Биохимический моделист-конструктор

Июль 30, 2022

Главная
Биология
Биохимический моделист-конструктор

Содержание

2. Биохимический моделист-конструктор. 1 этап Образуется «скелет» молекулы - "базовая" структура, на основе которой затем формируются многочисленные
3. Биохимический моделист-конструктор. 2 этап «Декорирование» скелета: метилирование, ацилирование, десатурация, гидроксилирование, гликозилирование. «Декорирование» может кардинально менять биологическую
4. Биохимический моделист-конструктор. 2 этап Ацилтрансферазы. У арабидопсиса – более 50 генов. Ацилтрансферазы вторичного метаболизма у разных
5. Образование алкалоидов. Общий взгляд
6. Образование пирролидиновых, пиперидиновых и пуриновых алкалоидов
7. Образование тропановых алкалоидов
8. Образование пирролизидиновых алкалоидов.
9. Образование акридоновых алкалоидов
10. Образование пуриновых алкалоидов.
11. Образование изохинолиновых алкалоидов. Формирование исходной структуры.
12. Образование изохинолиновых алкалоидов. Формирование «скелетов»
13. Образование изохинолиновых алкалоидов. Протоберберины.
14. Синтез изохинолиновых алкалоидов. Морфинаны
15. Образование сложных индольных алкалоидов. Исходная структура
16. Образование индольных алкалоидов. Формирование «скелетов».
17. Ферменты синтеза алкалоидов. H6H, hyoscyamine 6β-hydroxylase; ODC, ornithine decarboxylase; PMT, putrescine-N-methyltransferase; TR-1, tropinone reductase 1 BBE,
18. Ферменты синтеза алкалоидов. AS, anthranilate synthase; CPR, cytochrome P450 reductase; D4H, desacetoxyvindoline 4-hydroxylase; DAT, acetyl-CoA:4-O-deacetylvindoline 4-O-acetyltransferase;
19. Два пути синтеза ИДФ в растениях: «классический» в цитозоле и «альтернативный» в пластидах.
21. Синтез изопреноидов. Формирование исходных структур («цепочек»)
22. Образование изопреноидов: формирование «скелетов»
23. В образовании вторичных метаболитов участвуют сотни ферментов Синтез изопреноидов: 20 – 30 пренил-трансфераз 100 – 200
24. Синтез фенольных соединений. Схема синтеза ароматических аминокислот
25. Синтез фенольных соединений. Шикиматный путь.
26. «Работа» глифосата связана с нарушением транспорта в хлоропласты ERSP-синтазы
27. Синтез фенольных соединений. Формирование фенилаланина и тирозина
28. Синтез фенольных соединений. Изозимы хоризмат-мутазы
29. Синтез фенилпропаноидов
30. Синтез фенилпропаноидов.
31. Начальные ферменты синтеза фенилпропаноидов Фенилаланин–аммиак-лиаза (ФАЛ, PAL). Первое сообщение – 1961 год (юбилей!), из ячменя, МВ
32. Синтез фенольных соединений. Формирование лигнанов
33. Синтез фенольных соединений: пигменты cinnamate-4- hydroxylase (C4H), chalcone isomerase (CHI), chalcone reductase (CHR), chalcone synthase (CHS),
34. Формирование флавоноидов
35. Синтез фенольных соединений. Формирование флавоноидов
36. Синтез фенольных соединений. Формирование флавоноидов
37. Синтез фенольных соединений. Формирование изофлавоноидов
38. Образование беталаинов
39. Синтез цианогенных гликозидов
40. Образование цианогенных гликозидов
41. Образование цианогенных гликозидов
42. Образование глюкозинолатов
43. «Перекрест» образования глюкозинолатов и цианогенных гликозидов
44. Пример метаболической инженерии – вместо глюкозинолатов – амины…
45. Как появились ферменты вторичного метаболизма? Модель мембранной локализации 3-гидрокси-3метилглутарил-КоА-редуктазы ( HMGR). Белок содержит вариабельный гидрофобный N-концевой
46. Основные метаболические пути образования вторичных метаболитов. Часть I.
47. Основные метаболические пути образования вторичных метаболитов. Часть II.
48. Вторичные метаболизм – дорогое удовольствие…
49. Синтез и накопление вторичных метаболитов как правило, пространственно разделены Внутриклеточное разделение: Синтез: цитозоль, ЭР, пластиды. Накопление:
50. Внутриклеточная локализация синтеза и хранения вторичных метаболитов
51. Места хранения вторичных метаболитов
52. Вторичный метаболизм тонко скоординирован в пространстве и во времени и на уровне интактного растения. Синтез стероидных
53. Аналогично – для хинолизидиновых алкалоидов
54. Локализация синтеза тропановых алкалоидов. PMT (путресцин-N-метил трансфераза) – экспрессия в перицикле корня красавки (A.belladonna) TR-1 (тропинон
55. Локализация синтеза индольных алкалоидов Catharaynthus roseus TDC (триптофан декарбоксилаза) STR-1 (стриктозидин синтаза локализованы в клетках верхнего
56. Локализация синтеза монотерпеновых индольных алкалоидов
57. Локализация синтеза индольных алкалоидов барвинка
58. Метаболизм растительной клетки - причудливое сочетание работы прокариотческих и эукариотических систем Синтез жирных кислот: согласованная работа
59. Два пути синтеза изопреноидов в растениях: «классический» (от архебактерий) в цитозоле и «альтернативный» (от эубактерий) в
60. Пластиды и вакуоли – важнейшие игроки в метаболическом «пасьянсе» Пластиды - «фабрика опасных и энергоемких производств»
61. Тканевая локализация вторичных метаболитов А. Сканирующая электронная микрофотография поверхности листа тимьяна. Круглые структуры - пельтатные железистые
62. Трихомы и железы листа стевии
63. Ультраструктура клеток железки листа стевии
64. Летучие вторичные метаболиты львиного зева и петунии myrcene dimethoxytoluene Время выхода (min) Интенсивность (E)-β-ocimene linalool IS
65. Возможные пути биосинтеза летучих бензоидов и фенилпропаноидов в цветках петунии 2H5 2H5 2H5 2H5 2H5 2H5
66. Свет Пути синтеза бензоидов в цветках петунии ночью и днем Темнота Синтез бензойной кислоты из бензилбензоата
67. Свет Ночью и днем в цветках петунии активизируются различные пути биосинтеза бензоидов Темнота В темноте основной
