您的位置:主页 > 新闻资讯 > 新闻动态 >

新闻动态

科学研究我国中医科学院综合性新陈代谢谱DIA蛋白质组学和系统发育剖

点一下灰字↑↑↑“微科享”,轻轻松松关心不迷路编译程序:微科盟阿温,编写:微科盟Tracy、江舜尧。

微科盟原創微文,热烈欢迎分享转截。

前言人参中带有多种多样黄酮醇苷,具备多种多样生物活性,但人参中黄酮类糖基化的科学研究报导很少。结果显示,伴随着种植期限的增加,人参人参皂甙和山奈酚3-O-葡萄糖水苷在叶子中广泛累积。为讨论人参黄酮醇糖基化全过程,大家选用数据信息非依存性逐行扫描(DIA)的蛋白质组学和系统发育统计分析方法,挑选出50个UDP糖谷丙转氨酶(UGTs),在其中发觉UGT92A10和UGT94Q4有利于山奈酚3-O-葡萄糖水苷的产生。UGT72A18、UGT74T4和UGT75W1可催化反应山奈酚3-O-葡萄糖水苷的半乳糖基化。在UGT75W1中发觉Ser278、Trp335、Gln338和Val339与UDP半乳糖基根据分子对接产生共价键。MeJA诱发UGT72A18和UGT74T4的基因表达提升了4倍之上,与山奈酚3-O-葡萄糖水苷的降低相一致,说明这种遗传基因很有可能与人参抗挫折威逼相关。这种結果注重了综合性新陈代谢谱、蛋白质组学和系统发育剖析对探寻人参黄酮醇糖基化的实际意义。毕业论文ID

本名:IdentificationofSpecificGlycosyltransferasesInvolvedinFlavonolGlucosideBiosynthesisinGinsengUsingIntegrativeMetaboliteProfiles,DIAProteomics,andPhylogeneticAnalysis英译名:综合性新陈代谢谱、DIA蛋白质组学和系统发育剖析评定人参中参加黄酮醇苷微生物生成的非特异糖谷丙转氨酶刊物:JournalofAgriculturalFoodChemistryIF:4.192发布時间:2021.02通讯作者:孙伟&陈士林通讯作者企业:我国中医科学院实验方案设计1.选用UPLC-MS-QqQ剖析了不一样种植期限(2年、三年和四年)人参的叶、茎和根中的黄酮类化合物、多糖类化学物质;

2.2年生人参主茎中得到这种机构以开展定量分析DIA剖析;

3.运用原核系统软件评定了22个资产重组PgUGT蛋白质的作用,并运用UPLC-MS-Q-TOF对酶物质开展剖析;

4.运用系统发育剖析进一步挑选人参基因中注解的225个PgUGTs;

5.开展PgUGTs的分子结构模型与连接;

6.应用UGT72A18、UGT74T4和UGT75W1的基因表达表述谱来探寻他们在身体的作用。

试验結果

1.人参黄酮醇苷的时光遍布特点选用UPLC-MS-QqQ剖析了不一样种植期限(2年、三年和四年)人参的叶、茎和根中的黄酮类化合物、多糖类化学物质(图1A)。评定出六种黄酮醇化学物质:山奈酚(K)、山奈酚3-葡萄糖水苷(K3Glc)、山奈酚3-O-葡萄糖水基-(1-2)-半乳糖苷(K3GalGlc、人参人参皂甙)、原儿茶醛(Q)、原儿茶醛3-葡萄糖水苷(Q3Glc、异原儿茶醛)和原儿茶醛3-O-葡萄糖水基-(1-6)-鼠李糖苷(芦丁)(表S1)。黄酮类化合物、多糖类化学物质关键累积在叶子(528.63-1740.17μg/gDW)和茎(547.73-795.84μg/gDW)中,次之是根(7.64-13.99μg/gDW)(图1B,C)。

