Kemajuan terbaru dalam regulasi transkripsi dari fl jalur biosintesis avonoid

abstrakFlavonoid merupakan metabolit sekunder yang terlibat dalam beberapa aspek perkembangan tanaman dan pertahanan. Mereka buah warna dan bunga-bunga, mendukung benih dan serbuk sari penyebaran, dan berkontribusi untuk menanam adaptasi terhadap kondisi lingkungan seperti tekanan dingin atau UV, dan serangan patogen. Karena mereka mempengaruhi kualitas bunga-bunga (untuk hortikultura), buah-buahan dan sayuran, dan turunannya (warna, aroma, keketatan, dll), fl avonoids memiliki nilai ekonomi yang tinggi. Selain itu, senyawa ini memiliki sifat farmasi sangat menarik bagi kesehatan manusia. Berkat fenotipe mudah terdeteksi mutan, seperti modi fi kasi pigmentasi petal dan biji menunjukkan testa transparan, enzim yang terlibat dalam fl avonoid jalur biosintesis telah ditandai di beberapa spesies tanaman. Fitur dilestarikan serta perbedaan c spesifik telah dijelaskan. Regulasi ekspresi gen struktural muncul erat diselenggarakan dengan cara spasial dan temporal selama pengembangan tanaman, dan diatur oleh sebuah kompleks terner yang melibatkan faktor-faktor transkripsi dari R2R3-MYB, dasar helix-loop-helix (bHLH), dan kelas WD40. MYB-bHLH-WD40 ini (MBW) kompleks mengatur gen yang mengkodekan enzim-spesifikasi Cally terlibat dalam langkah-langkah akhir dari jalur yang mengarah ke biosintesis antosianin dan tannin. Meskipun beberapa gen yang mengkode faktor transkripsi dari tiga keluarga telah diidentifikasi, banyak kesenjangan tetap dalam pemahaman kita tentang regulasi biosintesis jalur ini, terutama tentang peran masing-masing bHLH dan WD40 protein. Sebuah pengetahuan yang lebih baik tentang mekanisme pengaturan dari jalur avonoid fl kemungkinan akan mendukung pengembangan alat bioteknologi baru untuk generasi tanaman bernilai tambah dengan dioptimalkan konten fl avonoid.Kata kunci: bHLH, fl avonoids, MYB, faktor transkripsi, WD40.

pengantarSenyawa flavonoid adalah metabolit sekunder banyak terakumulasi dalam tumbuhan vaskular dan pada tingkat lebih rendah dalam lumut. Mereka menumpuk di semua organ dan jaringan, pada tahap perkembangan yang berbeda, dan tergantung pada kondisi lingkungan. Selain peran ganda mereka dalam pengembangan tanaman dan adaptasi terhadap lingkungan, molekul ini menarik utama bagi nutrisi manusia dan kesehatan. Memang, mereka berkontribusi terhadap organoleptik yangkualitas produk yang diturunkan dari tanaman (warna, rasa, fl avour, dll), dan, di samping itu, mereka telah terbukti bene fi resmi terhadap kesehatan manusia dan dalam pencegahan penuaan sel. Dalam anggur (Vitis vinifera L.) berry misalnya, komposisi avonoid fl sangat penting untuk kualitas anggur dan konservasi. Selain itu, konsumsi secara teratur anggur merah dianggap menjelaskan 'paradoks Perancis', dimana penduduk Perancis menderita insiden yang relatif rendah koroner

penyakit jantung meskipun makanan yang kaya lemak jenuh (Renaud dan GUEGUEN, 1998). Mekanisme yang terlibat telah lama berhubungan dengan kehadiran avonoids fl dan stilbenes dalam anggur merah. Kerja yang dicapai pada tanaman model yang menunjuk peraturan ketat dari fl jalur biosintesis avonoid selama pengembangan tanaman. Sekarang ditetapkan bahwa regulasi transkripsi nasional dari gen-gen struktural

dikendalikan oleh MYB dan faktor transkripsi dasar helix-loop-helix (bHLH), bersama-sama dengan protein WD40. Perhatian khusus sampai sekarang telah dikhususkan untuk MYB, seperti yang ditunjukkan oleh publikasi dilaporkan. Di sini, kemajuan terbaru dalam pengetahuan tentang peraturan transkripsi dari jalur avonoid fl dibahas, dengan fokus khusus pada faktor-faktor transkripsi bHLH.