68. Что сделали в Японии (группа F.Sato) в качестве исходного субстрата использовали дофамин, а в E. coli
69. А затем – уже в дрожжи ввели ген недавно идентифицированной цитохром-Р450-оксидазы (CYP80G2, коритуберин-синтаза) вместе с генами
70. И, наконец… Дополнительная экспрессия в дрожжах генов трех ферментов (NCS, 6OMT, CNMT) из Thalictrum flavum, Papaver
71. Паклитаксел в дрожжах? Пять генов начальных этапов биосинтеза паклитаксела (до образования таксадиен-5α-ацетокси-10β-ола) были введены в Saccharomyces
72. Артемизинин в дрожжах… В Saccharomyces cerevisiae осуществили экспрессию трех генов - аморфадиен синтазы, аморфадиен-оксидазы и цитохром
73. Пока единственный пример полного синтеза растительного вторичного метаболита в бактерии… В E.coli ввели «сборную солянку» генов
74. Зачем нужен вторичный метаболизм растению? Основные точки зрения: Совсем не нужен (вторичные метаболиты – «отходы производства»)
75. Стратегия защиты растения от патогенов. Три круга обороны. Проще всего доказать защитную роль вторичных метаболитов, участвующих
77. ПАТОГЕН системин ферменты терпеноидного метаболизма ФА СК ингибиторы гликаназ, протеиназ пролилгидроксилаза каллозосинтаза летучие терпеноиды цистеиновые протеиназы
78. Фитоалексины – индуцибельные вторичные метаболиты
79. Фитоалексины – индуцибельные вторичные метаболиты
80. Фитоалексины – индуцибельные вторичные метаболиты
81. Фитоалексины – индуцибельные вторичные метаболиты
82. Фитоалексины – индуцибельные вторичные метаболиты
83. Фитоалексины – индуцибельные вторичные метаболиты
84. Фитоалексины – индуцибельные вторичные метаболиты
85. Фитоалексины – индуцибельные вторичные метаболиты
86. Фитоалексины – индуцибельные вторичные метаболиты
87. Фитоалексины – индуцибельные вторичные метаболиты
88. Фитоалексины – индуцибельные вторичные метаболиты
89. А как доказать функции не индуцибельных вторичных метаболитов? Авенацин А1 присутствует только в корнях овса, его
90. Примеры защитных соединений «первого круга» обороны: алкалоиды
91. Примеры защитных соединений «первого круга» обороны: изопреноиды инсектициды: α- и β-пинены, мирцен, камфен, пиретрин-1 аллелопатические свойства:
92. Эфирные масла с антимикробиальной активностью
93. Эфирные масла с антимикробиальной активностью
94. Эфирные масла с антимикробиальной активностью
95. Эфирные масла с антимикробиальной активностью против Helicobacter
96. Эфирные масла чайного дерева
97. Алкалоиды с антимикробиальной активностью против Helicobacter
98. Алкалоиды с антимикробиальной активностью против Helicobacter
99. Алкалоиды с антимикробиальной активностью против Helicobacter
100. Алкалоиды с антимикробиальной активностью против Helicobacter
101. Антивирусная активность эфирных масел Plant source Viruses IC50 (%; ppm) References Herpes simplex virus ( HSV;
102. Примеры защитных соединений «первого круга» обороны: изопреноиды Сесквитерпеноиды: селинен – инсектицид Е-β-фарнезен (паслен) – ферромон тревоги
103. Защитное действие смол. Массовая атака короедов сосны на ствол Pinus contorta. Каждое белое пятно на стволе
104. Примеры защитных соединений «второго круга» обороны: цаногенные гликозиды, глюкозинолаты.
105. Примеры защитных соединений «второго круга» обороны: кумарины, фурокумарины Антимикробное, фунгицидное действие. Наркотическое действие – на земляных
106. Но: постоянное присутствие и биологическая активность не являются достаточным доказательством. Что делать? Один из возможных подходов
107. Но: постоянное присутствие и биологическая активность не являются достаточным доказательством. Что делать? Снятие организменного контроля развития
108. Клетки высших растений in vitro - слабовакуолизированные пролиферирующие клетки с небольшим количестовм пластид
109. Некоторые закономерности синтеза вторичных метаболитов в культуре клеток высших растений Избирательная возможность синтеза метаболитов не получен
110. Клетки высших растений in vitro - гетерогенная популяция соматических клеток Морфологическая - клетки табака в суспензии
111. Вторичный метаболизм в клетках in vitro - синтез изопреноидов Dioscirea deltoidea стероидные гликозиды Panax ginseng, P.
112. Синтез фуростаноловых гликозидов в культуре клеток Dioscorea deltoidea Протодиосцин В клетках диоскореи синтезируются стероидные гликозиды, характерные
113. Экдистероиды Serratula coronata
114. C28 - стероиды
115. а - листья интактного растения б - длительно культивируемая каллусная культура в - молодая каллусная культура,
116. а - листья интактного растения б - длительно культивируемая каллусная культура в - молодая каллусная культура,
117. Женьшень и структура гинзенозидов - тритерпеновых гликозидов даммаранового ряда
118. Cструктура семи основных гинзенозидов Гинзенозиды Rg-группы Гинзенозиды Rb-группы
119. Содержание гинзенозидов в культуре клеток Panax ginseng в трех последовательных субкультивированиях на двух разных средах %
120. Содержание гинзенозидов в цикле выращивания суспензионной культуры клеток Panax japonicus (repens) Общее содержание гинзенозидов Соотношение Rg/Rb
121. Структура стевиол-гликозидов - тетрациклических дитерпеновых гликозидов стевии Стевиозид = R1: Glu R2: Glu- Glu Ребаудиозид А
122. Содержание стевиол-гликозидов в интактных растениях Stevia rebaudiana и культурах in vitro (mg/g) 1. Intact plant 1.
123. Содержание стевиол-гликозидов в миксотрофных каллусных культурах стевии
124. Ультраструктура клеток каллусных культур стевии Миксотрофная каллусная культура Гетеротрофная каллусная культура
126. Скачать презентацию