人参人参皂甙和山奈酚3-O-葡萄糖水苷关键在叶和茎中累积,芦丁关键在茎中累积。山奈酚和原儿茶醛3-O-葡萄糖水苷在叶、茎和根中累积量较低。不一样种植期限的机构中黄酮类物质成分不一样,叶和根中黄酮类物质成分随种植期限的提升而提升,茎中黄酮类物质成分则降低。人参皂角苷在叶子中的累积(图1B)伴随着年代的提升更加明显,四年生叶子中人参人参皂甙成分达到1584μg/gDW,分别是茎和根中人参人参皂甙成分的4倍和1500倍。茎中芦丁和山奈酚3-葡萄糖水苷成分随种植期限的提升而明显降低,各自由2年生的442.9和264.93μg/gDW降低到四年生的47.47和77.09μg/gDW。尽管芦丁在根跟叶中的成分随种植期限的提升而提升,但其肯定成分较低(小于6μg/gDW)。山奈酚3-O-葡萄糖水苷成分在根中的提升力度较小,但在四年生叶子中的提升力度很大;原儿茶醛在根跟叶中的成分随种植期限的提升而提升,而在茎中的成分转变较小;除此之外,大家还发觉,2年生茎(264.93μg/gDW)中的黄酮类化合物、多糖类单苷山奈酚3-O-葡萄糖水苷比四年生叶(148μg/gDW)中的成分高些。

特别注意的是,在茎中,芦丁成分伴随着种植期限的提升而减少,而芦丁的磷酸激酶原儿茶醛3-葡萄糖水苷成分沒有提升,这说明芦丁很有可能历经别的装饰,比如酰化,这类似原花青素装饰。山奈酚和原儿茶醛在人参叶中成分很低(),这与Chung等的結果一致。与别的种群相近,包含日本粗叶木、豆类食品和柴胡,黄酮类化合物、多糖类化学物质关键以糖苷方式存有于人参中。

四年生叶子中山奈酚3-O-葡萄糖水苷成分为148μg/gDW,山奈酚二苷(panasenoside)成分达到1584μg/gDW。有意思的是,山奈酚和原儿茶醛葡萄糖水苷在人参根和3、四年生茎中的成分都很低,但2年生茎中山奈酚3-O-葡萄糖水苷(264.9μg/gDW)和芦丁(442.9μg/gDW)的成分较高,很有可能是由于嫩幼茎也可以生成黄酮类化合物、多糖类化学物质。各供试机构中山奈酚和原儿茶醛的成分均较低,但山奈酚和原儿茶醛的糖基化物质以累积为主导,表明糖基化对人参黄酮类化合物、多糖类化学物质的可靠性起着关键功效。图1人参中黄酮醇苷的时光遍布

(A)不一样种植期限(2-Y:2年生;3-Y:三年生;4-Y:四年生)的人参特性。(B)人参人参皂甙(K3GalGlc)和山奈酚3-O-葡萄糖水苷(K3Glc)的构造:Glc,葡萄糖水;Gal,半乳糖。(C)不一样种植期限人参不一样机构中黄酮类成分(μg/gDW):K,山奈酚;K3Glc,山奈酚3-O-葡萄糖水苷;K3GalGlc,山奈酚3-O-葡萄糖水苷-(1-2)-半乳糖苷,人参人参皂甙;Q,原儿茶醛;Q3Glc,原儿茶醛3-O-葡萄糖水苷;芦丁,原儿茶醛3-O-葡萄糖水苷-(1-6)-鼠李糖苷。

?2.山奈酚3-O-葡萄糖水苷的差别蛋白质组学及PgUGTs评定根据黄酮醇苷在叶和根中的差别累积方式,从2年生人参主茎中得到这种机构以开展定量分析DIA剖析,以掌握在酶催化反应全过程中类化合物的变化规律(图S1A)。依据Xu等的遗传基因注解,在3个微生物反复中国共产党评定了453五个蛋白,在其中749个蛋白在叶中的表述量是在根中的4倍(表S2和图S1B)。融合225个注解的UGT蛋白质,挑选10个总长的UGT在叶子中高表述,以点评其在黄酮醇苷产生中的功效。为了更好地全方位找寻UGT备选遗传基因,大家参照了Kim等报导的另一个版本号的人参基因,又挑选了9个备选PGUGT(表S3,蛋白的不一样抗压强度如图2A和图S2所显示,PG33368的编码序列与Pg_S6708.2的编码序列同样)。

