Ферменты растений раскрывают сложные секреты антоцианов
Исследовательская группа под руководством Казуки Сайто из RIKEN Plant Science Center (Иокогама) идентифицировала ферменты, необходимые для производства и химической модификации функционально важных молекул растений — антоцианов.
Антоцианы относятся к классу органических соединений флавоноидов, которые естественным образом производятся растениями. Будучи вторичными метаболитами, они не требуются напрямую для развития, роста или размножения, но выполняют различные функции:
- Как пигменты придают цвет цветам для привлечения насекомых-опылителей.
- Защищают от повреждающего ультрафиолетового излучения или болезней растений.
- Участвуют во взаимодействии с почвенными микроорганизмами (например, у бобовых).
- Многие флавоноиды полезны для здоровья человека и могут обладать защитными свойствами.
Проблема исследования: Биосинтетические пути флавоноидов сложны, включают множество ферментов, кодируемых мультигенными семействами, что затрудняет выяснение их точных функций.
Методология: Команда использовала модельное растение Arabidopsis thaliana и «омиксные» базы данных (геном, протеом, транскриптом, метаболом). С помощью генетических и аналитических методов были изучены гены UGT79B1 и UGT84A2, кодирующие ферменты UDP-зависимые гликозилтрансферазы (UGTs).
Результаты:
- UGT79B1: Удаление этого гена у растений Arabidopsis резко снизило производство антоцианов. Эксперименты с генетически модифицированным UGT79B1 раскрыли его точную биохимическую функцию и субстратную специфичность.
- UGT84A2: Этот ген кодирует фермент, присоединяющий глюкозу к синаповой кислоте — строительному блоку для синапоилирования антоцианов (химической модификации). У мутантов без гена UGT84A2 уровень синапоилированных антоцианов был значительно снижен.
Значение: Работа также позволила изучить эволюционные взаимосвязи UGT-ферментов у различных видов растений. По словам Казуки Сайто, исследование предоставляет «дорожную карту» для путей модификации антоцианов у Arabidopsis и других растений.