Слайд 2

Биохимический моделист-конструктор. 1 этап
Образуется «скелет» молекулы - "базовая" структура, на основе

которой затем формируются многочисленные варианты.
Принципы формирования «скелета» различны для разных групп вторичных метаболитов.
Для изопреноидов – формирование гибких цепочек разной длины - 10, 15, 20, 30, 40 атомов углерода (пренилтрансферазы), а затем сворачивание их в разнообразные циклы (циклазы).
Для алкалоидов – формирование гетероциклов за счет конденсации аминоальдегидов и/или аминокетонов, получаемых из аминов (аминооксидазы), которые в свою очередь формируются из аминокислот (декарбоксилазы)

Слайд 3

Биохимический моделист-конструктор. 2 этап
«Декорирование» скелета: метилирование, ацилирование, десатурация, гидроксилирование, гликозилирование.

«Декорирование» может кардинально менять биологическую активность молекулы.
У арабидопсиса в геноме:
Найдено более 300 (!) генов различных изоформ цитохрома Р450. Трансгенные растения арабидопсиса и табака с двумя чужеродными генами «цианогенных» цитохромов синтезировали цианогенные гликозиды.
Найдены гены более 100 диоксигеназ. Диоксигеназы участвуют в биосинтезе алкалоидов, флавонидов, гиббереллинов, этилена. Для них характерна широкая субстратная специфичность - возможность использовать разные субстраты и образовывать несколько продуктов.

Слайд 4

Биохимический моделист-конструктор. 2 этап
Ацилтрансферазы. У арабидопсиса – более 50

генов. Ацилтрансферазы вторичного метаболизма у разных видов структурно близки и имеют консервативный гистидин-содержащий мотив. Структурно они также похожи на ацилтрансферазы первичного метаболизма. Гены ацилрансфераз в арабидопсисе собраны в кластеры на 5 хромосоме, тогда как гены диоксигеназ разбросаны по геному
Метилтрансферазы. O-, C-, N-и S- метилтрансферазы, метилируют флавониды, изопреноиды, алкалоиды, полиамины, поликетиды. C-, N-и S- метилтрансферазы эволюционно не связаны, О-метилтрансферазы представляют одну группу и имеют консервативный SАМ-связывающий мотив.
Гликозилтрансферазы. O-, C-, S- гликозилтрансферазы.

Слайд 5

Образование алкалоидов. Общий взгляд

Слайд 6

Образование пирролидиновых, пиперидиновых и пуриновых алкалоидов

Слайд 7

Образование тропановых алкалоидов

Слайд 8

Образование пирролизидиновых алкалоидов.

Слайд 9

Образование акридоновых алкалоидов

Слайд 10

Образование пуриновых алкалоидов.

Слайд 11

Образование изохинолиновых алкалоидов. Формирование исходной структуры.

Слайд 12

Образование изохинолиновых алкалоидов. Формирование «скелетов»

Слайд 13

Образование изохинолиновых алкалоидов. Протоберберины.

Слайд 14

Синтез изохинолиновых алкалоидов. Морфинаны

Слайд 15

Образование сложных индольных алкалоидов. Исходная структура

Слайд 16

Образование индольных алкалоидов. Формирование «скелетов».

Слайд 17

Ферменты синтеза алкалоидов.
H6H, hyoscyamine 6β-hydroxylase;
ODC, ornithine decarboxylase;
PMT, putrescine-N-methyltransferase;

TR-1, tropinone reductase 1
BBE, berberine bridge enzyme;
CYP80B1, ( S)-Nmethylcoclaurine 3′-hydroxylase;
TYDC, tyrosine decarboxylase.

Слайд 18

Ферменты синтеза алкалоидов.
AS, anthranilate synthase;
CPR, cytochrome P450 reductase;
D4H,

desacetoxyvindoline 4-hydroxylase;
DAT, acetyl-CoA:4-O-deacetylvindoline 4-O-acetyltransferase;
DXS, D-1-deoxyxylulose 5-phosphate synthase;
G10H, geraniol 10-hydroxylase;
SGD, strictosidine β-D-glucosidase;
SLS, secologanin synthase;
STR, strictosidine synthase;
TDC, tryptophan decarboxylase;
T16H, tabersonine 16-hydroxylase.

Слайд 19

Два пути синтеза ИДФ в растениях: «классический» в цитозоле и «альтернативный»

в пластидах.

Слайд 20

Слайд 21

Синтез изопреноидов. Формирование исходных структур («цепочек»)

Слайд 22

Образование изопреноидов: формирование «скелетов»

Слайд 23

В образовании вторичных метаболитов участвуют сотни ферментов
Синтез изопреноидов:
20 – 30

пренил-трансфераз
100 – 200 циклаз
200 – 300 «декорирующих» ферментов
(оксигеназ, гидроксилаз, метил-, гликозил-, ацил-трансфераз)

Слайд 24

Синтез фенольных соединений. Схема синтеза ароматических аминокислот

Слайд 25

Синтез фенольных соединений. Шикиматный путь.

Слайд 26

«Работа» глифосата связана с нарушением транспорта в хлоропласты ERSP-синтазы

Слайд 27

Синтез фенольных соединений. Формирование фенилаланина и тирозина

Слайд 28

Синтез фенольных соединений. Изозимы хоризмат-мутазы

Слайд 29

Синтез фенилпропаноидов

Слайд 30

Синтез фенилпропаноидов.

Слайд 31

Начальные ферменты синтеза фенилпропаноидов
Фенилаланин–аммиак-лиаза (ФАЛ, PAL). Первое сообщение – 1961 год

(юбилей!), из ячменя, МВ ~ 330 kDa, гомотетрамер, Опт. рН ~ 8,8, без кофакторов. Структурно сходна с гистидин-аммиак-лиазой из Pseudomonas putida.
Ряд изоформ. Как минимум две – ФАЛ1 ингибируется кофейной и феруловой кислотами, ФАЛ2 – бензойными кислотами.
Кодируется мультигенным семейством. У Arabidopsis thaliana – 4 гена. Считается растворимым ферментом, однако известны цитоплазматическая и мембрано-связанные изоформы. Предполагается ее ассоциация с гидроксилазой коричной кислоты (С4Н), ассоциированной с ER.
Активируется многими факторами (патогены, УФ).
Для травянистых растений – распространена тирозин-аммиак лиаза (ТАЛ, TAL).
Гидроксилаза коричной кислоты (С4Н, САН). Цитохром-Р450 монооксигеназа. CYP73A1. Известно более 80 цитохром-Р450 семейства CYP73А1, но не все имеют активность С4Н
Мультигенное семейство, Два класса, существенно различающиеся по а-к последовательности, I – для однодольных, II – для двудольных.
Гены клонированы, пробовали их экспрессировать в дрожжах…
Кумарат-СоА-лигаза (4CL). Два класса, I и II. У арабидопсиса – 11 генов, но не все белки проявляют активность. Клонированы, экспрессированы в дрожжах…

Слайд 32

Синтез фенольных соединений. Формирование лигнанов

Слайд 33

Синтез фенольных соединений: пигменты
cinnamate-4-
hydroxylase (C4H),
chalcone isomerase
(CHI),
chalcone reductase
(CHR),
chalcone

synthase
(CHS),
4-coumaroyl:CoA-
ligase (4CL),
dihydroflavonol
4-reductase (DFR),
7,29-dihydroxy, 49-
methoxyisoflavanol
dehydratase (DMID),
flavanone 3-
hydroxylase (F3H),
flavone synthase
(FSI and FSII),
flavonoid 39
hydroxylase (F39H)

