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A BAHD-type acyltransferase concludes the biosynthetic pathway of non-bitter glycoalkaloids in ripe tomato fruit

Nature Communications · 2023 · 10.1038/s41467-023-40092-5 · 含路线图 · 有原文

核心问题:番茄成熟果实中苦味且有毒的α-番茄碱转化为非苦味低毒的Esculeoside A的生物合成途径中,关键的乙酰化步骤(hydroxytomatine转化为acetoxytomatine)所对应的酶长期未被鉴定,导致该途径核心步骤缺失。

关键发现:GAME36(Solyc08g075210)编码BAHD型乙酰转移酶,催化hydroxytomatine(m/z 等 3 条

代谢工程 BAHD acyltransferaseEsculeoside Aalpha-tomatinefruit ripeningsteroidal glycoalkaloidtomato 番茄 (Solanum lycopersi... 番茄 (Solanum lycopersi... 番茄 (Solanum lycopersi...

Reconstitution of early paclitaxel biosynthetic network

Nature Communications · 2024 · 10.1038/s41467-024-45574-8 · 含路线图 · 有原文

核心问题:紫杉醇生物合成早期途径重构的瓶颈:细胞色素P450酶T5αH异源表达时催化混杂产生多种副产物,导致目标产物taxadien-5α-ol产量低且难以表征下游途径。

关键发现:使用NOS启动子后taxadien-5α-ol绝对产量提高3倍 等 7 条

合成生物学 / 代谢工程 Nicotiana benthamianaT5αHTaxolbiosynthesiscytochrome P450metabolic network 本氏烟草(Nicotiana bentha... 本氏烟草;酿酒酵母 本氏烟草

Regiodivergent biosynthesis of bridged bicyclononanes

Nature Communications · 2024 · 10.1038/s41467-024-48879-w · 含路线图 · 有原文

核心问题:植物中多环聚异戊二烯酰基间苯三酚(PPAPs)的桥环双环[3.3.1]壬烷骨架的生物合成机制长期不明,尤其是催化形成A型和B型双环骨架的关键酶尚未被发现。

关键发现:HscPTa对底物grandone 1的KM为62.01±10.06 μM,对DMAPP的KM为65.44±6.63 μM,对kolanone 2的KM为114.24±20.03 μM 等 3 条

合成生物学 Hypericum sampsoniibicyclo[3.3.1]nonanehyperforinpolycyclic polyprenylated acylphloroglucinolsprenyltransferaseregiodivergent biosynthesis Saccharomyces cerevisiae Saccharomyces cerevisiae Nicotiana benthamiana

Biosynthesis and bioactivity of anti-inflammatory triterpenoids in Calendula officinalis

Nature Communications · 2025 · 10.1038/s41467-025-62269-w · 含路线图 · 有原文

核心问题:金盏花提取物中抗炎活性成分不明,且其生物合成途径未知,限制了可持续生物生产抗炎分子。

关键发现:金盏花提取物(50 μg/mL)使LPS诱导的TNF-α和IL-6释放分别降低46%和56% 等 7 条

合成生物学 Calendula officinalisacyltransferaseanti-inflammatorybiosynthetic pathwaycytochrome P450faradiol Nicotiana benthamiana Nicotiana benthamiana Nicotiana benthamiana

Analysis of the Rehmannia chingii genome identifies RcCYP72H7 as an epoxidase in iridoid glycoside biosynthesis

Nature Communications · 2025 · 10.1038/s41467-025-60909-9 · 含路线图 · 有原文

核心问题:地黄(Rehmannia chingii)缺乏高质量参考基因组,且催化桃叶珊瑚苷(aucubin)环氧化生成梓醇(catalpol)的关键环氧化酶尚未明确,阻碍了对环烯醚萜苷生物合成途径的解析和地黄属功能基因组学研究。

关键发现:组装获得R. chingii的1.169 Gb T2T无缺口基因组,contig N50为82.2 Mb,BUSCO完整性99.07%,LAI 22.22 等 7 条

代谢工程 RcCYP72H7Rehmannia chingiiT2T genomecatalpolcytochrome P450iridoid glycosides Rehmannia chingii (地黄) Rehmannia chingii (地黄) Saccharomyces cerevis...

