DAP-seq助力揭示MYC2轉錄因子調控銀杏萜內酯生物合成的分子機制
銀杏萜內酯是銀杏中重要的天然藥用活性成分，具有抗血栓、抗炎、治療心腦血管疾病和預防阿爾茨海默病等藥理活性，也是血小板活化因子的強拮抗劑。萜內酯在銀杏中的含量極低，難以滿足醫藥行業的需求，限制了銀杏產業的發展和臨床應用。因此，弄清銀杏萜內酯基因調控網絡，可為培育高萜內酯含量銀杏優良品種提供作用靶點和理論基礎。
原文鏈接：https://doi.org/10.1093/hr/uhae228
2024年8月9日，Horticulture Research在線發表了長江大學許鋒教授課題組題為The transcription factor MYC2 positively regulates terpene trilactone biosynthesis through activating GbGGPPS expression in Ginkgo biloba的研究論文，該研究借助DAP-seq技術揭示了MYC2轉錄因子通過激活銀杏中GbGGPPS的表達正向調控萜內酯生物合成的分子機制。
本研究從銀杏中分離鑒定到2個定位在細胞核中的MYC2轉錄因子——GbMYC2_4和GbMYC2_5，它們受到MeJA的誘導并與銀杏萜內酯含量顯著正相關。過表達GbMYC2_4和GbMYC2_5的轉基因擬南芥根長敏感性分析實驗顯示GbMYC2_4和GbMYC2_5對MeJA具有強敏感性，表明GbMYC2_4和GbMYC2_5是JA信號中關鍵的調控節點。在銀杏中過表達GbMYC2_4和GbMYC2_5提高了萜內酯含量，并上調了GGPPS等多個萜內酯合成途徑中關鍵酶基因的表達。
隨后作者對GbMYC2_4進行了DAP-seq實驗，兩個重復分別鑒定到72763和66045個peak，交集peak數量為44565，motif分析結果鑒定到了結合基序G-box（GCACGTGC）。并發現GbMYC2_4靶向結合GbGGPPS的啟動子區域，并通過酵母單雜交、EMSA和雙熒光素酶報告實驗表明GbMYC2_4和GbMYC2_5能夠選擇特異性結合GbGGPPS啟動子中的G-box基序并激活GbGGPPS表達，且GbMYC2_5偏向結合鄰近區域A/T富集的G-box。
隨后作者對GbMYC2_4進行了DAP-seq實驗，兩個重復分別鑒定到72763和66045個peak，交集peak數量為44565，motif分析結果鑒定到了結合基序G-box（GCACGTGC）。并發現GbMYC2_4靶向結合GbGGPPS的啟動子區域，并通過酵母單雜交、EMSA和雙熒光素酶報告實驗表明GbMYC2_4和GbMYC2_5能夠選擇特異性結合GbGGPPS啟動子中的G-box基序并激活GbGGPPS表達，且GbMYC2_5偏向結合鄰近區域A/T富集的G-box。
圖1. 鑒定GbMYC2_4在全基因組的結合位點和基序
圖2. GbMYC2_5可特異性與G-box結合，介導銀杏中GbGGPPS的表達
圖2. GbMYC2_5可特異性與G-box結合，介導銀杏中GbGGPPS的表達
此外，通過酵母雙雜交和BiFC實驗發現GbMYC2_4和GbMYC2_5能分別與GbJAZ1/2/3/4/6/7和GbJAZ1/2/3/4/7相互作用；進一步的實驗表明，GbMYC2_4與JAZ互作的結構域在N端、GbMYC2_5與JAZ互作的結構域在N端和C端，而Jas結構域是JAZ能夠與MYC2互作的關鍵結構域。本研究提出了JA介導的GbJAZ-GbMYC2-GbGGPPS模塊調控銀杏萜內酯生物合成的分子模型，揭示了MeJA誘導銀杏中萜內酯積累的分子機制，豐富了萜類化合物生物合成的調控網絡，為通過基因工程提高銀杏中萜內酯含量提供了研究基礎和靶基因。
圖3. GbJAZ-GbMYC2-GbGGPPS模塊調控銀杏萜內酯生物合成的分子模型
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