Слайд 34

Формирование флавоноидов

Слайд 35

Синтез фенольных соединений. Формирование флавоноидов

Слайд 36

Синтез фенольных соединений. Формирование флавоноидов

Слайд 37

Синтез фенольных соединений. Формирование изофлавоноидов

Слайд 38

Образование беталаинов

Слайд 39

Синтез цианогенных гликозидов

Слайд 40

Образование цианогенных гликозидов

Слайд 41

Образование цианогенных гликозидов

Слайд 42

Образование глюкозинолатов

Слайд 43

«Перекрест» образования глюкозинолатов и цианогенных гликозидов

Слайд 44

Пример метаболической инженерии – вместо глюкозинолатов – амины…

Слайд 45

Как появились ферменты вторичного метаболизма?
Модель мембранной локализации 3-гидрокси-3метилглутарил-КоА-редуктазы ( HMGR).
Белок содержит

вариабельный гидрофобный N-концевой участок (синий), консервативные трансмембранные домены (оранжевые), вариабельные линкерные участки (зеленый и фиолетовый) и консервативный обращенный в цитозоль С-концевой каталитический домен (желтый). Изоформы HMGR, которые определяют синтез вторичных метаболитов после действия элиситоров (сесквитерпеноидных фитоалексинов) отличаются по N-концевому домену и гликозилированы в люмене ЭР.

Слайд 46

Основные метаболические пути образования вторичных метаболитов. Часть I.

Слайд 47

Основные метаболические пути образования вторичных метаболитов. Часть II.

Слайд 48

Вторичные метаболизм – дорогое удовольствие…

Слайд 49

Синтез и накопление вторичных метаболитов как правило, пространственно разделены
Внутриклеточное разделение:
Синтез:

цитозоль, ЭР, пластиды.
Накопление: вакуоль, периплазматическое пространство

Флуоресценция стероидных гликозидов в клетке
Dioscorea deltoidea in vitro

Слайд 50

Внутриклеточная локализация синтеза и хранения вторичных метаболитов

Слайд 51

Места хранения вторичных метаболитов

Слайд 52

Вторичный метаболизм тонко скоординирован в пространстве и во времени и на

уровне интактного растения.

Синтез стероидных гликозидов происходит в листьях в водорастворимой (фуростаноловой) форме.
Транспорт осуществляется по флоэме.
Накопление происходит в эпидермальных тканях листьев и стеблей в фуростаноловой форме, в корневищах – в паренхиме в водонерастворимой спиростаноловой форме
Фуростаноловый и спиростаноловые гликозиды отличаются наличием лишь одного остатка глюкозы, но кардинально - по биологической активности.

Слайд 53

Аналогично – для хинолизидиновых алкалоидов

Слайд 54

Локализация синтеза тропановых алкалоидов.
PMT (путресцин-N-метил трансфераза) –
экспрессия в перицикле корня красавки

(A.belladonna)
TR-1 (тропинон редуказа) – локализация в эндодерме и наружном кортексе корня белены (иммунологический анализ)
H6H (гиосциамин -6β-гидроксилаза) – в перицикле корня белены (иммунологический анализ)
Синтез алкалоидов наблюдается только в кончиках молодых корней
(1 – 3 см)

Слайд 55

Локализация синтеза индольных алкалоидов Catharaynthus roseus
TDC (триптофан
декарбоксилаза)
STR-1 (стриктозидин
синтаза

локализованы в
клетках верхнего и нижнего
эпидермиса листа.
D4H (дезацетоксивиндолин –гидроксилаза
DAT (деацетилвиндолин
4-О-ацетилтрансфераза) – экспрессируются в идиобластах и млечниках листа.
TDC и STR-1 также экспрессируются в в протодерме корня и кортикальных клетках корня вокруг апикальной меристемы.
Синтез идет только в молодых листьях и корнях.

Слайд 56

Локализация синтеза монотерпеновых индольных алкалоидов

Слайд 57

Локализация синтеза индольных алкалоидов барвинка

Слайд 58

Метаболизм растительной клетки - причудливое сочетание работы прокариотческих и эукариотических систем
Синтез

жирных кислот:
согласованная работа многих органелл;
две ацетил-КоА-карбоксилазы:
прокариотческого типа в пластидах,
эукариотического – в цитозоле.

Синтез флавоноидов:
параллельная работа шикиматного пути в пластидах и цитозоле

Синтез изопреноидов ??

Слайд 59

Два пути синтеза изопреноидов в растениях: «классический» (от архебактерий) в цитозоле

и «альтернативный» (от эубактерий) в пластидах.

Моно- сескви- и тритерпеноиды синтезируются по «классическому»
пути в цитозоле клетки
Моно- ди- и тетратерпеноиды - по «альтернативному» в пластидах
Всегда ли?

Слайд 60

Пластиды и вакуоли – важнейшие игроки в метаболическом «пасьянсе»
Пластиды -

«фабрика опасных и энергоемких производств» клетки:
Фотосинтез,
Восстановление нитритов и сульфатов,
Синтез всех жирных кислот,
Синтез аминокислот, пуринов, пиримидинов,
Синтез вторичных метаболитов.

Вакуоли:
Место хранения многих метаболитов, в том числе вторичных (запасающие вакуоли),
Место разрушения метаболитов (литические вакуоли)

Слайд 61

Тканевая локализация вторичных метаболитов

А. Сканирующая электронная микрофотография поверхности листа тимьяна.

Круглые структуры - пельтатные железистые волоски (трихомы), в которых синтезируются моно- и сесквитерпены.
B Световая микрофотография железистого волоска мяты, показанного в продольном сечении. C – субкутикулярное пространство; S, секреторные клетки; St - ножка; B, базальная клетка; E, эпидермальная клетка.
C. Световая микрофотография секреторной полости в листе лимона, показанной в поперечном сечении. L, люмен; Sh, клетки футляра; P, клетки паренхимы.
D. Световая микрофотография смоляного хода в древесине сосны Джеффра, показанной в поперечном сечении X, вторичная ксилема.

Слайд 62

Трихомы и железы листа стевии

Слайд 63

Ультраструктура клеток железки листа стевии

Слайд 64

Летучие вторичные метаболиты львиного зева и петунии
myrcene
dimethoxytoluene
Время выхода (min)
Интенсивность
(E)-β-ocimene
linalool
IS
phenylacetaldehyde
Фенилпропаноиды и бензоиды
Изопреноиды

Слайд 65

Возможные пути биосинтеза летучих бензоидов и
фенилпропаноидов в цветках петунии
2H5
2H5
2H5
2H5
2H5
2H5
2H5
2H5
2H3
2H3

Слайд 66

Свет
Пути синтеза бензоидов в цветках петунии ночью и днем
Темнота
Синтез бензойной кислоты

из бензилбензоата является светозависимым процессом.