挑选的19个PgUGTs中有10个取得成功复制到表达载体中。以UDP-葡萄糖水为糖肾源,资产重组PgUGT7(PG17220)和PgUGT12(PG33368,或Pg_S6708.2)可向山奈酚的3-OH中加上葡萄糖水。以山奈酚为底物的PgUGT7和PgUGT12酶解物质中检验到449.1米/z([m H],山奈酚3-葡萄糖水苷),其保存期和MS光谱仪与规范山奈酚3-O-葡萄糖水苷同样(图2B,C)。蛋白质组学数据信息表明,叶子中PgUGT7(PG17220)和PgUGT12(PG33368或Pg_S6708.2)的进化速率分别是根的1.7倍和5.4倍(图2A),这与叶中山奈酚3-O-葡萄糖水苷成分是根的5倍之上(图1C)的新陈代谢数据信息一致。

山奈酚3-O-半乳糖谷丙转氨酶和山奈酚3-O-半乳糖谷丙转氨酶各自参加山奈酚3-O-半乳糖苷和山奈酚3-O-半乳糖苷的产生,可造成山奈酚二糖苷(山奈酚3-O-葡萄糖水基-(1-2)半乳糖苷)。以UDP-半乳糖/葡萄糖水做为糖肾源,以山奈酚或山奈酚3-O-半乳糖苷做为底物,对全部备选PgUGTs开展了检测。仅有PgUGT12能催化反应山奈酚半乳糖苷和山奈酚二葡萄糖水苷的产生,但其HPLC保存期与山奈酚3-O-半乳糖苷和人参人参皂甙不一致(图S3)。系统发育剖析表明PgUGT7和PgUGT12在黄酮醇的好几个结构域与糖基化的演变群集聚在一起,比如UGT79大家族(图3D)。在UGT命名法联合会的协助下,PgUGT7和PgUGT12分别被取名为UGT92A10和UGT94Q4。PgUGT12对山奈酚和山奈酚3-O-半乳糖苷的酶促工作能力与其说在进化树中的部位一致,贴近UGT79大家族。

图2从差别蛋白质组学数据信息评定PgUGTs

(A)叶向根的19个PgUGTs基因表达水准的上涨倍率;(B)从PgUGT7和PgUGT12酶物质的UPLC-MS中获取的正离子;第一个控制面板是以空媒介(CK)和山奈酚(K)的正离子(m/z287.1)中获取的光谱仪,下列两张图是各自以山奈酚为底物测量资产重组PgUGT7和PgUGT12造成的光谱仪获取正离子(m/z287.1)。(C)上一个图为山奈酚的质谱图;下一个图为山奈酚3-O-葡萄糖水苷(K3Glc)的质谱图。(D)PgUGT7(PG17220)、PgUGT12(PG33368)和AtUGTs的分子结构系统发育树。将好几个编码序列用ClustalX2开展核对,并且用MEGA7.0开展最大似然法搭建树。

?3.系统发育剖析挑选备选PgUGTs运用系统发育剖析进一步挑选人参基因中注解的225个PgUGTs。共从UGT71、UGT73、UGT74、UGT74、UGT75、UGT76、UGT79、UGT84、UGT85、UGT91和UGT94大家族中挑选了34个备选PgUGTs开展进一步剖析,包含这些报导的与别的种群中黄酮素有关的UGTs(三个PgUGTs与蛋白质组学数据信息中的备选同样;图2A和表S4)。殊不知,最后仅有22个备选PgUGTs被复制(表S5)。他们都带有绿色植物次级线圈物质糖谷丙转氨酶(PSPG)盒,由44个碳水化合物构成,在其中谷氨酰胺(Q)是PSPG盒的最后一个碳水化合物。大家都知道,谷氨酰胺是决策UGTs是不是应用UDP-glucose做为糖肾源的首要条件。

