Ацетилирование соясопонина A необходимо для прорастания семян сои

Исследователи под руководством доктора Ван Годуна из Института генетики и биологии развития Китайской академии наук систематически изучили физиологические функции ацетилирования соясопонинов типа A.

Соясопонины — это олеанановые тритерпеноидные сапонины, в изобилии содержащиеся в семенах сои (Glycine max L.), особенно в гипокотилях. Они классифицируются на четыре группы в зависимости от заместителей у атомов углерода C21 и C22 в углеродном скелете соясопогенола (агликона). Соясопонины типа A имеют гидроксильные группы как у C21, так и у C22, с сахарными цепями, обычно присоединёнными к C3 (обычно три сахарных остатка) и C22 (обычно два остатка).

Известно, что ацетилированные сахара в соясопонинах типа A придают неприятный горький вкус продуктам из сои, тогда как неацетилированные (null-acetyl) соясопонины типа A лишены этой горечи. Однако конкретная ацилтрансфераза, ответственная за ацетилирование в биосинтезе соясопонинов типа A, оставалась неизвестной.

Хотя нацеливание на эту ацетилтрансферазу могло бы улучшить вкусовые характеристики сои, за три десятилетия интенсивного скрининга не было обнаружено ни одного сорта или искусственного мутанта сои, характеризующегося высоким накоплением частично- или полностью неацетилированных соясопонинов типа A.

В данном исследовании команда Вана с помощью анализа коэкспрессии генов и системы волосатых корней сои идентифицировала ген-кандидат BAHD-ацилтрансферазы, GmSSAcT1. Биохимически было доказано, что GmSSAcT1 катализирует последовательные реакции ацетилирования соясопонинов типа A.

Нарушение работы гена GmSSAcT1 с помощью редактирования генома CRISPR/Cas9 привело к полной потере ацетилированных соясопонинов типа A, накоплению их неацетилированных форм и дефекту прорастания семян. Результаты опубликованы в Journal of Integrative Plant Biology в статье "A recently evolved BAHD acetyltransferase, responsible for bitter soyasaponin A production, is indispensable for soybean seed germination".

Хотя точный механизм фитотоксичности неацетилированного соясопонина A требует дальнейшего изучения, это исследование подчёркивает двойную роль GmSSAcT1:

• Как фермента детоксикации, снижающего содержание токсичных соединений в семенах сои.
• Как потенциальной мишени для селекции менее горьких сортов сои.

Несмотря на проблему с прорастанием у мутантных семян ssact1, исследователи предположили возможность отбора сортов сои со сниженным содержанием ацетилированного соясопонина A и повышенным — неацетилированного из большой природной популяции сои.