Orlova et al. (2006) Plant Cell 18

Слайд 67

Свет
Ночью и днем в цветках петунии активизируются различные пути биосинтеза бензоидов
Темнота
В

темноте основной вклад в формирование бензоидов вносит
путь синтеза, начинающийся не из фенилаланина…

Orlova et al. (2006) Plant Cell 18

Слайд 68

Что сделали в Японии (группа F.Sato)
в качестве исходного субстрата использовали дофамин,

а в E. coli ввели гены моноамин оксидазы (MAO), норкоклуарин синтазы (NCS), норкоклаурин 6-O-метилтрансферазы (6OMT), коклаурин--N-метилтрансферазы (CNMT) и 3’-гидрокси-N-метилкоклаурин-4’-O-метилтрансферазы (4’OMT). В результате в клетках E. coli был получен синтез коклаурина. Важно, что в экспериментах были использованы гены двух изоформ NCS, но только одна из них показала высокий уровень экспрессии в E. coli.

Слайд 69

А затем – уже в дрожжи ввели ген недавно идентифицированной цитохром-Р450-оксидазы

(CYP80G2, коритуберин-синтаза) вместе с генами CNMT и берберин-формирующего энзима (BBE) из Coptis japonica. Трансгенные дрожжи выращивали на среде, содержащей коклаурин, экскретируемый трансгенными клетками E. coli. Показали, что клетки дрожжей содержат магнифлорин и скоулерин. Конечная продуктивность – 55 мг/л (S)-ретикулина, 7,2 мг/л магнифлорина и 8,3 мг/л скоулерина.

Слайд 70

И, наконец…
Дополнительная экспрессия в дрожжах генов трех ферментов (NCS, 6OMT, CNMT)

из Thalictrum flavum, Papaver somniferum и A. thaliana привела к синтезу (S)-скоулерина, (S)-тетрагидроколумбамина и (S)-тетрагидроберберина из (S)-ретикулина. Любопытно, что экспрессия человеческой цитохром-Р450-оксидазы вместе с соответствующей редуктазой привела к формированию из ретикулина салютаридина, показав новую активность введенного фермента…

Слайд 71

Паклитаксел в дрожжах?
Пять генов начальных этапов биосинтеза паклитаксела (до образования таксадиен-5α-ацетокси-10β-ола)

были введены в Saccharomyces cerevisiae. Было показано, что ферменты, кодируемые гетерологичными генами, с успехом используют предшественники синтеза изопреноидов дрожжей. Это привело к образованию в клетках дрожжей таксадиена (1 мг/л) и таксадиен-5α-ола (более 25 мкг/л). Однако биосинтез прерывался на стадии гидроксилирования, осуществляющегося цитохром-Р450-оксидазой THY10b…

Слайд 72

Артемизинин в дрожжах…
В Saccharomyces cerevisiae осуществили экспрессию трех генов - аморфадиен

синтазы, аморфадиен-оксидазы и цитохром Р450-редуктазы - биосинтез от фарнезил-дифосфата до артемизиновой кислоты. Получили артемизиновую кислоту более 100 мг/л.

Слайд 73

Пока единственный пример полного синтеза растительного вторичного метаболита в бактерии…
В E.coli

ввели «сборную солянку» генов –
Фенилаланин-аммаик лиазу (PAL) из Rhodotorula rubra
4-Кумарил-KоА-лигазу 4CL из S.coelicor
Халконсинтазу CHS из Glycyrrhiza echinata
Халконизомеразу CHI из Pueraria lobata
Флавоноидов получили мало, но получили.
Однако после оптимизации и всяческих доработок - 700 mg/л флавононов 113 mg/л антоцианинов…

Слайд 74

Зачем нужен вторичный метаболизм растению?
Основные точки зрения:
Совсем не нужен (вторичные

метаболиты – «отходы производства»)
Вторичные метаболиты – запасные соединения
Вторичные метаболиты – защитные соединения
Вторичные метаболиты – «биохимические инструменты» взаимодействия растения с окружающей средой
Но как это доказать ?

Слайд 75

Стратегия защиты растения от патогенов. Три круга обороны.

Проще всего доказать

защитную роль вторичных метаболитов, участвующих в работе третьего круга обороны: фитоалексины

Слайд 76

Слайд 77

ПАТОГЕН
системин
ферменты терпеноидного метаболизма
ФА
СК
ингибиторы
гликаназ, протеиназ
пролилгидроксилаза
каллозосинтаза
летучие
терпеноиды
цистеиновые
протеиназы
нуклеазы
апоптоз
РИБ
дефензины
хитиназа,
β-1,3 глюаназа
пероксидазы
вакуоль
системный ответ
ферменты фенил-пропаноидного метаболизма
мРНК
К
К
укрепление КС
ОПБ
кал-
лоза
КС

Слайд 78

Фитоалексины – индуцибельные вторичные метаболиты

Слайд 79

Фитоалексины – индуцибельные вторичные метаболиты

Слайд 80

Фитоалексины – индуцибельные вторичные метаболиты

Слайд 81

Фитоалексины – индуцибельные вторичные метаболиты

Слайд 82

Фитоалексины – индуцибельные вторичные метаболиты

Слайд 83

Фитоалексины – индуцибельные вторичные метаболиты

Слайд 84

Фитоалексины – индуцибельные вторичные метаболиты

Слайд 85

Фитоалексины – индуцибельные вторичные метаболиты

Слайд 86

Фитоалексины – индуцибельные вторичные метаболиты

Слайд 87

Фитоалексины – индуцибельные вторичные метаболиты

Слайд 88

Фитоалексины – индуцибельные вторичные метаболиты

Слайд 89

А как доказать функции не индуцибельных вторичных метаболитов?
Авенацин А1 присутствует только

в корнях овса, его нет у пшеницы и ячменя. Мощная защита от патогенного гриба Gaeumannomyces graminis var. tritici, который поражает пшеницу и ячмень, но никогда – овес. У гриба Gaeumannomyces graminis var. avenae есть фермент авенациназа, который удаляет концевые глюкозы и делает молекулу нетоксичной - и этот гриб прекрасно «кушает» овес…

Примеры защитных соединений «первого круга» обороны.