对已报导的UGTs开展系统发育分析表明,49个UGTs集聚成五个关键支系,很有可能为备选UGTs的酶作用提供线索(图3B)。在其中,以ZmF3GT为意味着的第一簇由八个UGT构成,他们催化反应黄酮类化合物、多糖类化学物质3-OH结构域的糖基化,但不包括PgUGT;第二个簇包括五个糖基化黄酮素5-OH结构域的UGTs,比如PfA5GT,包含来源于PgUGT74、PgUGT75、PgUGT76、PgUGT84和PgUGT85大家族的11个组员,这表明簇中的PgUGTs很有可能催化反应黄酮类化合物、多糖类化学物质5-OH的糖基化。在第三个支系中,PgUGT72A18与八个UGTs集聚在一起,这种UGTs对黄酮类化合物、多糖类化学物质的7-OH结构域开展糖基化。PgUGT71A27、PgUGT71A40和PgUGT71A41产生一个新支系,在其中取名为UGTPg101的PgUGT71A27能够 催化反应PPT型人参人参皂甙的糖基化。因而,PgUGT71A40和PgUGT71A41被预测分析参加人参人参皂甙的糖基化。支系产生簇由13个UGTs构成,他们能催化反应多步糖基化生成黄酮类化合物、多糖类化学物质,如GmUGT79A6和Ip3GGT。该群集包含来源于UGT79、UGT91和UGT94大家族的七个备选PGUGT,包含以上明确的备选UGT94Q4。因而,在下一步的酶试验中,挑选来源于支系产生簇的PgUGT91S2/V1、PgUGT79B38和PgUGT94C1/W1/Q2做为关键。?图3根据氨基酸序列的黄酮类化合物、多糖类糖基化PgUGTs分子结构系统发育树

(A)有象征性的34个备选PgUGT,归属于不一样的UGT大家族;(B)用Clustalx2对好几个编码序列开展核对,并且用MEGA7.0搭建树。GenBank原材料以下:Am7GT,BAG16513.1[金鱼草];At3G7GT,NP_181217.1[拟南芥];At5GT,NP_193146.1[拟南芥];At7GT,NP_567955.1[拟南芥];At3RT,NP_564357.1[拟南芥];At7RT,NP_564357.1[拟南芥];Cm1,2RhaT,Q8GVE3.2[柚子];Cm7G2RT,ACX70154.1[柑橘];Ct3GT,3WC4_A[蝶豆];FtUGT73BE5,MH197414[苦荞麦]Fi3GT,AAD21086.1[金连翘];GelF7GT,BAC78438.1[甘草];Hv3GT,P14726.1[大麦];Ih3GT,BAD83701.1[荷兰鸢尾];Ip3GGT,Q53UH5.1[甘薯];IpA3G2-GT,Q53UH5.1[甘薯];Lb7GlcT,BAG80536.1[枸杞];PfA5GT,Q9ZR27.1[紫苏];PhA3G6RT,CAA50376.1[矮牵牛];PhA5GT,BAA89009.1[矮牵牛];Sb7GT,BAA83484.1[黄芩];ThA5GT,BAC54093.1[黄刺玫];VhA5GT,Q9ZR25.1[美女樱];VmF3GT,BAA36972.1[黑吉豆];Vv3GT,P51094.2[葡萄];Zm3GT,P16165.1[玉米]。

