исследовательская группа проанализировала с помощью масс-спектрометрии изменения содержания холестерина, кампестерола, диосгенина и брассиностероидов в Dioscorea zingiberensis. Результаты показали, что после обработки растения брассинолидом и брассиназолом существует определённое равновесное соотношение между содержанием диосгенина и брассиностероидов. Работа опубликована в журнале Horticulture Research.

Путём ассоциативного анализа данных полногеномного метилирования, транскриптома и характерных метаболитов Dioscorea zingiberensis команда смогла идентифицировать ряд генов и транскрипционных факторов, которые, по-видимому, участвуют в процессе баланса диосгенина и брассиностероидов, включая CAS, CYP90s и B3-ARFs.

Результаты показывают, что CAS и CYP90s могут подвергаться гипометилированию, что, по-видимому, тесно связано с их высокой транскрипцией. Было продемонстрировано, что CAS и CYP90s играют ключевую роль в поддержании стерольного гомеостаза диосгенина и брассиностероидов. Эти данные предоставляют убедительные доказательства существования баланса между диосгенином и брассиностероидами.

Данная работа предлагает новый взгляд на регуляторную сеть биосинтеза и метаболизма диосгенина и брассиностероидов, а также новое понимание функции вторичных метаболитов.