Кумарин-специфичная пренилтрансфераза катализирует ключевую биосинтетическую реакцию образования фуранокумаринов у петрушки

Фуранокумарины представляют собой подсемейство кумариновых соединений, обладающих важными защитными свойствами против патогенов и насекомых, а также выполняющих аллелопатические функции у растений. Фуранокумарины подразделяются на две подгруппы в зависимости от взаимного расположения фуранового кольца и лактонной структуры: линейные производные псоралена и угловые производные ангелицина. Тип фуранокумарина определяется положением пренилирования умбеллиферона — общего предшественника всех фуранокумаринов — по атомам C6 или C8, что приводит соответственно к образованию производных псоралена или ангелицина. В настоящей работе мы идентифицировали мембраносвязанную пренилтрансферазу PcPT из петрушки (Petroselinum crispum) и охарактеризовали свойства продукта соответствующего гена. Экспрессия PcPT в различных тканях петрушки повышается под воздействием ультрафиолетового облучения, что сопровождается увеличением продукции фуранокумаринов. Этот фермент обладает строгой субстратной специфичностью к умбеллиферону и диметилаллилдифосфату и выраженным предпочтением положения C6 в пренилированном продукте — деметилсуберозине, что приводит к образованию линейных фуранокумаринов. Производное, пренилированное по C8, — остенол — также образуется, но в значительно меньшей степени. В растении белок PcPT направляется в пластиды. Введение PcPT в продуцирующее кумарины растение Ruta graveolens усиливало потребление эндогенного умбеллиферона. Экспрессия PcPT и гена 4-кумароил-КоА-2′-гидроксилазы в Nicotiana benthamiana, не продуцирующей фуранокумарины, приводила к образованию деметилсуберозина, что указывает на возможность восстановления продукции фуранокумаринов с помощью метаболической инженерии. Полученные результаты показывают, что одна пренилтрансфераза, такая как PcPT, открывает путь к образованию линейных фуранокумаринов у петрушки, но в других растениях может также катализировать синтез остенола — первого промежуточного соединения, специфически вовлечённого в путь биосинтеза угловых фуранокумаринов.