Diosgenin, ein sekundärer Metabolit, der aus der Gattung Dioscorea spp. isoliert wird. Pflanzenfamilie, ist ein unersetzlicher und idealer Ausgangsstoff für die Synthese von Steroidhormon-Medikamenten. Dioscorea zingiberensis ist die weltweit begehrteste und wichtigste pflanzliche Quelle für Steroidhormon-Medikamente.
Brassinosteroide sind eine wichtige Klasse von Phytohormonen, die in allen Pflanzen vorkommen. Diosgenin und Brassinosteroide haben ähnliche Strukturen und Biosynthesewege, die regulatorischen Netzwerke der Biosynthese und des Metabolismus von Diosgenin und Brassinosteroiden in Pflanzen sind jedoch unterschiedlich, was eine weitere Aufklärung ihrer Beziehung erfordert.
Eine Forschungsgruppe hat die Veränderungen im Gehalt an Cholesterin, Campesterol, Diosgenin und Brassinosteroiden in Dioscorea zingiberensis mittels massenspektrometrischer Detektion analysiert. Die Ergebnisse zeigten, dass nach der Behandlung mit Brassinolid bzw. Brassinazol ein gewisses Gleichgewichtsverhältnis zwischen den Gehalten an Diosgenin und Brassinosteroiden bestand. Die Arbeit ist veröffentlicht im Tagebuch Gartenbauforschung.
Durch eine Assoziationsanalyse genomweiter Methylierungs-, Transkriptom- und charakteristischer Metabolitendaten von Dioscorea zingiberensis konnte das Team eine Reihe von Genen und Transkriptionsfaktoren identifizieren, die offenbar am Gleichgewichtsprozess von Diosgenin und Brassinosteroiden beteiligt sind, darunter CAS, CYP90s und B3-ARFs.
Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass CAS und CYP90 möglicherweise einer Hypomethylierung unterliegen, die eng mit ihrer hohen Transkription zusammenhängt. Es wurde gezeigt, dass CAS und CYP90 eine zentrale Rolle bei der Sterolhomöostase von Diosgenin und Brassinosteroiden spielen. Die Ergebnisse dieser Studie liefern überzeugende Beweise für das Gleichgewicht zwischen Diosgenin und Brassinosteroiden.
Diese Arbeit bietet eine neue Perspektive auf das regulatorische Netzwerk der Biosynthese und des Stoffwechsels von Diosgenin und Brassinosteroiden sowie neue Einblicke in die Funktion von Sekundärmetaboliten.
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Zihao Li et al., Genomweite Methylierung, Transkriptom und charakteristische Metaboliten offenbaren das Gleichgewicht zwischen Diosgenin und Brassinosteroiden in Dioscorea zingiberensis, Gartenbauforschung (2024). DOI: 10.1093/hr/uhae056