菊科植物鼠李糖基转移酶(RhaTs)的进化保守性与N端氨基酸对其催化活性的关键作用

本研究通过基因组共线性分析，揭示了菊科植物菊花(Chrysanthemum morifolium)、薇甘菊(Mikania micrantha)和甜叶菊(Stevia rebaudiana)中鼠李糖基转移酶(RhaTs)的进化保守性特征。研究人员发现甜叶菊SrRhaT存在54-56个氨基酸缺失，并通过5'RACE技术证实其为天然短转录本。实验证实N端氨基酸对RhaTs催化黄酮-7-O-葡萄糖苷(flavone-7-O-glucoside)的活性至关重要，截短蛋白完全丧失功能。该发现为解析菊科植物类黄酮(flavonoid)多样性提供了新视角。

　　

这项研究揭开了菊科植物鼠李糖基转移酶(Rhamnosyltransferases, RhaTs)的进化奥秘。通过比较菊花(C. morifolium)、薇甘菊(M. micrantha)和甜叶菊(S. rebaudiana)的基因组，研究者发现甜叶菊的SrRhaT比另外两个物种短了54-56个氨基酸，5'末端快速扩增技术(5'RACE)证实这是天然存在的截短变异体。

有趣的是，这些酶对底物的偏好性大相径庭：薇甘菊MmRhaT和菊花CmRhaT特别青睐黄酮-7-O-葡萄糖苷(flavone-7-O-glucoside)，而甜叶菊SrRhaT却对黄酮(flavone)和黄酮醇糖苷(flavonol glucoside)兴趣缺缺。更关键的是，当研究人员把CmRhaT和MmRhaT的N端截短（从第二个起始密码子开始翻译），这些酶就完全罢工了——这证明N端氨基酸就像酶的"启动开关"，对催化活性不可或缺。

通过在本氏烟(N. benthamiana)中瞬时表达MmRhaT，研究者还发现它对槲皮素-3-O-葡萄糖苷(quercetin-3-O-glucoside)有超强催化活力。这与薇甘菊花朵中高含量的芦丁(rutin，即槲皮素-3-O-芸香糖苷)完美吻合，暗示MmRhaT可能是花朵中类黄酮合成的关键玩家。这些发现不仅解开了菊科植物"调色盘"的分子秘密，也为定向改造植物活性成分提供了新靶点。