AbstractEnt-labdane-related diterpe

Abstract

Ent-labdane-related diterpene (ent-LRD) specialized (i.e. secondary) metabolites of the medicinal plant kalmegh (Andrographis paniculata) have long been known for several pharmacological activities. However, our understanding of the ent-LRD biosynthetic pathway has remained largely incomplete. Since ent-LRDs accumulate in leaves, we carried out a comparative transcriptional analysis using leaf and root tissues, and identified 389 differentially expressed transcripts, including 223 transcripts that were preferentially expressed in leaf tissue. Analysis of the transcripts revealed various specialized metabolic pathways, including transcripts of the ent-LRD biosynthetic pathway. Two class II diterpene synthases (ApCPS1 and ApCPS2) along with one (ApCPS1′) and two (ApCPS2′ and ApCPS2″) transcriptional variants that were the outcomes of alternative splicing of the precursor mRNA and alternative transcriptional termination, respectively, were identified. ApCPS1 and ApCPS2 encode for 832- and 817-amino acids proteins, respectively, and are phylogenetically related to the dicotyledons ent-copalyl diphosphate synthases (ent-CPSs). The spatio-temporal patterns of ent-LRD metabolites accumulation and gene expression suggested a likely role for ApCPS1 in general (i.e. primary) metabolism, perhaps by providing precursor for the biosynthesis of phytohormone gibberellin (GA). However, ApCPS2 is potentially involved in tissue-specific accumulation of ent-LRD specialized metabolites. Bacterially expressed recombinant ApCPS2 catalyzed the conversion of (E,E,E)-geranylgeranyl diphosphate (GGPP), the general precursor of diterpenes to ent-copalyl diphosphate (ent-CPP), the precursor of ent-LRDs. Taken together, these results advance our understanding of the tissue-specific accumulation of specialized ent-LRDs of medicinal importance.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

บทคัดย่อEnt-labdane-related diterpene (ent-LRD) specialized (i.e. secondary) metabolites of the medicinal plant kalmegh (Andrographis paniculata) have long been known for several pharmacological activities. However, our understanding of the ent-LRD biosynthetic pathway has remained largely incomplete. Since ent-LRDs accumulate in leaves, we carried out a comparative transcriptional analysis using leaf and root tissues, and identified 389 differentially expressed transcripts, including 223 transcripts that were preferentially expressed in leaf tissue. Analysis of the transcripts revealed various specialized metabolic pathways, including transcripts of the ent-LRD biosynthetic pathway. Two class II diterpene synthases (ApCPS1 and ApCPS2) along with one (ApCPS1′) and two (ApCPS2′ and ApCPS2″) transcriptional variants that were the outcomes of alternative splicing of the precursor mRNA and alternative transcriptional termination, respectively, were identified. ApCPS1 and ApCPS2 encode for 832- and 817-amino acids proteins, respectively, and are phylogenetically related to the dicotyledons ent-copalyl diphosphate synthases (ent-CPSs). The spatio-temporal patterns of ent-LRD metabolites accumulation and gene expression suggested a likely role for ApCPS1 in general (i.e. primary) metabolism, perhaps by providing precursor for the biosynthesis of phytohormone gibberellin (GA). However, ApCPS2 is potentially involved in tissue-specific accumulation of ent-LRD specialized metabolites. Bacterially expressed recombinant ApCPS2 catalyzed the conversion of (E,E,E)-geranylgeranyl diphosphate (GGPP), the general precursor of diterpenes to ent-copalyl diphosphate (ent-CPP), the precursor of ent-LRDs. Taken together, these results advance our understanding of the tissue-specific accumulation of specialized ent-LRDs of medicinal importance.

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

นามธรรม

แลบเดนไดเทอร์ปีน ( หู คอ จมูก ที่เอนท์ LRD ) เฉพาะ ( เช่นมัธยมศึกษา metabolites ของ KALMEGH พืชสมุนไพร ( ฟ้าทะลายโจร ) มีมานานแล้วที่รู้จักกันสำหรับกิจกรรมทางเภสัชวิทยาหลาย อย่างไรก็ตาม ความเข้าใจของเราของ ENT LRD ร่วมเส้นทางยังไปไม่ครบ ตั้งแต่ใช้ lrds สะสมในใบเราดำเนินการเปรียบเทียบ ลองวิเคราะห์โดยใช้เนื้อเยื่อใบและราก และระบุว่าถ้าแสดงออกแตกต่างกัน transcripts รวม 223 ใบที่ preferentially แสดงออกในเนื้อเยื่อใบ การวิเคราะห์ transcripts พบเฉพาะต่างๆเส้นทางการเผาผลาญ รวมทั้งประวัติของ ENT LRD ร่วมเส้นทางสองแต่ไม่ไดเทอร์ปีนชั้น 2 ( apcps1 และ apcps2 ) พร้อมกับหนึ่ง ( apcps1 School ) และสอง ( apcps2 นั้น apcps2 particle และเพลง ) ตัวแปรที่ถูกผลของทางเลือกและการ splicing ของ precursor ของ particle , ทางเลือกตามลำดับระบุ และเข้ารหัสสำหรับ apcps1 apcps2 832 - 817 กรดอะมิโนโปรตีน ตามลำดับและ phylogenetically เกี่ยวข้องกับ dicotyledons ENT copalyl ไดฟอสเฟต ( ENT แต่ไม่สร้างเสถียรภาพระบบ ) รูปแบบเชิงพื้นที่และเวลาของ ENT LRD สารสะสมและการแสดงออกของยีนชี้ให้เห็นบทบาทที่เคย apcps1 ในทั่วไป ( เช่นหลัก ) การเผาผลาญอาหาร , บางทีอาจจะโดยการให้สารตั้งต้นในการสังเคราะห์ phytohormone จิบเบอเรลลิน ( GA ) อย่างไรก็ตามapcps2 อาจมีส่วนร่วมในการสะสม tissue-specific ของ ENT LRD เฉพาะสาร . bacterially แสดงแนนท์ apcps2 เร่งการแปลง ( e , E , E ) - geranylgeranyl ไดฟอสเฟต ( ggpp ) , สารตั้งต้นชนิดทั่วไปของการใช้ copalyl ไดฟอสเฟต ( ENT CPP ) สารตั้งต้นของกิจการ lrds . ถ่ายด้วยกันผลลัพธ์เหล่านี้ล่วงหน้าความเข้าใจของเราของการสะสม tissue-specific ของผู้เชี่ยวชาญ ENT lrds ของยาสำคัญ