?4.候选PgUGTs的酶活性为了研究黄酮类化合物的二次糖基化,特别是山奈酚和槲皮素的二次糖基化,我们利用原核系统鉴定了22个重组PgUGT蛋白的功能。以UDP-葡萄糖或UDP-半乳糖为糖基供体,以山奈酚、槲皮素、山奈酚3-O-葡萄糖苷和槲皮素3-O-葡萄糖苷为底物进行酶活性测定。UGT75W1、UGT74T1和UGT73A18可通过使用UDP葡萄糖作为糖基供体催化槲皮素的羟基葡萄糖基化(图4A和图S3),UGT75W1和UGT73A18也可以催化山奈酚的葡萄糖基化(图4B)。此外,这些PgUGTs可以催化山奈酚3-葡萄糖的半乳糖基化,使用UDP半乳糖作为糖基供体(图4C)。只有UGT75W1能将山奈酚半乳糖基化得到山奈酚半乳糖苷,但不同于山奈酚3-O-半乳糖苷,并催化山奈酚3-O-半乳糖的葡萄糖基化形成不同于人参皂苷的山奈酚二糖苷(图S3和S4C),其他候选UGTs不能用UDP-葡萄糖或UDP-半乳糖糖基化底物。通过UPLC-MS-Q-TOF对酶产物的分析表明,用重组UGT75W1、UGT74T4和UGT73A18进行的分析产生了含有山奈酚和槲皮素的新产物(图4D和图S5)。糖基化产物的m/z值增加了162(山奈酚和槲皮素的m/z值分别为447和463)。用UGT75W1、UGT74T1和UGT73A18对山奈酚3-O-葡萄糖苷进行分析得到的半乳糖基化产物的m/z值为609(m/z值为[mH]),增加了162。根据研究中黄酮苷的标准品和质谱信息,对于槲皮素,UGT75W1和UGT73A18的唯一糖基化产物可能分别为7-O-葡萄糖苷和3-O-葡萄糖苷,UGT74T4的产物包括7-O-葡萄糖苷和5-O-葡萄糖苷。对于山奈酚,UGT75W1测定的唯一糖基化产物可能是7-O-葡萄糖苷,而UGT73A18的糖基化产物包括三个新产物:7-O-葡萄糖苷、5-O-葡萄糖苷和3-O-葡萄糖苷。UGT75W1、UGT74T1和UGT73A18可催化山奈酚3-O-葡萄糖苷的半乳糖基化(图4C、D)。系统发育分析表明,UGT73A18属于5-O-GT分支,但酶活性分析表明,UGT73A18能产生多种黄酮苷,包括5-O-苷和3-O-苷。UGT75W1和UGT74T4都属于7-O-GT分支。在酶活性测定中,两者均能使7-OH位点糖基化,此外,UGT74T4能催化生成微量5-O-糖苷。这些结果表明这三种糖基转移酶具有底物特异性和区域选择性。虽然UGT73A18、UGT74T4和UGT75W1可以催化黄酮醇糖基化,但它们有自己独特的催化特性。UGT73A18和UGT75W1催化槲皮素和山奈酚转化为相应的3-O-葡萄糖苷衍生物,而UGT74T4催化黄酮醇形成相关的7-O-葡萄糖苷和5-葡萄糖苷。为了进一步分析它们的催化性能,我们以黄酮(芹菜素和木犀草素)、PA单体(原花青素、儿茶素和表儿茶素)和黄烷醇(柚皮素)为底物,UDP葡萄糖为糖供体,但没有发现新的产物。这些结果表明,UGT75W1、UGT74T4和UGT73A18更喜欢黄酮醇作为底物。酶动力学实验表明,UGT73A18对槲皮素的亲和力最高(Km值为729.67μM),但低于苦荞的FtUGT73BE5(Km,690μM)和日本粗叶木的LjUGT72Z2(Km,68μM)。对山奈酚的亲和力UGT75W1(Km,28.56μM)高于UGT73A18(Km,412.05μM),FtUGT73BE5(Km,40.26μM)和LjUGT72Z2(Km,40μM)。当使用UDP半乳糖作为糖供体时,UGT75W1(Km,123.85μM)、UGT73A18(Km,136.75μM)和UGT74T4(Km,627.3μM)对山奈酚3-O-葡萄糖的酶活性不同(图5A)。三种PgUGTs在底物特异性(对黄酮醇的偏好)和多样性(对不同黄酮醇的亲和力)方面的相似性可能主要是由于它们的结构差异。?

