CYP98A22 — 3′-гидроксилаза фенольных эфиров, специализированная в биосинтезе хлорогеновой кислоты, как новый инструмент для повышения концентрации фуранокумаринов у Ruta graveolens

ВВЕДЕНИЕ: Фуранокумарины — молекулы с доказанными терапевтическими свойствами, которые продуцируются лишь у небольшого числа лекарственных растений, включая Ruta graveolens. In vivo эти молекулы выполняют защитную функцию против нападения фитофаговых насекомых. Фуранокумарины относятся к семейству фенилпропаноидов, а их биосинтетический путь начинается с p-кумароил-КоА. Ферменты семейства цитохрома P450 CYP98A широко описаны как ароматические метагидроксилазы различных субстратов, включая производные p-кумароиловых эфиров, и участвуют в синтезе кумаринов, таких как скополетин. У растений, продуцирующих фуранокумарины, эти ферменты катализируют реакцию непосредственно после точки разветвления с биосинтетическим путем фуранокумаринов и могут косвенно влиять на их синтез. РЕЗУЛЬТАТЫ: В данной работе описаны клонирование и функциональная характеристика первого гена, кодирующего CYP98A, выделенного из R. graveolens. С использованием Nicotiana benthamiana в качестве гетерологичной системы экспрессии показано, что этот фермент присоединяет 3-гидроксильную группу к производным p-кумароиловых эфиров, но эффективнее превращает p-кумароилхинат в хлорогеновую кислоту, чем метаболизирует p-кумароилшикимат. У растений, подвергнутых воздействию стресса UV-B, наблюдалось повышение уровня экспрессии соответствующего гена. Открытые рамки считывания R. graveolens Cyp98a22 и ортологичного гена Arabidopsis thaliana Cyp98a3 были сверхэкспрессированы в стабильных трансгенных растениях Ruta. Обе серии растений были проанализированы на продукцию скополетина и фуранокумаринов. Детальный анализ показал, что оба гена усиливают продукцию фуранокумаринов, однако CYP98A22, в отличие от CYP98A3, не влияет на биосинтез скополетина. ВЫВОДЫ: Сверхэкспрессия CYP98A22 положительно влияет на концентрацию фуранокумаринов у R. graveolens. Следовательно, этот ген представляет собой ценный инструмент для создания растений с повышенной терапевтической ценностью, которые также могут быть более устойчивыми к phy...