浙江中医药大学开国银教授团队等揭示JAZ9-MYB76复合物介导茉莉酸调控丹参药效物质生物合成的新机制

传统中药丹参（Salvia miltiorrhiza Bunge）是一种唇形科鼠尾草属多年生的草本植物，被广泛应用于治疗心脑血管等疾病，丹参酮和丹酚酸是丹参的主要药效物质，具有多种药理活性。丹参已经成为研究次生代谢物质生物合成及调控的模式药用植物，研究发现茉莉酸甲酯（MeJA）能够同时促进丹参中两大类药效活性成分的生物合成，但具体调控过程及机制仍不甚清楚。因此，深入解析JA信号对丹参药效物质生物合成的调控机制，鉴定关键调控基因，对于提高丹参中药效物质的合成和积累具有重要意义。近年来，开国银教授团队研究发现ERF, bZIP, bHLH及MYB等转录因子家族成员参与调控丹参次级代谢产物的生物合成，如SmERF1L1、SmbZIP1分别正/负调控丹参酮的生物合成（Food Chemistry 2019, 274:368-375；Journal of Experimental Botany 2020,71(19): 5948-5962）；SmERF115，SmMYB1/2及SmJRB1主要正调控丹酚酸的生物合成（Journal of Experimental Botany 2019, 70(1):243-254; Journal of Integrative Plant Biology 2020, 62(11):1688-1702；Horticulture Research 2021, 8(1):10; Industrial Crops and Products 2021,164,113417）, SmbHLH60则负调控丹酚酸的生物合成（Journal of Advanced Research 2022, 42, 205-219）; 而SmMYB98、SmbZIP3则同时促进丹参酮和酚酸类的生物合成（Journal of Advanced Research 2020, 23:1-12；Metabolic Engineering 2022, 73: 82-191）。然而，有关转录因子复合物在丹参活性成分生物合作中的作用机制却报道甚少。

近日，Horticulture Research上线了（Advance Access）浙江中医药大学开国银教授与湖南大学郭新红教授团队合作完成的题为Jasmonic acid regulates the biosynthesis of medicinal metabolites via the JAZ9-MYB76 complex in Salvia miltiorrhiza 的研究论文，揭示了茉莉酸调控丹参药效物质的生物合成方面取得的新进展。

该研究以解析SmJAZ9抑制丹酚酸生物合成的分子机制为切入点，并通过酵母双杂交（Y2H）筛选到其互作蛋白SmMYB76。通过CRISPR/Cas9基因编辑以及过表达等手段发现SmMYB76抑制丹酚酸的生物合成，运用双荧光素酶报告检测（Dual-LUC）、酵母单杂交（YIH）以及凝胶迁移实验（EMSA）等进一步发现SmMYB76能够直接转录抑制SmPAL1、Sm4CL2和SmRAS1基因的表达进而负调控丹酚酸生物合成（图1）。此外，SmMYB76还可抑制丹参酮的生物合成。进一步的研究表明SmJAZ9能够协同SmMYB76抑制靶基因转录并促进SmMYB76转录表达从而抑制丹酚酸合成，而SmJAZ9自身转录水平受到SmMYB76负调控从而形成反馈调节。在JA信号下，SmJAZ9的降解以及SmMYB76转录水平的降低导致对酚酸生物合成的抑制作用减弱进而促进丹酚酸合成，该工作模式可能同样存在于丹参酮生物合成调控（图2）。本研究首次报道了一种新JA介导机制：通过SmJAZ9-SmMYB76复合物协同抑制丹参中丹酚酸和丹参酮生物合成，为深入解析和完善JA信号调控丹参药效物质生物合成的分子机制提供了新见解。

图1 SmMYB76转录抑制SmPAL1，Sm4CL2和SmRAS1

图2 SmJAZ9-SmMYB76介导JA调控丹参药效物质生物合成的工作模型

已毕业联合培养博士研究生刘书灿与浙江中医药大学药学院硕士生高先奎为该论文的并列第一作者，开国银教授和郭新红教授为该论文的共同通讯作者。本研究得到了国家自然科学基金、浙江省科技厅项目及浙江省卫健委项目等的经费资助。

作者介绍

第一作者介绍：

刘书灿，男，湖南大学生物学院博士生（现为助理研究员），主要从事植物次生代谢调控等研究。近期以第一作者身份在Horticulture Research、Journal of Advanced Research等国际期刊发表SCI文章2篇。

第一作者照片

通讯作者介绍：

开国银：教授，博士生导师，国家高层次人才计划领军人才，国家优秀青年科学基金获得者等。主要从事药用植物代谢调控、种质创新及品质评价等研究。近年来带领浙江省“中药生物技术与药效评价”高校高水平创新团队系统开展了丹参等药用活性成分的生物合成及代谢调控研究，并取得了一系列创新成果。以通讯作者（含共同）在国内外SCI期刊如Trends in Biotechnology、Journal of Advanced Research、Chemical Engineering Journal、Metabolic Engineering、New Phytologist、Food Chemistry、Journal of Integrative Plant Biology、Free Radical Biology and Medicine及Journal of Experimental Botany等上发表论文100余篇。

文章链接：

https://doi.org/10.1093/hr/uhad004

转自：“园艺研究”微信公众号

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