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SmbHLH53は、ジャスモネートシグナル伝達に関連しており、サルビアミルティホルヒザのサルビア酸B生合成経路の酵素遺伝子の調節に二重の役割を果たしていることが明らかになった
SmbHLH53 is relevant to jasmonate signaling and plays dual roles in regulating the genes for enzymes in the pathway for salvianolic acid B biosynthesis in Salvia miltiorrhiza.
PMID: 32593720 DOI: 10.1016/j.gene.2020.144920.
抄録
基本的らせん-ループ-らせん(bHLH)転写因子は、二次代謝を含む無数の制御過程で重要な役割を果たしている。本研究では、サルビア・ミルティオルリヒザを用いて、bHLHファミリーメンバーをコードするSmbHLH53を単離し、特徴付けた。この遺伝子の発現は、傷やジャスモン酸メチルを含む複数のホルモンによって有意に誘導され、転写レベルは葉と根で最も高かった。系統解析の結果、SmbHLH53は、ジャスモネート（JA）応答の負の調節因子であるAtbHLH17およびAtbHLH13にクラスターを形成し、核および細胞膜に局在していることが明らかになった。酵母の二本鎖および二分子蛍光相補性アッセイにより、SmbHLH53はSmbHLH37とのホモ二量体およびヘテロ二量体を形成していることが示された。また、SmbHLH53は、JAシグナル経路のコアメンバーであるSmJAZs1/3/8とSmMYC2の両方と相互作用している。意外なことに、SmbHLH53の過剰発現は、トランスジェニック植物におけるロスマリン酸およびサルビアノール酸Bの濃度に有意な影響を与えないことに注目した。酵母ワンハイブリッドアッセイの結果、SmbHLH53はフェノール酸合成経路の酵素の主要遺伝子であるSmTAT1、SmPAL1、Sm4CL9のプロモーターに結合していることが明らかになった。一過性の転写活性を調べたところ、SmbHLH53 は SmTAT1 のプロモーターを抑制し、Sm4CL9 のプロモーターを活性化することが明らかになった。このように、SmbHLH53はSal B生合成経路の酵素遺伝子の制御に二重の役割を果たしている可能性があることが明らかになった。
Basic helix-loop-helix (bHLH) transcription factors play essential roles in myriad regulatory processes, including secondary metabolism. In this study with Salvia miltiorrhiza, we isolated and characterized SmbHLH53, which encodes a bHLH family member. Expression of this gene was significantly induced by wounding and multiple hormones, including methyl jasmonic acid; transcript levels were highest in the leaves and roots. Phylogenetic analysis indicated that SmbHLH53 clusters withAtbHLH17 and AtbHLH13, two negative regulators of jasmonate (JA) responses, and is localized in the nucleus and cell membrane. Yeast two-hybrid and bimolecular fluorescent complementation assays indicated that SmbHLH53 forms a homodimer as well as a heterodimer with SmbHLH37. It also interacts with both SmJAZs1/3/8 and SmMYC2, the core members of the JA signal pathway. Unexpectedly, we noted that overexpression of SmbHLH53 did not significantly influence the concentrations of rosmarinic acid and salvianolic acid B in transgenic plants. Results from yeast one-hybrid assays showed that SmbHLH53 binds to the promoters of SmTAT1, SmPAL1, and Sm4CL9, the key genes for enzymes in the pathway for phenolic acid synthesis. Assays of transient transcriptional activity demonstrated that SmbHLH53 represses the promoter of SmTAT1 while activating the promoter of Sm4CL9. Thus, the present work revealed that SmbHLH53 may play dual roles in regulating the genes for enzymes in the pathway for Sal B biosynthesis.
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