Tiến hóa hệ gen thông qua tổng hợp flavonoid và hệ men O-methyltransferase với glucosyltransferase trong cây hoa cúc Chrysanthemum indicum

 Tiến hóa hệ gen thông qua tổng hợp flavonoid và hệ men O-methyltransferase với glucosyltransferase trong cây hoa cúc Chrysanthemum indicum

Yinai Deng, Peng Yang, Qianle Zhang, Qingwen Wu, Lingfang Feng, Wenjing Shi, Qian Peng, Li Ding, Xukai Tan, Ruoting Zhan, Dongming Ma. 2024. Genomic insights into the evolution of flavonoid biosynthesis and O-methyltransferase and glucosyltransferase in Chrysanthemum indicum Cell Rep.; 2024 Feb 27; 43(2):113725. doi: 10.1016/j.celrep.2024.113725. 

 

Flavonoids là một lớp các chất biến dưỡng thứ cấp phân bố khắp nơi trong cây. Cải biên khu vực cụ thể bằng  methyl hóa và glycosyl hóa xác định được đa dạng của flavonoid. Một “flavone glycoside” rất hiếm, diosmin (luteolin-4'-methoxyl-7-O-glucosyl-rhamnoside), có trong loài cúc Chrysanthemum indicum. Làm thế nào cây Chrysanthemum tiến hóa được những khả năng mới về sinh tổng hợp vẫn còn mơ hồ. Ở đây, người ta tổng hợp được hệ gen của cây cúc có độ lớn phân tử là 3.11-Gb với giá trị contig N50 đạt 4.39 Mb và chú thích di truyền được 50.606 protein-coding genes. Một gen (CiCOMT10) của những gen lặp đoạn theo tuần tự O-methyltransferase trải qua quá trình làm mới chức năng, ưu tiên chuyển nhóm 4'-hydroxyl của luteolin với các nhóm thay thế được ortho thành diosmetin. Bên cạnh đó, CiUGT11 (UGT88B3) specifically glucosyl hóa rất chuyên biệt với gốc 7-OH của diosmetin. Kế tiếp, người ta thiết kế một hệ thống “one-pot cascade biocatalyst” bằng cách kết hợp CiCOMT10, CiUGT11, và rhamnosyltransferase, sản sinh có hiệu quả diosmin với trên 80% chuyển đổi từ luteolin. Nghiên cứu đã làm rõ vai trò của  transferases trong sự đa dạng của flavonoid và cung cấp những yếu tố quan trọng của gen rất cần thiết cho sản sinh ra flavone hiếm.

 

Xem https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38300800/