两种无处不在的Aldo-Keto还原酶在Papaver属中支持对吗啡路径演化的一种拼模型
Samuel C Carr1,2, Fasih Rehman1, Jillian M Hagel1,3
1Department of Biological Sciences, University of Calgary, Calgary, AB, Canada.
在Papaver中,氨酸类生物合成的演化涉及基因融合和新功能化. 研究像网红素表酶 (REPI) 这样的酶揭示了片中途径演化的拼模型.
科学领域:
- 植物生物化学 植物生物化学
- 分子进化是分子进化的过程.
- 化学分类学 化学分类学
背景情况:
- 在Papaver物种中,胺类生物合成是复杂的,涉及基因重复,融合,新功能化和删除.
- 一个关键的基因融合事件创造了双功能的酶 - - 网红素表酶 (REPI),这对于片 (Papaver somniferum) 中的吗啡生物合成至关重要.
- 祖先相关的酶,阿尔多-基因减少酶,1,2-脱素还原酶 (DRR) 和编解减少酶 (COR),在从 (S) - 网红素到吗啡的途径中发挥作用.
研究的目的:
- 为了研究莫菲南类生物合成的进化史在Papaver属.
- 了解分子事件和基因融合导致像REPI这样的关键酶.
- 阐明DRR和COR的结构功能关系和它们在路径演变中的作用.
主要方法:
- 对12个Papaver物种的转录组分析.
- 对正义基因进行酶分析,以确定它们的催化活性.
- 对DRR和COR正方体的结构和基质偏好分析进行比较.
主要成果:
- 来自各种Papaver物种的酶催化反应,代表代谢途径的中间状态,支持一个拼接进化模型.
- 导致REPI的基因融合事件被确定为一个关键的进化步骤.
- 结构-功能分析揭示了DRR和COR正义词的功能延迟,解释了它们在路径演变中的作用.
结论:
- 在Papaver中,胺类生物合成的演化是由一个拼接模型的特征,基因融合和新功能化起着重要的作用.
- 了解REPI,DRR和COR等酶的进化轨迹,为植物代谢途径的发展提供了关键的见解.
- 这项研究揭示了植物复杂的二次代谢物产生的进化背后的分子机制.
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