Evolution of linear triterpenoid biosynthesis within the Euphorbia genus

Nature Communications · 2025 · 10.1038/s41467-025-60708-2 · 含路线图 · 有原文

核心问题:揭示大戟属(Euphorbia)中线性三萜peplusol生物合成的进化起源与分子机制,并鉴定其合成酶基因,以实现异源生产。

关键发现:在烟草中表达EpSS-L1并共表达AtHMGRt后,peplusol产量达到叶片干重的2.5%以上,较不共表达HMGRt提高35倍 等 3 条

合成生物学 / 代谢工程 Euphorbialinear triterpenoidneofunctionalizationpeplusolsqualene synthasesynthetic biology Euphorbia peplus Euphorbia peplus Euphorbia lateriflora

Analysis genome of Pseudotaxus chienii reveals insights into the origin and evolution of taxane biosynthesis

Nature Communications · 2025 · 10.1038/s41467-025-67849-4 · 含路线图 · 有原文

核心问题:探究白豆杉(Pseudotaxus chienii)紫杉烷生物合成途径的起源与进化,阐明为何仅Taxus属能合成完整紫杉醇(Taxol)

关键发现:本研究组装了白豆杉15.6 Gb染色体水平基因组(contig N50=65.6 Mb,GC含量35.2%,12条假染色体),注释35,404个蛋白编码基因。重复序列占86.12%,其中LTR-RT扩增发生在约60-10百万年前(MYA),峰值约23 MYA。系统发育分析表明白豆杉与红豆杉属约... 等 3 条

合成生物学 Pseudotaxus chienii Pseudotaxus chienii Pseudotaxus chienii

Discovery of iridoid cyclase completes the iridoid pathway in asterids

Nature Plants · 2025 · 10.1038/s41477-025-02122-6 · 含路线图 · 有原文

核心问题:环烯醚萜生物合成途径中由8-氧代香茅烯醇环化生成两种主要立体异构体萘丙醇的关键酶学步骤长期未知,导致该途径无法完整重构,限制了环烯醚萜类化合物及其衍生物的异源生产。

关键发现:['通过共表达网络筛选得到13个高表达候选基因,其中包含ICYC(CiICYC) 等 3 条

合成生物学 代谢工程环烯醚萜环化酶环烯醚萜生物合成甲基酯酶萘丙醇 Nicotiana benthamiana Nicotiana benthamiana Nicotiana benthamiana

Selection of a subspecies-specific diterpene gene cluster implicated in rice disease resistance

Nature Plants · 2020 · 10.1038/s41477-020-00816-7 · 含路线图 · 有原文

核心问题:鉴定水稻中编码5,10-二酮-casbene(一种casbene型二萜类植保素)生物合成途径的基因簇DGC7,阐明其表观遗传调控、结构变异、起源和在水稻亚种驯化过程中的选择机制。

关键发现:DGC7位于水稻第7号染色体约140kb区域,包含OsTPS28、OsCYP71Z2、OsCYP71Z21、OsCYP71Z22和OsCYP71Z30候选基因 等 8 条

代谢工程 casbenediterpene gene clusterdomesticationepigenetic regulationphytoalexinrice disease resistance 水稻(Oryza sativa) 酿酒酵母(Saccharomyces ce... 本氏烟(Nicotiana bentham...

Discovery of FoTO1 and Taxol genes enables biosynthesis of baccatin III

Nature · 2025 · 10.1038/s41586-025-09090-z · 含路线图 · 有原文

核心问题:紫杉醇(Taxol)生物合成途径尚未完全解析,特别是工业前体baccatin III无法高效异源生产,且第一步氧化酶T5αH在异源体系中效率低、产生大量副产物,长期阻碍途径重构。

关键发现:通过mpXsn分析17,143个单核转录组(272个样本),将已知紫杉醇基因划分为3个共表达模块,发现8个新基因。FoTO1使早期紫杉醇途径产量提高10-17倍,抑制T5αH副产物(OCT、iso-OCT等),使taxadien-5α-ol成为主要产物 等 4 条

合成生物学 FoTO1TaxolTaxusbaccatin IIIbiosynthesismpXsn 本氏烟草 (Nicotiana benth... 本氏烟草 (Nicotiana benth... 本氏烟草 (Nicotiana benth...