Flavonoid adalah molekul kunci untuk pengembangan tanaman dan fi fitnessFlavonoid milik keluarga besar fenolik com- pounds juga dikenal sebagai polifenol. Selama evolusi, senyawa fenolik memainkan peran penting dengan kontribusi terhadap adaptasi tanaman untuk hidup di darat. Molekul-molekul ini berasal dari fenilalanin melalui jalur umum phenylpropa- noid (Gbr. 1), disebut demikian karena perancah C6-C3 yang dihasilkan dari langkah pertama biosintesis. The fenilpropanoid jalur umum menyediakan prekursor untukbeberapa cabang yang mengarah ke perluasan ribuan senyawa. Di antara mereka, lignin merupakan polimer struktural yang memberi kekuatan dan kekakuan pada dinding sel sekunder, dan merupakan komponen penting dalam sel ng vaskular waterproo fi (Vanholme et al., 2010). Keluarga avonoid fl meliputi setidaknya 6000 molekul, chie fl y dibagi menjadi phlobaphenes, aurones, iso fl avonoids, fl avones, fl avonols, fl avanols, dan antosianin (Gbr. 1). Berbeda dengan kelas-kelas lain dari senyawa avonoid fl, phenes phloba- dan avonoids iso fl disintesis secara eksklusif oleh beberapa varietas jagung dan tanaman polongan, masing-masing. Semua fl avonoids menampilkan struktur kerangka C6-C3-C6, kecuali untuk aurones (C6-C2-C6) (Harborne dan Williams, 2000;. Marais dkk, 2006). Mereka klasifikasi didasarkan pada tingkat oksidasi dari heterosiklik pusat C (Gambar 1), thepresenceofhydroxylandmethylsubstitutions pada cincin A dan B, dan juga pada tambahan modi fi tions ca- seperti glikosilasi (glukosa, galaktosa, arabinosa, rhamnose, dan, dengan tingkat lebih rendah, disakarida), asilasi (asam coumaric dan terutama caffeic), dan polimerisasi (Kong et al, 2003;.. Macheix et al, 2005; Aron dan Kennedy, 2008). Di antara avonoids fl, avanols fl merupakan kelas terbesar dari senyawa monomer, dan ada monomer sebagai non glikosilasi, dimer, dan polimer [cyanidins proantho- (PA) atau tannin]. Flavanols, dan terutama stereoisomer 2-3-trans (+) - catechine dan 2-3- cis (-) - epicatechine, adalah avonoids fl paling melimpah di

anggur berry misalnya. Mereka terletak di kulit dan biji, dan memainkan peran penting dalam rasa dan konservasi anggur (Waterhouse, 2002;. Bogs et al, 2005;. Dixon et al, 2005;. Lepiniec et al, 2006). Antosianin pigmen adalah bentuk glikosilasi dari anthocyanidin prekursor, berasal dari fl avylium kation (2-phenylbenzopyrylium; Gambar 1.). Subkelompok ini termasuk setidaknya 400 molekul dan menunjukkan warna mulai dari oranye-merah ke ungu, tergantung pada pH, co-pigmentasi, kation logam yang tersedia, dan modi fi ca- tions dialami oleh tulang punggung (Grotewold, 2006;. Tanaka et al, 2009) . Dalam buah mengumpulkan anthocyanin seperti bilberry (Vaccinium myrtillus), apel (Malus domes- tica), atau anggur, pigmen ini menumpuk di kulit dan lebih jarang di esh fl dari kultivar berwarna selama proses pematangan. Selain itu, setiap spesies menunjukkan buah yang berbeda antosianin pro fi le (Jaakola et al, 2002;.. Espley et al, 2007; Boss dan Davies, 2009). Flavonoid disintesis dalam sitosol dan terutama diangkut ke vakuola untuk penyimpanan. Mereka juga dapat ditemukan di dinding sel, nukleus, kloroplas, dan bahkan di ruang ekstraselular, tergantung pada jenis tanaman,

