丹參酮是一種二萜醌類化合物，來源于藥用植物丹參(Salvia miltiorrhiza)的根及根莖中。丹參酮具有多種生物活性和藥理作用，為國際上廣泛認(rèn)可的有效治療心腦血管疾病的天然藥物之一。丹參酮的市場需求量大，而丹參的可用資源有限，天然丹參酮的含量低且成分含量不穩(wěn)定。因此，解析外源環(huán)境因子影響丹參酮生物合成的調(diào)控機制成為該領(lǐng)域的研究熱點之一。

前期研究表明，MeJA是促進(jìn)丹參酮生物合成的有效誘導(dǎo)子，目前的關(guān)于茉莉酸(JA)信號調(diào)控丹參酮合成的研究主要集中在JAZ以及與JAZ互作的轉(zhuǎn)錄因子上，還沒有關(guān)于轉(zhuǎn)錄復(fù)合物參與JA調(diào)控丹參酮合成的報道。該課題組前期解析了丹參JAZ家族蛋白在茉莉酸誘導(dǎo)丹參酮和酚酸生物合成中的分工和機制，其中SmJAZ3、SmJAZ4和SmJAZ8作為MeJA誘導(dǎo)丹參酮合成的負(fù)調(diào)控因子(Pei et al. 2018. Journal of Experimental Botany; Ma et al. 2022. Horticulture Research)。SmMYB36作為丹參酮合成的正調(diào)控轉(zhuǎn)錄因子，其N端含有一個與bHLH轉(zhuǎn)錄因子互作的結(jié)構(gòu)域([D/E]Lx2[R/K]x3Lx6Lx3R)，能夠直接與丹參酮生物合成酶基因SmGGPPS1、SmDXS2、SmCPS1的啟動子結(jié)合并促進(jìn)其表達(dá)，并同時通過SmERF6轉(zhuǎn)錄因子間接促進(jìn)丹參酮的合成(Ding et al. 2018. Scientific Reports; Li et al. 2023. Horticulture Research)。

在該研究中，作者首先通過酵母雙雜交篩庫挖掘到與SmJAZ8互作的轉(zhuǎn)錄因子SmMYC2.同時發(fā)現(xiàn)SmJAZ3和SmJAZ4也與SmMYC2存在互作關(guān)系。隨后，該研究發(fā)現(xiàn)SmMYC2是丹參酮生物合成的正向調(diào)控因子，并通過DAP-seq、Y1H、Dual-luc和EMSA實驗證明SmMYC2的靶基因是丹參酮生物合成關(guān)鍵酶基因SmGGPPS1.在此基礎(chǔ)上，作者進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)SmMYB36與SmMYC2存在相互作用，SmMYC2-SmMYB36復(fù)合體能夠協(xié)同促進(jìn)丹參酮的生物合成，且SmMYB36對丹參酮的正向調(diào)控作用部分依賴于SmMYC2的存在。此外，當(dāng)MeJA不存在時，茉莉酸信號抑制子SmJAZ3/4/8通過與SmMYC2互作阻斷復(fù)合體SmMYC2-SmMYB36復(fù)合體的形成，導(dǎo)致SmGGPPS1啟動子活性的降低，從而阻礙了丹參酮的生物合成。當(dāng)MeJA存在時，SmJAZ3和SmJAZ4能夠通過26s蛋白酶體途徑降解，釋放SmMYB36-SmMYC2復(fù)合體來激活SmGGPPS1表達(dá)，從而促進(jìn)了丹參酮的生物合成。

綜上所述，該研究闡明了SmJAZ3/4/8-SmMYC2-SmMYB36模塊在JA信號介導(dǎo)的丹參酮生物合成中的動態(tài)調(diào)控機制(圖1)。為進(jìn)一步構(gòu)建JA信號介導(dǎo)的丹參酮生物合成調(diào)控網(wǎng)絡(luò)奠定了基礎(chǔ)，也為丹參酮高效生物制造提供了有用的工具。

圖1 SmMYC2-SmMYB36復(fù)合體參與JA信號介導(dǎo)的丹參酮生物合成模式圖

該研究得到了國家自然科學(xué)基金(32270278)和大學(xué)生科創(chuàng)項目(S202310712297)的資助。