Complete biosynthesis of the potent vaccine adjuvant QS-21

Nature Chemical Biology · 2024 · 10.1038/s41589-023-01538-5 · 含路线图 · 有原文

核心问题:QS-21 是一种强效疫苗佐剂,目前从智利皂皮树中提取,但其复杂的 C18 酰基侧链的生物合成途径未知,限制了异源生产与应用。

关键发现:CCL1 (Qs0229930) 在酵母中产生最高水平的 2-MB-CoA/IV-CoA;PKS5 是产生 C9-δ-内酯最活跃的 PKS;通过 shotgun 表达鉴定出 5 个额外基因(KR1、KR2、ACT2、ACT3、UGT73CZ2);在本氏烟草中生产 QS-21 的产量为 等 4 条

合成生物学 / 代谢工程 QS-21Quillaja saponariaheterologous expressionsaponin biosynthesisvaccine adjuvant Nicotiana benthamiana Nicotiana benthamiana Nicotiana benthamiana

Expression analysis of Cell wall invertase under abiotic stress conditions influencing specialized metabolism in Catharanthus roseus

Scientific Reports · 2018 · 10.1038/s41598-018-33415-w · 含路线图 · 有原文

核心问题:解析细胞壁转化酶(CWIN)在非生物胁迫下对长春花(Catharanthus roseus)中萜类吲哚生物碱(TIA)等特殊代谢物合成的调控作用,寻找提高抗癌TIA含量的代谢工程靶点。

关键发现:长春花基因组中存在3个CWIN亚型(CrCWIN1/2/3),其中CrCWIN2是唯一包含完整NDPNG催化位点的功能性转化酶,CDS长1725 bp,编码574个氨基酸(65.0 kDa),在根中相对表达量最高(11.18)。蔗糖处理显著上调CrCWIN2及TIA基因(G10H、SLS、TD... 等 3 条

代谢工程 Catharanthus roseusCell wall invertaseabiotic stressspecialized metabolismterpenoid indole alkaloids Catharanthus roseus Catharanthus roseus Catharanthus roseus

Analysis of the mechanisms regulating the expression of isoprenoid biosynthesis genes in hydroponically-grown Nicotiana benthamiana plants using virus-induced gene silencing

Scientific Reports · 2018 · 10.1038/s41598-018-32901-5 · 含路线图 · 有原文

核心问题:植物类异戊二烯次生代谢物的生物合成途径已被广泛研究,但其基因表达调控机制仍不清楚,且传统的转基因方法费时费力,难以快速分析基因功能。

关键发现:VIGS分别将叶片中NbHMGR1、NbCAS1、NbSSR2、NbSMT1a转录水平降至约23%、12%、9%和11% 等 6 条

代谢工程 Nicotiana benthamiana Nicotiana benthamiana Nicotiana benthamiana

The enzymes OSC1 and CYP716A263 produce a high variety of triterpenoids in the latex of Taraxacum koksaghyz

Scientific Reports · 2019 · 10.1038/s41598-019-42381-w · 含路线图 · 有原文

核心问题:解析橡胶草(Taraxacum koksaghyz)胶乳天然橡胶中的五环三萜组成,并克隆与功能鉴定参与三萜合成及C-3氧化的关键酶(OSC和CYP716A263)。

关键发现:丙酮提取物中鉴定出13种三萜/三萜类化合物(含未知共18种),其中taraxasterol占45.2%,β-amyrin 等 6 条

代谢工程 CYP716A263Natural rubberOxidosqualene cyclaseTaraxacum koksaghyzTriterpenoids Nicotiana benthamiana Saccharomyces cerevisiae Nicotiana benthamiana

Distinct triterpene synthases in the laticifers of Euphorbia lathyris

Scientific Reports · 2019 · 10.1038/s41598-019-40905-y · 含路线图 · 有原文

核心问题:解析续随子(Euphorbia lathyris)乳管中大量积累三萜类化合物的酶学机制,特别是阐明乳管中多种四环三萜是由广谱多功能酶还是由多个特异性的氧化鲨烯环化酶(OSC)催化生成,并鉴定产生butyrospermol的酶

关键发现:乳管三萜可占乳管干重的50%;乳管转录组包含完整的异戊二烯代谢途径;EILAS1在酵母erg7中产生羊毛甾醇并恢复麦角固醇自养;EICAS1产生环阿屯醇;EIBUT1以butyrospermol为主要产物(占87%)并伴随微量euphol;但butyrospermol合酶在本氏烟草中P1/P2... 等 3 条

代谢工程 Euphorbia lathyrisbutyrospermollaticifersoxidosqualene cyclasestriterpene synthases Saccharomyces cerevis... Saccharomyces cerevis... Saccharomyces cerevis...

