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王国栋研究组在植物NAD补救合成途径解析和进化研究方面取得新进展

  NAD (尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸) 作为电子传递载体(辅酶)参与众多的氧化还原反应而为广大研究人员所熟知。在植物NAD补救合成途径中(Preiss-Handler途径),特异性存在尼克酸(nicotinateNA)和多种NA的衍生物(糖基化,甲基化等),但迄今为止,关于NA衍生物在植物代谢中的分子机制及其生理功能尚未有报道。 

 

  中国科学院遗传与发育生物学研究所王国栋研究组前期的研究表明NAO-位糖基化修饰可能保护植物细胞免受种子萌发过程中NA过度积累所造成的毒害,而且NAOGT活性是在十字花科植物进化过程中才逐渐获得,NAOGT活性的获得为植物适应环境提供选择优势(Li et al., Plant Cell, 2015)。最近,王国栋研究组发现在拟南芥是一类新型的N-甲基转移酶(NANMTAt3g53140编码)负责尼克酸N-甲基化化合物(又名葫芦巴碱)的生成,同时尼克酸N-甲基化修饰时植物解毒NA的另外一种形式。全面的进化和生化分析结果表明,这类新型的尼克酸N-甲基转移酶的功能来自参与植物木质素生物合成途径的COMT(咖啡酸O-甲基转移酶)基因的复制和功能分化。植物原始的COMT还保留微弱的NANMT活性,表明在植物漫长的进化过程中,NANMT活性的获得促成Preiss-Handler途径在陆生植物基因组得以保留的一个重要原因。 

 

  该研究成果于2017522日在线发表于Plant PhysiologyDOI10.1104/pp.17.00259)上。王国栋研究组的李伟博士,张凤霞博士和吴然然博士为该文章的共同第一作者。该项目得到了国家自然科学基金委、科技部973项目和植物基因组学国家重点实验室的资助。 

 

1. 陆生植物NANMT生化功能鉴定和进化轨迹分析。