Слайд 90

Примеры защитных соединений «первого круга» обороны: алкалоиды

Слайд 91

Примеры защитных соединений «первого круга» обороны: изопреноиды
инсектициды: α- и β-пинены,

мирцен, камфен, пиретрин-1
аллелопатические свойства: лимонен, цинеол, карвон, камфора
реппеленты: ментол, непаталактон. α-пинен
против травоядных: 1,8-цинеол
Но – линалоол – привлечение опылителей…

Механическое повреждение – в смоле пихты изменяется содержание пинена, каурена, мирцена.
У устойчивых к абиотическому стрессу растений (загрязнение атмосферы) – много камфена и лимонена, но мало β-пинена, у неустойчивых – наоборот.
После стресса (обработка SO2) – в 5 – 10 раз повышается содержание камфена, α- и β-пинена.

Слайд 92

Эфирные масла с антимикробиальной активностью

Слайд 93

Эфирные масла с антимикробиальной активностью

Слайд 94

Эфирные масла с антимикробиальной активностью

Слайд 95

Эфирные масла с антимикробиальной активностью против Helicobacter

Слайд 96

Эфирные масла чайного дерева

Слайд 97

Алкалоиды с антимикробиальной активностью против Helicobacter

Слайд 98

Алкалоиды с антимикробиальной активностью против Helicobacter

Слайд 99

Алкалоиды с антимикробиальной активностью против Helicobacter

Слайд 100

Алкалоиды с антимикробиальной активностью против Helicobacter

Слайд 101

Антивирусная активность эфирных масел
Plant source Viruses IC50 (%; ppm) References
Herpes simplex

virus ( HSV; DNA virus)
Aloysia gratissima HSV-1 65 ppm Garcia et al. (2003)
Artemisia douglasiana HSV-1 83 ppm Garcia et al. (2003)
Citrus limon HSV-1 0.0015% Koch (2005)
Eucalyptus globulus HSV-1 0.009% Schnitzler et al. (2001)
HSV-2 0.008% Schnitzler et al. (2001)
Eupatorium patens HSV-1 125 ppm Garcia et al. (2003)
Houttuynia cordata HSV-1 0.0013% Hayashi et al. (1995)
Hyssopus officinalis HSV-1 0.0001% Koch (2005)
HSV-2 0.0006% Koch (2005)
Illicium verum HSV-1 0.004% Koch (2005)
HSV-.2 0.003% Koch (2005)
Leptospermum HSV-1 0.0001% Reichling et al. (2005
scoparium HSV-2 0.00006% Reichling et al. (2005
Matricaria HSV-1 0.00003% Koch (2005)
recutita HSV-2 0.00015% Koch (2005)
Melaleuca alternifolia HSV-1 0.0009% Schnitzler et al. (2001)
HSV-2 0.0008% Schnitzler et al. (2001)
Mentha piperita HSV-1 0.002% Schuhmacher et al. (2003)
HSV-2 0.0008% Schuhmacher et al. (2003)
Pinus mugo HSV-1 0.0007% Koch (2005)
HSV-2 0.0007% Koch (2005)
Santalum album HSV-1 0.0002% Koch (2005)
HSV-2 0.0005% Koch (2005)
Tessaria absinthioides HSV-1 105 ppm Garcia et al. (2003)
Thymus vulgaris HSV-1 0.001% Koch (2005)
HSV-2 0.0007% Koch (2005)
Zingiber officinale HSV-1 0.0002% Koch (2005)
HSV-2 0.0001% Koch (2005)

Слайд 102

Примеры защитных соединений «первого круга» обороны: изопреноиды
Сесквитерпеноиды:
селинен – инсектицид
Е-β-фарнезен (паслен)

– ферромон тревоги насекомых
Дитерпены:
кауреновая и трахилбановая кислоты (цветки подсолнечника) – гибель личинок бабочек
Паклитаксел (тис) – яд для животных
Тритерпеноиды:
сердечные гликозиды - яд для животных
Экдистероиды – нарушение развития насекомых.

Слайд 103

Защитное действие смол.
Массовая атака короедов сосны на ствол Pinus contorta. Каждое

белое пятно на стволе - место нападения жуков и выделения смолы из поврежденного ими участка.
Дерево пережило атаку жуков, так как содержание токсичных компонентов эфирного масла, содержащихся в смоле, было достаточно, чтобы убить короедов, которые были затем “удалены” оттоком смолы. После испарения эфирных масел и воздействия воздуха, дитерпеновые смоляные кислоты затвердевают и формируют «пробку», которая «запечатывает» рану.

Слайд 104

Примеры защитных соединений «второго круга» обороны: цаногенные гликозиды, глюкозинолаты.

Слайд 105

Примеры защитных соединений «второго круга» обороны: кумарины, фурокумарины
Антимикробное, фунгицидное действие.
Наркотическое

действие – на земляных червей и кроликов
Гипнотическое действие – на мышей.
Кумарины с аминоалкильным заместителями – стимулируют ЦНС.
Псорален, бергаптен – яды для рыб.
Псрален – аллелопатическое действие.
Южные широты – в качестве заместителей – изопреноиды.
Средние широты – кумарины, обогащенные кислородом.
Северные широты – гликозиды, сложные эфиры, метокси- окси-группы.
Псорален – фотосенсибилизатор. 270 и 360 нм.
5 мг на кожу – УФ лампа – через 5 минут сильный ожог.
Граница распространения – между 45 и 55о с.ш.
Севернее – он не встречается. К югу – число видов с псораленом увеличивается.

Слайд 106

Но: постоянное присутствие и биологическая активность не являются достаточным доказательством. Что

делать?

Один из возможных подходов –
использование культур клеток высших растений

Слайд 107

Но: постоянное присутствие и биологическая активность не являются достаточным доказательством. Что

делать?

Снятие организменного
контроля развития -
переход к популяционным
механизмам развития системы
Отбор клеток по максимальной и/или устойчивой пролиферации основной принцип развития поуляции
гетерогенность системы по
различным признакам
основа адаптационных возможностей системы
Узкие адаптационые возможности системы
следствие отсутствия длительной эволюции

Большой невостребованный
генетический материал –
клетки in vitro имеют полную
информацию об интактном
растении
Влияние невостребованных
генов на развитие популяции
Судьба невостребованного генетического материала –
возникновение и скорость
мутаций, сомаклональных
вариаций
Включение/выключение невостребованных блоков –
программы морфогенеза,
соматического эмбриогенеза

Основные свойства культуры клеток высших растений - экспериментально созданной популяции соматических клеток

Один из возможных подходов – использование культур клеток высших растений

Слайд 108

Клетки высших растений in vitro - слабовакуолизированные пролиферирующие клетки с небольшим

количестовм пластид

Слайд 109

Некоторые закономерности синтеза вторичных метаболитов в культуре клеток высших растений
Избирательная возможность

синтеза метаболитов
не получен синтез морфинанов, димерных индольных алкалоидов, карденолидов.
Различия в синтезе по классам соединений
добиться синтеза фенольных соединений и изопреноидов проще, чем алкалоидов
Различная стабильность синтеза для разных соединений при длительном субкультивирвоании. Стабильный синтез соединений, способствующих пролиферации клеток.
Различные закономерности синтеза в цикле культивирования. Часто синтез активируется при замедлении роста культуры, реже – во время активной пролиферации клеток.