图4黄酮醇重组PgUGTs酶解产物的鉴定

(A)含有槲皮素(Q)和重组UGT75W1(第一组)、UGT74T4(第二组)以及UGT73A18(第三组)的酶制剂的代表性HPLC色谱图,以及(B)含有山奈酚(K)和重组UGT75W1(第一组)以及UGT73A18(第二组)的酶制剂的代表性HPLC色谱图;(C)重组UGT75W1(第一组)、UGT74T4(第二组)和UGT73A18(第三组)含有山奈酚3-O-葡萄糖苷(K3Glc)和UDP-半乳糖(UDP-Gal)的酶产物的代表性HPLC色谱图;(D)通过UPLC-MS-Q-TOF测定重组PgUGTs酶产物的质谱。

?5.PgUGTs的分子建模与对接如图6B,C所示,底物山奈酚(K)和糖基供体UDP葡萄糖(UDPGlc)都位于与UGT73A18模型中的底物结合的口袋中(表S6)。该分析揭示了一些残基,包括Gly15、Ser286、Trp344、Gln347和Ser367,可以与山奈酚形成氢键(表S7)。与UGT73A18一致,UGT75W1的关键残基也与山奈酚结合,包括靠近C末端的PSPG的氨基酸,形成Ser-Gln-Ser基序(UGT73A18的残基包含Ser286、Gln347和Ser367,而UGT75W1包含Ser278、Gln338和Ser358)。UGT75W1C端的Phe240、Arg345和Ile347与UDP葡萄糖形成氢键,这与大多数β型糖基转移酶的键基序相同。相比之下,在UGT73A18N端,His14、Thr80、Asp81、Gln82、Leu83和Thr84形成氢键。因此,UGT75W1与UDP葡萄糖和山奈酚的对接效果优于UGT73A18,这与它们的酶活性结果一致(UGT75W1对山奈酚的Km值为28.56μM、UGT73A18山奈酚的Km值为412.06μM)。在对接口袋中,UGT75W1和山奈酚3-O-葡萄糖苷之间形成氢键的关键位点包括Gln15、Thr254和Leu255,它们位于N端和环区,而UGT75W1和UDP半乳糖之间形成氢键的关键位点包括Ser278、Trp335、Gln338、Val339,它们位于C末端和环区(图5E,F)。然而,UGT73A18和UGT74T4与UDP半乳糖和山奈酚3-O-葡萄糖苷的对接结果与UGT75W1不同。与UDP半乳糖形成氢键的残基主要位于UGT73A18和UGT74T4的N-末端和环中(图S6),这可以解释为什么UGT75W1对UDP半乳糖和山奈酚3-O-葡萄糖苷的亲和力最高(Km值为123.85μM)。根据UGT73A18和UGT74T4的对接结果,我们发现UDP葡萄糖主要与靠近N端的残基有关,这与C端PSPG盒与UDP葡萄糖结合的常识相冲突。UGT73A18和UDP葡萄糖的结合亲和力不如UGT75W1,表明接近中性粒的残基可以与UDP葡萄糖结合,但效率不如PSPG盒中的残基。氨基酸位点Ser278、Trp335、Gln338和Val339可能是UGT75W1和山奈酚3-葡萄糖苷通过分子对接有效结合的关键位点;此外,Trp335、Gln338和Val339位于PSPG基序中(图S3A),这可能为改进UGTs提供可选位点。?

