艾叶类黄酮O-甲基转移酶基因家族的鉴定及表达分析

作者：彭赛男; 李宇琨; 罗丹丹; 陈昌婕; 周佳; 李佳怡; 郑佳; 刘大会^*; 苗玉焕^*

来源：药学学报, 2023, 58(04): 1069-1078.

DOI：10.16438/j.0513-4870.2022-1004

• 艾叶
• 类黄酮
• 类黄酮O-甲基转移酶
• 生物信息学
• 表达分析

艾(Artemisia argyi)以叶片入药,为我国常用大宗中药材,主要活性成分为挥发油、黄酮等化合物,具有多种药理活性。目前鉴定到的艾叶黄酮类物质多为氧甲基化修饰,而类黄酮O-甲基转移酶(flavonoid O-methyltransferase, FOMT)是黄酮类化合物氧甲基化修饰的关键酶。为进一步了解FOMT蛋白功能及特性,本研究对艾中FOMT基因家族进行了全基因组的挖掘和鉴定,并进行系统发育、染色体定位、基因序列特征、亚细胞定位预测、蛋白结构、基因结构分析及表达模式的分析和验证。结果表明,在艾的基因组中,共鉴定得到83个FOMT基因,系统发育树显示FOMT基因分为CCoAOMT (caffeoyl CoA O-methyltransferase)亚家族(32个基因)和COMT(caffeic acid O-methyltransferase)亚家族(51个基因)两个亚类。基因序列特征分析显示FOMT编码氨基酸的数目介于70～734 aa,分子质量为25 296.55～34 241.3 Da,等电点为4.51～9.99,与32个CCoAOMT亚家族成员相比,51个COMT亚家族成员中,约1/3的FOMT蛋白为疏水性蛋白, 2/3蛋白为亲水性蛋白。亚细胞定位预测结果显示超过80%的CCoAOMT亚家族成员定位于细胞质, 96%的COMT亚家族成员定位于叶绿体。COMT成员相对CCoAOMT成员motif数较多,且位于N端的motifs变异相对较大,位于C端的motifs相对保守;表达模式分析显示CCoAOMT亚家族成员主要在根中表达,而COMT成员主要在叶片中高量表达;实时荧光定量PCR (quantitative real-time PCR, qRT-PCR)验证了部分FOMT在叶片中优势表达,具有组织表达特异性。本研究对艾叶FOMT基因家族进行鉴定与分析,为进一步深入研究FOMT功能和甲基化黄酮类化合物的生物合成提供理论依据。

• 单位
  湖北中医药大学