Открытие атипичных аминокислотных аммоний-лизаз усиливает производство фенилпропаноидов
Исследователи выявили разнообразную обратную регуляцию ферментов PAL в 14 видах растений, что усиливает биосинтез фенилпропаноидов.
Растения синтезируют различные фенилпропаноиды, которые необходимы для медицины, питательных веществ и биоматериалов, а также выступают значительным глобальным углеродным поглотителем. Фенилпропаноиды в основном происходят из L-фенилаланина (Phe) через действие аминокислотной аммоний-лизазы (PAL), ферментативной активности, которая строго регулируется и ограничивает производство фенилпропаноидов. Однако регуляция ферментов PAL в различных видах растений недостаточно изучена.
Филогенетически ориентированный биохимический скрининг выявил сложную обратную регуляцию ферментов PAL из 14 различных видов растений. Этот скрининг идентифицировал ранее не охарактеризованный клады PAL, названный PALnc (от неклассического), некоторые члены которого показывали обратную активацию p-кумаровой кислоты, кофеевой кислоты и 4-гидроксифенилпировиноградной кислоты in vitro. Временное экспрессирование двух генов PALnc, EgPALnc из Elaeis guineensis и PmPALnc2 из Piper methysticum, в листьях Nicotiana benthamiana привело к повышению содержания фенилпропаноидов, что поддерживалось высокой стабильностью белков PALnc в растениях по сравнению с классическими PAL.
В отличие от этого, переэкспрессия PAL1 (AtPAL1) в стабильных трансгенных линиях Arabidopsis thaliana привела к низкому накоплению белка AtPAL1 и незначительным метаболическим эффектам. Введение EgPALnc привело к высоким уровням белка EgPALnc и гипераккумуляции производных гидроксикинамата. Эти результаты выявляют ранее упущенное разнообразие в регуляции биосинтеза фенилпропаноидов и подчеркивают атипичные PAL в клады PALnc как ценные инструменты для повышения производства фенилпропаноидов в растениях.
