L’UGT74S1 joue un rôle clé dans le contrôle de la formation de sécoisolaricirésinol diglucoside (SDG) chez le lin
Citation
Fofana, B., Ghose, K., McCallum, J., You, F.M., Cloutier, S. (2017). UGT74S1 is the key player in controlling secoisolariciresinol diglucoside (SDG) formation in flax. BMC Plant Biology, [online] 17(1), http://dx.doi.org/10.1186/s12870-017-0982-x
Résumé en langage clair
Les bienfaits des graines de lin pour la santé sont largement attribués à l’un de ses composés phytochimiques, les lignanes, présents dans le tégument de la graine. Il est nécessaire de comprendre comment les lignanes sont produites dans les graines de lin aux niveaux génétique et biochimique pour produire des graines de lin qui présentent un maximum de bienfaits pour la santé. Des études antérieures dans notre laboratoire ont permis d’identifier un gène du lin qui produit la forme finale de lignane en deux étapes. En raison de la présence de nombreux gènes similaires dans le génome du lin, on ne savait pas si ces autres gènes de la famille étaient également fonctionnels dans la biosynthèse des lignanes. Dans la présente étude, nous avons recherché tous les gènes de la famille dans le génome du lin à l’aide d’outils bioinformatiques. L’étude a déterminé le nombre de gènes, le processus évolutif qui a conduit à la diversification des gènes, et identifié deux gènes comme étant des copies l’un de l’autre et les deux étaient les plus étroitement liés au gène de la production de lignanes déjà mentionné. Les deux gènes ont été caractérisés sur le plan biochimique quant à leur capacité de produire des lignanes in vitro et se sont révélés incapables d’accomplir la production complète de lignanes comme le fait le gène témoin. Les résultats ont montré qu’un gène du génome du lin pourrait jouer un rôle clé dans le contrôle de l’étape finale de la production de lignanes dans les graines de lin. Le contrôle génétique de l’étape finale de la biosynthèse des lignanes dans la graine de lin assure la stabilité chimique de la molécule de lignane et réduit sa réactivité. Néanmoins, il réduit la biodisponibilité du composé phytochimique pour le corps humain. La connaissance des gènes de biosynthèse et des processus de biosynthèse est essentielle à la production de métabolites sains et biodisponibles dans la graine et/ou in vitro (p. ex. dans un système de fermentation) en créant et en utilisant différentes versions mutantes du gène.
Résumé
© 2017 Les auteurs. Contexte : La lignane du lin, communément appelée sécoisolaricirésinol (SECO) diglucoside (SDG), a récemment été signalée comme ayant des activités favorables à la santé, y compris son effet positif sur les maladies métaboliques. Cependant, jusqu’à récemment, peu de choses ont été rapportées sur la biosynthèse du SDG et de son monoglucoside (SMG). Il a été récemment signalé que le lin UGT74S1 glucosylait séquentiellement le SECO dans le SMG et le SDG in vitro. Cependant, on ne savait pas si ce gène est le seul UGT à obtenir une glucosylation SECO chez le lin. Résultats : Nous avons effectué une extraction pangénomique du lin à la recherche d’UGT. Nous avons réalisé des analyses phylogénétiques et de duplication génique et de l’expression de gènes hétérologues et des essais enzymatiques afin d’identifier les membres de la famille étroitement apparentés à l’UGT74S1 et d’établir leur rôle dans la glucosylation du SECO. Au total, 299 UGT différentes ont été identifiées, dont 241 (81 %) étaient dupliquées. Les UGT du lin différaient de 2,4 à 153,6 millions d’années, et 71 % étaient soumis à une pression de sélection purificatrice. L’UGT74S1, un gène à copie unique situé sur le chromosome 7, ne présentait aucun signe de duplication et était considéré comme soumis à une pression de sélection positive. L’analyse phylogénétique a permis d’identifier quatre groupes principaux où le groupe 4, qui comprenait l’UGT74S1, était le plus diversifié. Les dupliqués UGT74S4 et UGT74S3, situés respectivement sur les chromosomes 8 et 14, étaient les plus étroitement apparentés à l’UGT74S1 et étaient exprimés de manière différentielle dans différents tissus. Les taux d’expression hétérologue des protéines UGT74S1, UGT74S4 et UGT74S3 étaient similaires, mais l’activité de glucosylation de l’UGT74S4 et de l’UGT74S3 vis-à-vis du SECO était sept fois inférieure à celle de l’UGT74S1. De plus, ils n’ont pas tous deux produit de SDG, suggérant une néofonctionnalisation à la suite de leur divergence par rapport à l’UGT74S1. Conclusions : Nous avons montré que l’UGT74S1 est étroitement apparenté à deux gènes dupliqués, l’UGT74S4 et l’UGT74S3 qui, contrairement à l’UGT74S1, ne réussissent pas la glucosylation du SMG dans le SDG. L’étude donne à penser que l’UGT74S1 pourrait jouer un rôle clé dans le contrôle de la glucosylation du SECO en SDG chez le lin, même si ses gènes étroitement apparentés pourraient aussi contribuer dans une moindre mesure à fournir le précurseur SMG de l’UGT74S1.