Grass Res 前沿 | 谭保才团队发现蔗糖-阿魏酸循环是植物中阿拉伯木聚糖阿魏酰化的关键

文摘   2024-09-06 11:00   江苏  

研究背景

植物细胞壁进化的转变标志着草、谷物和相关物种的出现,这些物种现在覆盖了全球大部分地区。它们坚韧、不易消化的细胞壁源于阿拉伯木聚糖聚合物与独特的阿魏酸残基之间的新交联模式。尽管进行了广泛的研究,但阿魏酸掺入细胞壁的生化机制仍然未知。


研究结果

在这里,我们表明阿魏酸通过意想不到的蔗糖衍生物 3,6-O-二阿魏酰蔗糖(2-阿魏酰-O-α-d-吡喃葡萄糖基-(1′→2)-3,6-O-阿魏酰-β-d-呋喃果糖苷)转移到阿拉伯木聚糖中,由蔗糖阿魏酸循环形成。蔗糖通过从阿魏酰辅酶 A 的顺序转移获得阿魏单元,最初在蔗糖的 O-3 位点,由 BAHD 型蔗糖阿魏酸转移酶家族(玉米中的 SFT1 到 SFT4)催化,然后在 O-6 位点通过阿魏酰蔗糖阿魏酰转移酶 (FSFT) 产生 3,6-O-二阿铁酰蔗糖。玉米的 FSFT 缺陷突变体,杂乱无章的壁 1 (dow1),急剧降低细胞壁阿拉伯木聚糖阿魏酸含量,导致 3-O-阿魏酰蔗糖基(α-d-吡喃葡萄糖基-(1′→2)-3-O-阿魏酰基-β-d-呋喃果糖苷)的积累,并导致细胞壁缺陷的胚胎流产。在体内,同位素标记的阿魏酸残基从 3,6-O-二阿福酰蔗糖转移到细胞壁阿拉伯木聚糖上。这种以前未被认识的蔗糖阿魏酸循环解决了围绕谷物、生物燃料作物和相关 commelinid 物种独特细胞壁特征进化的长期谜团;确定了蔗糖作为阿魏酸基团载体在细胞壁生物合成中的意想不到的作用;并揭示了通过阿魏酸掺入修饰细胞壁聚合物的新范式。

原文链接:

https://www.nature.com/articles/s41477-024-01781-1

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Grass Research 是一本开放获取的期刊,致力于发表关于草类植物科学和相关领域的研究论文、综述、方法和观点性文章。期刊聚焦在自然生态系统或栽培系统中草类植物的生物机理研究以及其与环境和微生物的相互作用,如饲草(包括豆科植物)、草坪草、观赏草、生物能源草;或者可用于提高草类生产力和对生物或非生物胁迫适应性的其他植物,所提供的相关研究信息和方法。本刊由Maximum Academic Press出版,期刊主编由美国罗格斯大学黄炳茹教授担任。目前已被Scopus、CABI等数据库收录。


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