Characterization of CYP71AX36 from Sunflower (Helianthus annuus L., Asteraceae)

Scientific Reports · 2019 · 10.1038/s41598-019-50520-6 · 含路线图 · 有原文

核心问题:鉴定并表征向日葵中催化costunolide C14位羟基化的细胞色素P450酶CYP71AX36,为倍半萜内酯的结构修饰提供新的酶工具。

关键发现:CYP71AX36在酵母中将costunolide转化为14-羟基costunolide,产物保留时间5.6 min,[M+H]+=249.2,ΔRT=9.6 min 等 2 条

代谢工程 14-hydroxycostunolideCYP71AX36Helianthus annuusSesquiterpene lactones 酿酒酵母 (Saccharomyces c... 本氏烟草 (Nicotiana benth... 酿酒酵母 (Saccharomyces c...

Development of screening methods for functional characterization of UGTs from Stevia rebaudiana

Scientific Reports · 2020 · 10.1038/s41598-020-71746-9 · 含路线图 · 有原文

核心问题:甜菊醇糖苷生物合成途径中UGT的功能大多未知,缺乏简便的功能表征方法。

关键发现:UGT76G1在烟草中成功表达,分子量约77 kDa 等 7 条

代谢工程 Nicotiana benthamianaStevia rebaudianaUGTglycosylationsteviol glycosidestransient expression Nicotiana benthamiana Nicotiana benthamiana Nicotiana benthamiana

Characterization of a vacuolar importer of secologanin in Catharanthus roseus

Communications Biology · 2024 · 10.1038/s42003-024-06624-5 · 含路线图 · 有原文

核心问题:长春花单萜吲哚生物碱(MIA)生物合成中,secologanin从细胞质转运至液泡的分子机制尚不清楚,需要鉴定和表征负责该步骤的转运蛋白。

关键发现:在Little Delicata(LD)和Pacifica White(PW)两个品种中,VIGS沉默CrMATE1分别使转录水平降低73%和80% 等 7 条

代谢工程 Catharanthus roseusMATE transportermonoterpenoid indole alkaloidsecologaninvacuolar import Catharanthus roseus Xenopus laevis oocyte Nicotiana benthamiana

Construction of a single-cell transcriptome atlas for Pogostemon cablin embryos reveals PcNAC048 as a dual regulator coordinating lateral root morphogenesis and patchouli alcohol biosynthesis

Communications Biology · 2025 · 10.1038/s42003-025-09434-5 · 含路线图 · 有原文

核心问题:构建广藿香体细胞胚单细胞转录组图谱,解析胚胎细胞分化轨迹,并揭示同时调控侧根发育和广藿香醇生物合成的关键转录因子PcNAC048。

关键发现:通过单细胞RNA测序对广藿香球形体细胞胚(GSE)和子叶形体细胞胚(CSE)进行分析,分别获得14,202和14,444个高质量细胞,鉴定出12个细胞簇及8种已知细胞类型。拟时分析显示顶端分生组织细胞可分化为表皮细胞,并筛选出13个转录因子。其中PcNAC048(Pat_B16G144500)... 等 4 条

代谢工程 NAC转录因子体细胞胚胎发生侧根发育单细胞RNA测序广藿香广藿香醇生物合成 Pogostemon cablin (广藿香) Pogostemon cablin (广藿香) Arabidopsis thaliana ...

Methyl jasmonate induction of tanshinone biosynthesis in Salvia miltiorrhiza hairy roots is mediated by JASMONATE ZIM-DOMAIN repressor proteins

Scientific Reports · 2016 · 10.1038/srep20919 · 含路线图 · 有原文

核心问题:解析茉莉酸甲酯(MJ)诱导丹参毛状根中丹参酮生物合成的分子调控机制,特别是JAZ家族抑制蛋白在其中的作用。

关键发现:SmJAZ3和SmJAZ9在MJ处理后1小时表达量分别达到峰值,约为对照的6倍和8倍。过表达SmJAZ3使丹参酮产量降至0.077 mg/g DW(对照为1.37 mg/g DW),降低94% 等 3 条

代谢工程/植物次生代谢 JASMONATE ZIM-DOMAINSalvia miltiorrhizahairy rootsmethyl jasmonaterepressor proteinstanshinone biosynthesis Salvia miltiorrhiza h... Salvia miltiorrhiza h... Salvia miltiorrhiza h...