銀杏萜內(nèi)酯是銀杏中重要的天然藥用活性成分，具有抗血栓、抗炎、治療心腦血管疾病和預防阿爾茨海默病等藥理活性，也是血小板活化因子的強拮抗劑。萜內(nèi)酯在銀杏中的含量極低，難以滿足醫(yī)藥行業(yè)的需求，限制了銀杏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和臨床應用。因此，弄清銀杏萜內(nèi)酯基因調(diào)控網(wǎng)絡，可為培育高萜內(nèi)酯含量銀杏優(yōu)良品種提供作用靶點和理論基礎(chǔ)。

2024年8月9日，Horticulture Research在線發(fā)表了長江大學許鋒教授課題組題為The transcription factor MYC2 positively regulates terpene trilactone biosynthesis through activating GbGGPPS expression in Ginkgo biloba的研究論文，該研究借助DAP-seq技術(shù)揭示了MYC2轉(zhuǎn)錄因子通過激活銀杏中GbGGPPS的表達正向調(diào)控萜內(nèi)酯生物合成的分子機制。

本研究從銀杏中分離鑒定到2個定位在細胞核中的MYC2轉(zhuǎn)錄因子——GbMYC2_4和GbMYC2_5，它們受到MeJA的誘導并與銀杏萜內(nèi)酯含量顯著正相關(guān)。過表達GbMYC2_4和GbMYC2_5的轉(zhuǎn)基因擬南芥根長敏感性分析實驗顯示GbMYC2_4和GbMYC2_5對MeJA具有強敏感性，表明GbMYC2_4和GbMYC2_5是JA信號中關(guān)鍵的調(diào)控節(jié)點。在銀杏中過表達GbMYC2_4和GbMYC2_5提高了萜內(nèi)酯含量，并上調(diào)了GGPPS等多個萜內(nèi)酯合成途徑中關(guān)鍵酶基因的表達。

隨后作者對GbMYC2_4進行了DAP-seq實驗，兩個重復分別鑒定到72763和66045個peak，交集peak數(shù)量為44565，motif分析結(jié)果鑒定到了結(jié)合基序G-box（GCACGTGC）。并發(fā)現(xiàn)GbMYC2_4靶向結(jié)合GbGGPPS的啟動子區(qū)域，并通過酵母單雜交、EMSA和雙熒光素酶報告實驗表明GbMYC2_4和GbMYC2_5能夠選擇特異性結(jié)合GbGGPPS啟動子中的G-box基序并激活GbGGPPS表達，且GbMYC2_5偏向結(jié)合鄰近區(qū)域A/T富集的G-box。

圖1. 鑒定GbMYC2_4在全基因組的結(jié)合位點和基序

圖2. GbMYC2_5可特異性與G-box結(jié)合，介導銀杏中GbGGPPS的表達

圖2. GbMYC2_5可特異性與G-box結(jié)合，介導銀杏中GbGGPPS的表達

此外，通過酵母雙雜交和BiFC實驗發(fā)現(xiàn)GbMYC2_4和GbMYC2_5能分別與GbJAZ1/2/3/4/6/7和GbJAZ1/2/3/4/7相互作用；進一步的實驗表明，GbMYC2_4與JAZ互作的結(jié)構(gòu)域在N端、GbMYC2_5與JAZ互作的結(jié)構(gòu)域在N端和C端，而Jas結(jié)構(gòu)域是JAZ能夠與MYC2互作的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)域。本研究提出了JA介導的GbJAZ-GbMYC2-GbGGPPS模塊調(diào)控銀杏萜內(nèi)酯生物合成的分子模型，揭示了MeJA誘導銀杏中萜內(nèi)酯積累的分子機制，豐富了萜類化合物生物合成的調(diào)控網(wǎng)絡，為通過基因工程提高銀杏中萜內(nèi)酯含量提供了研究基礎(chǔ)和靶基因。

圖3. GbJAZ-GbMYC2-GbGGPPS模塊調(diào)控銀杏萜內(nèi)酯生物合成的分子模型