Uma estratégia integrada para identificar genes responsáveis ​​pela biossíntese de sesquiterpeno em açafrão

Módulo metabólico, padrão de expressão gênica e modelagem PLS foram integrados para identificar precisamente a terpeno sintase responsável pela formação de sesquiterpeno. A caracterização funcional confirmou a viabilidade e sensibilidade desta estratégia. A elucidação da via biossintética do metabólito secundário da planta é crucial para a produção desses compostos com engenharia metabólica. Neste estudo, uma estratégia integrada foi empregada para prever a função do gene da sesquiterpeno sintase (STS) usando açafrão como modelo. A análise paralela dos padrões de expressão gênica e módulos metabólicos estreitou os candidatos em um grupo STS no qual os STSs mostraram um padrão de expressão semelhante. As projeções para estruturas latentes por meio do modelo de mínimos quadrados parciais foram ainda empregadas para estabelecer uma relação clara entre os genes e metabólitos STS candidatos e para prever três STSs (ClTPS16, ClTPS15 e ClTPS14) envolvidos na biossíntese de vários esqueletos sesquiterpênicos. A caracterização funcional revelou que o zingibereno e o β-sesquifelandrene foram os principais produtos do ClTPS16, e o β-eudesmol foi produzido pelo ClTPS15, ambos indicando a precisão da previsão. A caracterização funcional de um STS de controle, ClTPS1, produziu uma pequena quantidade de β-sesquifelandreno, conforme previsto, o que confirmou a sensibilidade da análise do módulo metabólico. Esta estratégia integrada fornece uma metodologia para previsões da função do gene, o que representa uma melhoria substancial na elucidação das vias biossintéticas em plantas não modelos.