基于转录组数据挖掘的堇菜属植物隐蔽堇菜新型环肽（Cyclotides）及其天冬酰胺内肽酶（AEP）的生物合成机制研究

（编辑推荐）本研究通过Viola inconspicua根茎转录组从头组装，鉴定出68种新型环肽（Cyclotides）和40种天冬酰胺内肽酶（AEP），其中2种具肽链连接酶活性（PALs）。研究揭示了6种环肽前体基因结构，并通过理化特性与系统发育分析预测其生物活性，为环肽在农业和医药领域的应用提供新资源。

　　

亮点

• 首次在V. inconspicua中系统鉴定68种新型环肽（Cyclotides），其中31种根特异性、19种茎特异性

• 发现6种环肽前体（CP）基因架构，揭示组织特异性表达模式

• 从40种AEP中筛选出2种潜在肽链天冬酰胺连接酶（PALs），其同源模型与V. yedoensis的VyPAL2高度相似

转录组组装与分析

本研究对NCBI数据库（SRX5449452等6个样本）的V. inconspicua根茎RNA-seq数据进行de novo组装。经Trinity拼接后获得根组织1,390,312条、茎组织448,772条转录本，BUSCO评估显示核心基因完整性达89.2%。通过隐马尔可夫模型（HMM）筛选，共鉴定出68条新型环肽序列，其前体基因呈现N端信号肽-前导序列-环肽域-CTR的典型结构。

讨论

环肽（Cyclotides）因其环胱氨酸结（CCK）拓扑结构具有超强稳定性，在抗菌和抗肿瘤领域潜力巨大。本研究通过转录组挖掘克服传统质谱（MS）法的低丰度检测瓶颈，发现V. inconspicua中环肽数量（68种）远超既往报道的kalata S等6种。特别值得注意的是，预测的PALs与已鉴定的VyPAL2活性位点高度保守，为后续酶机制研究奠定基础。

结论

本研究不仅扩充了堇菜科环肽资源库，更通过CP基因架构分析和PALs结构预测，为环肽生物合成通路解析提供新视角。发现的组织特异性环肽及其潜在生物活性，将推动其在作物保护与药物开发中的应用探索。