西南大學與上海交大在青蒿素合成調控研究中取得新進展

2017年12月28日，Journal of Experimental Botany在線發表了西南大學生命科學學院廖志華教授與上海交通大學農業與生物學院唐克軒教授為通訊作者的題為「ARTEMISININ BIOSYNTHESIS PROMOTING KINASE 1 positively regulates artemisinin biosynthesis through phosphorylating AabZIP1」的研究論文。該研究揭示了AaAPK1通過磷酸化AabZIP1，從而正調控黃花蒿中青蒿素的生物合成。

黃花蒿（Artemisia annua）可產生抗瘧疾化合物青蒿素。雖然青蒿素生物合成的轉錄調控已得到廣泛研究，但其翻譯後調控，特別是蛋白質磷酸化的調控機制仍不甚清楚。該研究發現一種SnRK2家族的ABA響應激酶（AaAPK1），其可參與調節青蒿素的生物合成。酵母雙雜交，雙分子熒光互補及pull-down實驗結果顯示，AaAPK1與AabZIP1存在相互作用。ABA、乾旱和NaCl處理可誘導主要在花芽和葉片中表達的AaAPK1。Phos-tag磷酸化蛋白分析表明，AaAPK1可磷酸化其自身和AabZIP1。磷酸化的AaAPK1使得 AabZIP1對青蒿素生物合成基因的轉錄激活活性顯著增強。用Ala37替代AabZIP1中的Ser37顯著抑制了其磷酸化，從而抑制了AabZIP1的轉錄激活活性。過表達AaAPK1使得青蒿素含量及其生物合成基因的表達水平顯著升高。

該文為青蒿素生物合成的翻譯後調控機制提供了新的線索。同時，該研究首次證實AaAPK1激酶基因是青蒿素生物合成代謝工程的關鍵候選基因。

Fig. 1. Phylogeny of the SnRK2 subfamily kinase.

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