Methyl jasmonate promote protostane triterpenes accumulation by up-regulating the expression of squalene epoxidasers in Alisma orientale
- 作者
- Rong Tian, Wei Gu, Yuchen Gu, Chao Geng, Fei Xu, Qianan Wu, Jianguo Chao, Wenda Xue, Chen Zhou, Fan Wang
- 单位
- College of Pharmacy, Nanjing University of Chinese Medicine
- 杂志
- Scientific Reports（2019）
- DOI
- 10.1038/s41598-019-54629-6
- 所属领域
- 代谢工程
- 关键词
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解决的核心问题
原萜烷型三萜类化合物在泽泻中含量低、分布局限，难以化学合成，需要解析其生物合成关键酶（鲨烯环氧酶）及MeJA调控机制，为通过诱导或工程手段提高产量提供依据。
研究策略
克隆泽泻鲨烯环氧酶基因AoSE1/AoSE2，进行原核表达和体外酶活鉴定，制备特异性抗体进行免疫检测，结合HPLC分析不同生长阶段和MeJA处理下基因表达、蛋白表达与代谢产物积累的相关性。
研究路线图
核心内容
该研究首次从泽泻中克隆并功能表征了鲨烯环氧酶基因AoSE1和AoSE2，通过原核表达和体外酶活鉴定证实两者均能催化鲨烯生成2,3-氧化鲨烯，其中AoS2催化活性更强。在此基础上制备特异性抗体，结合HPLC分析建立了基因表达、蛋白积累与代谢产物含量的关联检测体系。MeJA处理后，AoSE1和AoSE2转录水平在第3天分别上调5.84倍和15.93倍，蛋白水平分别上调3.53倍和7.57倍，随后2,3-氧化鲨烯和alisol B 23-acetate含量在第4天分别增加1.96倍和2.53倍。块茎中AoS蛋白水平最高，alisol B 23-acetate含量在11月底达到峰值，为10月初的2.4倍，统计结果显示AoSE表达与该产物含量呈正相关。这些结果表明AoSE1和AoSE2是原萜烷型三萜生物合成的关键调控节点，MeJA通过上调这两个基因的表达促进目标产物的积累，为利用诱导策略或基因工程手段提高泽泻活性三萜产量提供了明确靶点。
创新点
首次从泽泻中克隆并功能表征两个鲨烯环氧酶基因；建立了基于抗体的免疫检测方法；证实MeJA通过上调AoSE1/AoSE2表达促进原萜烷型三萜积累。
研究对象（2）
| 底盘细胞 | 代谢通路 | 基因 | 蛋白 | 功能 | 说明 |
|---|---|---|---|---|---|
| Alisma orientale | 原萜烷型三萜生物合成（MVA途径下游） | AoSE1 | AoS1 | 催化 | 鲨烯环氧酶，催化鲨烯生成2,3-氧化鲨烯；在块茎中高表达，受MeJA诱导上调 |
| Alisma orientale | 原萜烷型三萜生物合成（MVA途径下游） | AoSE2 | AoS2 | 催化 | 鲨烯环氧酶，催化鲨烯生成2,3-氧化鲨烯；催化活性强于AoS1；在块茎中高表达，受MeJA诱导上调 |
关键发现
- 克隆并鉴定了泽泻的两个鲨烯环氧酶基因AoSE1 (KU856661) 和 AoSE2 (KU856662)。体外酶活测定表明AoS1和AoS2均能催化鲨烯生成2,3-氧化鲨烯，其中AoS2催化活性更强。MeJA处理后，AoSE1和AoSE2转录水平在第3天分别上调5.84倍和15.93倍，蛋白水平分别上调3.53倍和7.57倍
- 2,3-氧化鲨烯和alisol B 23-acetate含量在第4天分别增加1.96倍和2.53倍。块茎中AoS蛋白水平最高，生长过程中alisol B 23-acetate含量在11月底最高，为10月初的2.4倍。统计分析显示AoSE表达与alisol B 23-acetate含量呈正相关。
研究结论
AoSE1和AoSE2是泽泻原萜烷型三萜生物合成的关键调控点，MeJA通过上调AoSE1和AoSE2表达促进这些化合物的积累。