遺伝学的およびトランスクリプトーム的証拠はARO10遺伝子が酵母によるベンゼノイド生合成に関与していることを示唆している

Genetic and Transcriptomic Evidences Suggest ARO10 Genes Are Involved in Benzenoid Biosynthesis by Yeast.

• Maria Jose Valera
• Ari Zeida
• Eduardo Boido
• Gemma Beltran
• María Jesús Torija
• Albert Mas
• Rafael Radi
• Eduardo Dellacassa
• Francisco Carrau

抄録

ベンゼノイドは、花や果実、葉に含まれる花や果実の香りに関連する化合物であり、植物のホルモンシグナル伝達に関与しています。これらの分子は、フェニルアンモニアリアーゼ経路によって生成されます。しかし、酵母の中には、芳香族アミノ酸から合成することができるものもありますが、その経路は不明です。このため、酵母のベンゾイド生合成経路を研究するためのモデル微生物となっている。酵母のゲノムによれば、原核細胞で報告されているようなマンデレート経路には、いくつかの酵素が関与していることが提案されている。その中で、ARO10遺伝子産物はベンゾイルホルメート脱炭酸酵素活性を示す可能性がある。この酵素は、ベンジルアルコール形成におけるマンデラート経路の末端でベンゾイルホルメートのベンズアルデヒドへの脱炭酸を触媒する。ARO10の相同遺伝子は、配列決定された2つのH. vineae株から発見された。本研究では、他の9つのH. vineae株を分析し、本種のために設計された特異的なプライマーを用いたPCRにより、ARO10の配列の存在と相同性の割合を検出した。また、定量的PCRにより遺伝子のコピー数を推定した。発酵中のベンジルアルコールの生成とARO10の関係を検証するために、S. cerevisiaeのARO10遺伝子の欠失変異体を用いた。2つのHvARO10パラログを分析し、配列および構造レベルで他のα-ケト酸デカルボキシラーゼと比較した。

Benzenoids are compounds associated with floral and fruity flavours in flowers, fruits and leaves and present a role in hormonal signalling in plants. These molecules are produced by the phenyl ammonia lyase pathway. However, some yeasts can also synthesize them from aromatic amino acids using an alternative pathway that remains unknown. Hanseniaspora vineae can produce benzenoids at levels up to two orders of magnitude higher than Saccharomyces species, so it is a model microorganism for studying benzenoid biosynthesis pathways in yeast. According to their genomes, several enzymes have been proposed to be involved in a mandelate pathway similar to that described for some prokaryotic cells. Among them, the ARO10 gene product could present benzoylformate decarboxylase activity. This enzyme catalyses the decarboxylation of benzoylformate into benzaldehyde at the end of the mandelate pathway in benzyl alcohol formation. Two homologous genes of ARO10 were found in the two sequenced H. vineae strains. In this study, nine other H. vineae strains were analysed to detect the presence and percent homology of ARO10 sequences by PCR using specific primers designed for this species. Also, the copy number of the genes was estimated by quantitative PCR. To verify the relation of ARO10 with the production of benzyl alcohol during fermentation, a deletion mutant in the ARO10 gene of S. cerevisiae was used. The two HvARO10 paralogues were analysed and compared with other α-ketoacid decarboxylases at the sequence and structural level.

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