Слайд 110

Клетки высших растений in vitro - гетерогенная популяция соматических клеток
Морфологическая -

клетки табака в суспензии
Биохимическая - флуоресценция клеток диоскореи в культуре

Генетическая - различное число хромосом в клетках женьшеня
перестройки хромосом в клетках пшеницы

Слайд 111

Вторичный метаболизм в клетках in vitro - синтез изопреноидов
Dioscirea deltoidea стероидные

гликозиды
Panax ginseng, P. japonicus, тритерпновые гликозиды
P.quinquefolius (гинзенозиды)
Serratula coronata, экдистероиды
Ajuga reptans
Stevia rebaudiana дитерпеновые гликозиды
(стевиол-гликозиды)
Polyscias filicifolia тритерпеновые гликозиды

Слайд 112

Синтез фуростаноловых гликозидов в культуре клеток Dioscorea deltoidea
Протодиосцин
В клетках диоскореи синтезируются

стероидные гликозиды, характерные как для листьев (протодиосцин), так и для корневища (дельтозид) интактного растения. Кроме того появляются 26-S-изомеры, не характерные для интакнтого растения.

S-

Слайд 113

Экдистероиды Serratula coronata

Слайд 114

C28 - стероиды

Слайд 115

а - листья интактного растения
б - длительно культивируемая каллусная культура

в - молодая каллусная культура,
1 - 20-гидроксиэкдизон; 2 - инокостерон; 3 - макистерон А; 5 - экдизон;

ВЭЖХ хроматограммы экдистероидов интактного растения и культур клеток серпухи Serratula coronata

Состав экдистероидов длительно культивируемого каллуса приближается к составу этих соединений в листьях растения

Слайд 116

а - листья интактного растения
б - длительно культивируемая каллусная культура

в - молодая каллусная культура,
1 - полиподин В; 2 - 20-гидроксиэкдизон; 3 - 29-норциастерон;
4 - 29-норсенгостерон; 5 - сенгостерон; 6 - аюгалактон; 7 - аюгастерон В;

Слайд 117

Женьшень и структура гинзенозидов - тритерпеновых гликозидов даммаранового ряда

Слайд 118

Cструктура семи основных гинзенозидов
Гинзенозиды Rg-группы
Гинзенозиды Rb-группы

Слайд 119

Содержание гинзенозидов в культуре клеток Panax ginseng в трех последовательных субкультивированиях

на двух разных средах

Среда ТО

Среда 62

Слайд 120

Содержание гинзенозидов в цикле выращивания суспензионной культуры клеток Panax japonicus (repens)
Общее

содержание гинзенозидов
Соотношение Rg/Rb групп

Слайд 121

Структура стевиол-гликозидов - тетрациклических дитерпеновых гликозидов стевии
Стевиозид = R1: Glu
R2:

Glu- Glu
Ребаудиозид А = R1: Glu
R2: Glu- Glu
|
Glu
Ребаудиозид С = R1: Glu
R2: Glu- Rha
|
Glu

Слайд 122

Содержание стевиол-гликозидов в интактных растениях Stevia rebaudiana и культурах in vitro

(mg/g)

1. Intact plant 1. Callus culture
2. Plant in vitro 2. Suspension culture
3. “Roller” plant 3. Morphogenic callus
4. Shoots from morphogenic callus

Слайд 123

Содержание стевиол-гликозидов в миксотрофных каллусных культурах стевии

Слайд 124

Биохимический моделист-конструктор

Содержание

Биохимический моделист-конструктор. 1 этапОбразуется «скелет» молекулы - "базовая" структура, на основе

Биохимический моделист-конструктор. 2 этап «Декорирование» скелета: метилирование, ацилирование, десатурация, гидроксилирование, гликозилирование.

Биохимический моделист-конструктор. 2 этап Ацилтрансферазы. У арабидопсиса – более 50

Образование алкалоидов. Общий взгляд

Образование пирролидиновых, пиперидиновых и пуриновых алкалоидов

Образование тропановых алкалоидов

Образование пирролизидиновых алкалоидов.

Образование акридоновых алкалоидов

Образование пуриновых алкалоидов.

Образование изохинолиновых алкалоидов. Формирование исходной структуры.

Образование изохинолиновых алкалоидов. Формирование «скелетов»

Образование изохинолиновых алкалоидов. Протоберберины.

Синтез изохинолиновых алкалоидов. Морфинаны

Образование сложных индольных алкалоидов. Исходная структура

Образование индольных алкалоидов. Формирование «скелетов».

Ферменты синтеза алкалоидов. H6H, hyoscyamine 6β-hydroxylase; ODC, ornithine decarboxylase; PMT, putrescine-N-methyltransferase;

Ферменты синтеза алкалоидов. AS, anthranilate synthase; CPR, cytochrome P450 reductase; D4H,

Два пути синтеза ИДФ в растениях: «классический» в цитозоле и «альтернативный»

Синтез изопреноидов. Формирование исходных структур («цепочек»)

Образование изопреноидов: формирование «скелетов»

В образовании вторичных метаболитов участвуют сотни ферментовСинтез изопреноидов: 20 – 30

Синтез фенольных соединений. Схема синтеза ароматических аминокислот

Синтез фенольных соединений. Шикиматный путь.

«Работа» глифосата связана с нарушением транспорта в хлоропласты ERSP-синтазы

Синтез фенольных соединений. Формирование фенилаланина и тирозина

Синтез фенольных соединений. Изозимы хоризмат-мутазы

Синтез фенилпропаноидов

Синтез фенилпропаноидов.

Начальные ферменты синтеза фенилпропаноидовФенилаланин–аммиак-лиаза (ФАЛ, PAL). Первое сообщение – 1961 год

Синтез фенольных соединений. Формирование лигнанов

Синтез фенольных соединений: пигментыcinnamate-4-hydroxylase (C4H), chalcone isomerase(CHI), chalcone reductase (CHR), chalcone

Формирование флавоноидов

Синтез фенольных соединений. Формирование флавоноидов

Синтез фенольных соединений. Формирование флавоноидов

Синтез фенольных соединений. Формирование изофлавоноидов

Образование беталаинов

Синтез цианогенных гликозидов

Образование цианогенных гликозидов

Образование цианогенных гликозидов

Образование глюкозинолатов

«Перекрест» образования глюкозинолатов и цианогенных гликозидов

Пример метаболической инженерии – вместо глюкозинолатов – амины…

Как появились ферменты вторичного метаболизма?Модель мембранной локализации 3-гидрокси-3метилглутарил-КоА-редуктазы ( HMGR).Белок содержит

Основные метаболические пути образования вторичных метаболитов. Часть I.

