Новый молекулярный механизм регуляции синтеза витамина C в киви

Киви (Actinidia) богат аскорбиновой кислотой (AsA, витамин C) и известен как «король витамина C». Содержание AsA в плодах разных видов киви может различаться в 300–400 раз, но молекулярные механизмы регуляции его синтеза изучены плохо.

Учёные из Уханьского ботанического сада Китайской академии наук под руководством профессора Чжун Цайхун и доцента Ли Давэя провели системные измерения содержания AsA в плодах 48 видов киви. Они установили, что различия в содержании AsA между видами в основном обусловлены степенью его накопления на ранних стадиях развития плода.

С помощью методов RNA-Seq, трансформации, трансгенеза и редактирования генов у вида с высоким содержанием AsA (Actinidia eriantha, в 6–10 раз выше, чем у коммерческих сортов) был выявлен ключевой ген синтеза AsA — AceGGP3.

Транскриптомный анализ и RT-qPCR позволили идентифицировать транскрипционный фактор типа MYB — AceMYBS1. Его сверхэкспрессия и редактирование в A. eriantha показали, что AceMYBS1 способствует накоплению AsA.

Эксперименты (yeast 1-hybrid, dual-luciferase assay, EMSA) подтвердили, что AceMYBS1 связывается напрямую с промотором гена AceGGP3 и активирует его транскрипцию, увеличивая накопление AsA.

С помощью скрининга yeast 2-hybrid был обнаружен нижестоящий белок AceGBF3 (фактор связывания G-бокса), который взаимодействует с AceMYBS1. Дополнительные исследования (yeast-2 hybrid, BiLC, pull-down, BiFC, трансгенные анализы) доказали, что AceMYBS1 взаимодействует с AceGBF3 in vitro и in vivo.

Более того, это взаимодействие активирует транскрипцию AceGGP3 и синергетически усиливает синтез AsA у A. eriantha.

Ранее было показано, что на синтез AsA могут влиять гормоны. Новооткрытая молекулярная регуляторная сеть AceGBF3–AceMYBS1–AceGGP3 также может подавляться абсцизовой кислотой. Это открытие закладывает основу для будущего изучения гормональной регуляции синтеза витамина C.

Исследование опубликовано в журнале New Phytologist под названием «Транскрипционные факторы MYBS1-like и GBF3 киви влияют на биосинтез L-аскорбиновой кислоты, активируя транскрипцию GDP-L-галактозофосфорилазы 3».