MAPK3-MYB36-ARF1 模塊調(diào)控丹參酮生物合成的分子機(jī)制

丹參（Salvia miltiorrhiza）作為傳統(tǒng)中藥，其活性成分丹參酮（如隱丹參酮、丹參酮 IIA 等）具有顯著的心血管保護(hù)及抗炎、抗腫瘤作用，但天然含量極低。近日，一項發(fā)表在《Plant Signaling & Behavior》的研究揭開了關(guān)鍵調(diào)控機(jī)制 ——MAPK3-MYB36-ARF1 分子模塊，為提高丹參酮含量指明了新方向！

構(gòu)建 SmARF1 過表達(dá)載體，通過發(fā)根農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化獲得丹參毛狀根株系，采用 HPLC 定量分析丹參酮含量，SmARF1 過表達(dá)株系中，隱丹參酮（CT）、二氫丹參酮 I（DT）、丹參酮 I（T I）、丹參酮 IIA（T IIA）及總丹參酮（TTA）含量較野生型顯著升高，證實 SmARF1 為丹參酮生物合成的正向調(diào)控因子。

SmMYB36：雙重角色的「分子開關(guān)」

生物信息學(xué)預(yù)測 SmARF1 啟動子區(qū) MYB 結(jié)合位點，利用電泳遷移率變動實驗（EMSA）驗證 SmMYB36 與啟動子的結(jié)合活性。SmARF1 啟動子區(qū)存在 4 個 MYB 結(jié)合位點，EMSA 實驗表明 SmMYB36 可在體外特異性結(jié)合該啟動子。LCI 實驗證實SmMAPK3 與 SmMYB36在植物體內(nèi)存在互作；Dual-LUC 結(jié)果顯示，SmMYB36 單獨抑制 SmARF1 啟動子活性，而與 SmMAPK3 共表達(dá)時可顯著增強(qiáng)啟動子活性。

轉(zhuǎn)錄組學(xué)佐證調(diào)控網(wǎng)絡(luò)

比較 SmMYB36 過表達(dá)株系與野生型中 SmARF1 的 mRNA 表達(dá)水平，SmMYB36 過表達(dá)導(dǎo)致 SmARF1 轉(zhuǎn)錄水平下降，而 SmMAPK3 的存在可逆轉(zhuǎn)該抑制效應(yīng)，表明三者形成動態(tài)調(diào)控模塊。盡管 SmMYB36 在單獨作用時抑制 SmARF1 表達(dá)，但其與 SmMAPK3 的互作可恢復(fù)正調(diào)控功能，解釋了前期研究中 SmMYB36 對丹參酮的促進(jìn)作用。

研究意義

本研究提出了MAPK3-MYB36-ARF1 級聯(lián)調(diào)控模型 ——SmMAPK3 與 SmMYB36 互作后，通過解除 SmMYB36 對 SmARF1 的轉(zhuǎn)錄抑制，激活丹參酮生物合成通路。揭示了 MAPK 信號通路與轉(zhuǎn)錄因子協(xié)同調(diào)控次生代謝的新機(jī)制，豐富了丹參酮合成的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)認(rèn)知；為基因編輯（如增強(qiáng) SmMAPK3-SmMYB36 互作效率）和代謝工程改造提供了精準(zhǔn)靶點，有望通過生物技術(shù)手段定向提升丹參酮產(chǎn)量。

參考文獻(xiàn)

Xie YF, Liu H. MAPK3-MYB36-ARF1 module regulates the tanshinone formation in
Salvia miltiorrhiza. Plant Signaling & Behavior, 2024, 19(1): e2391659.