Основные метаболические пути образования вторичных метаболитов. Часть II.

Вторичные метаболизм – дорогое удовольствие…

Синтез и накопление вторичных метаболитов как правило, пространственно разделеныВнутриклеточное разделение: Синтез:

Внутриклеточная локализация синтеза и хранения вторичных метаболитов

Места хранения вторичных метаболитов

Вторичный метаболизм тонко скоординирован в пространстве и во времени и на

Аналогично – для хинолизидиновых алкалоидов

Локализация синтеза тропановых алкалоидов.PMT (путресцин-N-метил трансфераза) –экспрессия в перицикле корня красавки

Локализация синтеза индольных алкалоидов Catharaynthus roseusTDC (триптофан декарбоксилаза) STR-1 (стриктозидин синтаза

Локализация синтеза монотерпеновых индольных алкалоидов

Локализация синтеза индольных алкалоидов барвинка

Метаболизм растительной клетки - причудливое сочетание работы прокариотческих и эукариотических системСинтез

Два пути синтеза изопреноидов в растениях: «классический» (от архебактерий) в цитозоле

Пластиды и вакуоли – важнейшие игроки в метаболическом «пасьянсе» Пластиды -

Тканевая локализация вторичных метаболитов А. Сканирующая электронная микрофотография поверхности листа тимьяна.

Трихомы и железы листа стевии

Ультраструктура клеток железки листа стевии

Летучие вторичные метаболиты львиного зева и петунииmyrcenedimethoxytolueneВремя выхода (min)Интенсивность(E)-β-ocimenelinaloolISphenylacetaldehydeФенилпропаноиды и бензоидыИзопреноиды

Возможные пути биосинтеза летучих бензоидов и фенилпропаноидов в цветках петунии2H52H52H52H52H52H52H52H52H32H3

СветПути синтеза бензоидов в цветках петунии ночью и днемТемнотаСинтез бензойной кислоты

СветНочью и днем в цветках петунии активизируются различные пути биосинтеза бензоидовТемнотаВ

Что сделали в Японии (группа F.Sato)в качестве исходного субстрата использовали дофамин,

А затем – уже в дрожжи ввели ген недавно идентифицированной цитохром-Р450-оксидазы

И, наконец…Дополнительная экспрессия в дрожжах генов трех ферментов (NCS, 6OMT, CNMT)

Паклитаксел в дрожжах?Пять генов начальных этапов биосинтеза паклитаксела (до образования таксадиен-5α-ацетокси-10β-ола)

Артемизинин в дрожжах…В Saccharomyces cerevisiae осуществили экспрессию трех генов - аморфадиен

Пока единственный пример полного синтеза растительного вторичного метаболита в бактерии…В E.coli

Зачем нужен вторичный метаболизм растению? Основные точки зрения:Совсем не нужен (вторичные

Стратегия защиты растения от патогенов. Три круга обороны. Проще всего доказать

Биохимический моделист-конструктор. 1 этап
Образуется «скелет» молекулы - "базовая" структура, на основе

Биохимический моделист-конструктор. 2 этап
«Декорирование» скелета: метилирование, ацилирование, десатурация, гидроксилирование, гликозилирование.

Биохимический моделист-конструктор. 2 этап
Ацилтрансферазы. У арабидопсиса – более 50

Ферменты синтеза алкалоидов.
H6H, hyoscyamine 6β-hydroxylase;
ODC, ornithine decarboxylase;
PMT, putrescine-N-methyltransferase;

Ферменты синтеза алкалоидов.
AS, anthranilate synthase;
CPR, cytochrome P450 reductase;
D4H,

В образовании вторичных метаболитов участвуют сотни ферментов
Синтез изопреноидов:
20 – 30

Начальные ферменты синтеза фенилпропаноидов
Фенилаланин–аммиак-лиаза (ФАЛ, PAL). Первое сообщение – 1961 год

Синтез фенольных соединений: пигменты
cinnamate-4-
hydroxylase (C4H),
chalcone isomerase
(CHI),
chalcone reductase
(CHR),
chalcone

Как появились ферменты вторичного метаболизма?
Модель мембранной локализации 3-гидрокси-3метилглутарил-КоА-редуктазы ( HMGR).
Белок содержит

Синтез и накопление вторичных метаболитов как правило, пространственно разделены
Внутриклеточное разделение:
Синтез:

Локализация синтеза тропановых алкалоидов.
PMT (путресцин-N-метил трансфераза) –
экспрессия в перицикле корня красавки

Локализация синтеза индольных алкалоидов Catharaynthus roseus
TDC (триптофан
декарбоксилаза)
STR-1 (стриктозидин
синтаза

Метаболизм растительной клетки - причудливое сочетание работы прокариотческих и эукариотических систем
Синтез

Пластиды и вакуоли – важнейшие игроки в метаболическом «пасьянсе»
Пластиды -

Тканевая локализация вторичных метаболитов

А. Сканирующая электронная микрофотография поверхности листа тимьяна.

Возможные пути биосинтеза летучих бензоидов и
фенилпропаноидов в цветках петунии
2H5
2H5
2H5
2H5
2H5
2H5
2H5
2H5
2H3
2H3

Свет
Пути синтеза бензоидов в цветках петунии ночью и днем
Темнота
Синтез бензойной кислоты

Свет
Ночью и днем в цветках петунии активизируются различные пути биосинтеза бензоидов
Темнота
В

Что сделали в Японии (группа F.Sato)
в качестве исходного субстрата использовали дофамин,

И, наконец…
Дополнительная экспрессия в дрожжах генов трех ферментов (NCS, 6OMT, CNMT)

Паклитаксел в дрожжах?
Пять генов начальных этапов биосинтеза паклитаксела (до образования таксадиен-5α-ацетокси-10β-ола)

Артемизинин в дрожжах…
В Saccharomyces cerevisiae осуществили экспрессию трех генов - аморфадиен

Пока единственный пример полного синтеза растительного вторичного метаболита в бактерии…
В E.coli

Зачем нужен вторичный метаболизм растению?
Основные точки зрения:
Совсем не нужен (вторичные

Стратегия защиты растения от патогенов. Три круга обороны.

Проще всего доказать