图5PgUGTs的特性、同系物模型及与黄酮类化合物的对接

(A)重组PgUGTs的代表性动力学参数(Q,槲皮素;K,山奈酚;K3Glc,山奈酚3-O-葡萄糖苷;UDP-Glc,UDP-葡萄糖;UDP-Gal,UDP-半乳糖)。数值代表酶测定的平均值±标准差。(B,C)与UDP-葡萄糖(UDP-Glc)和山奈酚(K)对接的UGT73A18的代表性结合域(右图)和整体视图。(D,E)UGT75W1与UDP-半乳糖(UDP-Gal)和山奈酚3-O-葡萄糖(K3Glc)对接的代表性结合域(右图)和整体视图。配体形式的氨基酸与UDP葡萄糖供体和受体以黑色突出显示。糖供体UDP-葡萄糖(UDP-Glc)或UDP-半乳糖(UDP-Gal)呈黄色棒状;底物呈绿色,如山奈酚(K)和山奈酚3-O-葡萄糖苷(K3Glc)。

?6.MeJA处理后植物中PgUGTs的表达谱酶法分析表明,UGT73A18、UGT74T4和UGT75W1对黄酮醇葡萄糖苷具有活性,但在先前的研究中未发现有关这些蛋白质的蛋白质组学数据。因此,我们使用UGT73A18、UGT74T4和UGT75W1的转录表达谱来探索它们在体内的功能(图6A)。UGT73A18和UGT75W1在叶片中均高表达,但表达趋势不同。UGT73A18主要在幼叶(2年生和3年生)中表达,而UGT75W1主要在老叶(4年生)中表达,相反,UGT74T4在4年生根中高表达。根据酶活性和组织表达谱,UGT73A18可能参与了叶和茎中黄酮醇苷的形成。UGT73A18、UGT74T4和UGT75W1可使3-O-葡萄糖苷半乳糖基化,因此根据UGT74T4和UGT75W1的表达模式,人参根或叶中可能存在至少两种山奈酚二糖苷。MeJA处理24小时后,叶片中人参皂苷的含量显著增加(高达50%),但山奈酚3-O-葡萄糖苷的含量降低(图6B)。此外,qRTPCR数据显示,MeJA处理叶片中UGT73A18、UGT74T4和UGT75W1的转录水平在24小时后显著上调,其中UGT74T4上调了6倍(图6C)。随着3个PgUGTs转录产物的上调,MeJA处理后山奈酚3-O-葡萄糖苷的含量下降,暗示这些PgUGTs在体内可以催化山奈酚3-O-葡萄糖苷作为底物形成山奈酚二糖苷。MeJA处理诱导了UGT73A18、UGT74T4和UGT75W1的表达,表明其可能参与了不利条件下黄酮醇葡萄糖苷的产生,与苦荞另一种黄酮醇葡萄糖基转移酶FtUGT73BE5一样,MeJA处理可诱导幼苗产生黄酮醇葡萄糖苷。

图6PgUGTs的表达谱及其与MeJA的关系

(A)四种PgUGTs在人参不同栽培年限不同组织中的相对表达。(B)MeJA处理后叶片中人参皂苷(K3GalGlc)和山奈酚3-O-葡萄糖(K3Glc)的含量;(C)MeJA处理24h后4种PgUGTs在2年生叶片中的相对表达。

结论

综上所述,人参叶和根中黄酮醇苷和蛋白质在发育过程中发生动态变化。随着栽培年限的延长,人参叶片中人参皂苷和山奈酚3-O-葡萄糖苷的积累量分别达到1584和148μg/gDW。在29个候选品种中,UGT92A10和UGT94Q4在叶片中被发现上调,并证实有助于山奈酚3-O-葡萄糖苷的糖基化。根据225个PgUGTs的系统发育分析,通过酶活性测试、转录谱和类黄酮代谢实验,发现UGT73A18、UGT74T4和UGT75W1参与了类黄酮苷的第二次半乳糖基化。这项工作提供了一个综合的方法,利用综合代谢概况,蛋白质组学数据和系统发育分析,以阐明黄酮醇糖基化的机制。

用手机扫描二维码关闭