jaringan, atau tahap perkembangan (Hutzler et al, 1998;. Kuras et al., 1999; Feucht et al, 2004;. Gagne 'et al, 2006;. Zhao dan Dixon, 2010). Pada tumbuhan, fl avonoids menunjukkan berbagai fungsi biologis. Pigmen menyerap cahaya tampak seperti antho- cyanins dan aurones (kuning) warna serbuk sari, fl ower, dan buah-buahan, dan dengan demikian pada asal penyerbuk tarik dan penyebaran benih (Winkel-Shirley, 2000;. Lepiniec et al, 2006). Flavonoid juga berperan dalam interaksi antara tanaman dan hewan, seperti dicontohkan di daun, di mana konsentrasi dan sifat HK menentukan rasa pahit dan dengan demikian mencegah makan oleh herbivora (Harborne dan Williams, 2000; Aron dan Kennedy, 2008) . Dalam biji, HK merupakan penentu utama dari benih mantel dikenakan dormansi .Inaddition, fl avonoidscontrolpollen kesuburan, dan memodulasi transportasi auksin (Brown et al, 2001 (Debeaujon et al, 2001, 2003.);. Rekan dan Murphy, 2007; Thompson et al ., 2010). Serta mengendalikan sifat fisiologis perkembangan tanaman, fl avo- noids memainkan peran protektif terhadap berbagai cekaman abiotik. Flavon, avonols fl, dan antosianin terakumulasi dalam sel-sel epidermis daun, lilin, dan trikoma, di mana mereka bertindak sebagai lters UV-B fi, tetapi juga dapat kompleks dengan DNA dan melindunginya dari kerusakan oksidatif (Sarma dan Sharma, 1999; Harborne dan Williams, 2000 ; Dixon, 2005;. Dixon et al, 2005; Aron dan Kennedy, 2008;. Albert et al, 2009). Demikian juga, stres dingin menyebabkan akumulasi antosianin pada jagung (Zea mays) andArabidopsis thaliana bibit (Christie et al, 1994;. Leyva et al, 1995.). Flavonoid, dan lebih umum senyawa fenolik, juga berkontribusi terhadap pertahanan terhadap cekaman biotik (Bhattacharya et al., 2010). Mereka baik dapat konstitutif disintesis atau terakumulasi dalam menanggapi invasi mikroba, karena sebagian besar pound com menunjukkan sifat antimikroba dan pestisida, dengan bertindak sebagai penolak, dan menghambat pertumbuhan dan pembangunan hama (Dixon et al., 2002; chong et al, 2009). Fungsi utama dari HK misalnya adalah untuk memberikan perlindungan terhadap mikroba patogen, hama serangga, dan herbivora(Dixon et al., 2005). Stilbenes telah terbukti secara in vitro memiliki aktivitas antijamur dan dengan demikian diidentifikasi sebagai lexins phytoa-. Berlebih dari stilbene synthase pada spesies yang berbeda menyebabkan dalam banyak kasus ke ketahanan terhadap penyakit meningkat terhadap jamur patogen (Richter et al., 2006, dan perbedaan-referendum di dalamnya). Sintesis, pelepasan, dan akumulasi phenolic, seperti asam salisilat, adalah pusat untuk banyak strategi pertahanan yang digunakan oleh tanaman melawan penjajah mikroba (Lu, 2009). Selain berbagai fungsi dalam tanaman, fl avonoids menyajikan sejumlah besar obat, farmasi, dan sifat gizi, dan dengan demikian disebut senyawa 'nutraceutical' (Lin dan Weng, 2006). Metabolit ini merupakan sumber yang menarik untuk pencegahan beberapa penyakit termasuk kanker. Mereka menginduksi apoptosis, merangsang perbaikan DNA, dan melindunginya dari stres oksidatif, dan menghambat pembagian sel-sel kanker (Khan et al., 2010). Selain itu, polifenol telah terbukti memiliki efek protektif kardiovaskuler. Awalnya, efek ini dianggap didorong oleh aksi utama didalilkan polyphenol dalam menghambat low-density lipoprotein oksidasi dan agregasi trombosit, sehingga mengurangi risiko aterosklerosis Rosis (Zern dan Fernandez, 2005; Aron dan Kennedy, 2008;. Brown et al, 2009; Paredes-Lopez et al, 2010).. Namun, karya terbaru menunjukkan bahwa polifenol anggur merah, terutama delphinidin, mengerahkan endotel manfaat mereka melalui aktivasi estrogen reseptor a (Chalopin et al., 2010) .Flavonoidsalsohavedemonstratedneuroprotective, anti-inflamasi, analgesik,

bakterisida, fungisida, dan sifat spasmolitik (Harborne dan Williams, 2000;. Sun et al, 2002). Karena beberapa kegiatan biologis, avonoids fl telah menarik perhatian baik peneliti dan konsumen. Memahami langkah-langkah yang berbeda dari fl avo- noid jalur biosintesis dan regulasi mereka penting untuk mempertimbangkan menghasilkan dan pilih buah-buahan dan sayuran diperkaya dalam senyawa ini, dengan sifat yang diinginkan makanan dan obat.

Apa faktor dasar helix-loop-helix transkripsi?Bersama dengan MYB dan WD40, protein bHLH, juga dikenal sebagai MYC, adalah regulator transkripsi utama fl avonoid gen jalur biosintesis. protein bHLH, yang diberi nama demikian sehubungan dengan domain kekal mereka, merupakan keluarga luas faktor transkripsi di mana-mana, mulai dari ragi untuk manusia, dan didistribusikan secara luas pada tanaman (Massari dan Murre, 2000; Pires dan Dolan, 2010). Yang pertama faktor transkripsi bHLH yang diidentifikasi di awal 1990-an sebagai regulator proliferasi sel dan diferensiasi, myogenesis, atau sis neurogene-, tetapi mereka juga terlibat dalam array yang luas dari proses perkembangan tambahan pada mamalia (Massari dan Murre, 2000) .Inplants , keluarga bHLHproteinsbelongtomultigenic, meliputi 162 anggota di Arabidopsis dan 167 pada padi (Oryza sativa) (Bailey et al, 2003;. Heim et al, 2003;. Toledo-Ortiz et al, 2003;. Li et al, 2006.). Dalam selentingan, keluarga bHLH termasuk setidaknya 119 anggota

menurut urutan genom, sehingga saat ini keluarga paling penting kedua setelah protein MYB seperti (Gbr.2) (Jaillon et al, 2007;.. Velasco et al, 2007). Tanaman bHLH protein diklasifikasikan menjadi 12 (sub) kelompok sesuai dengan Heim et al. (2003) .Transcriptionfactorsbelongingtothe sub kelompok yang sama menunjukkan jumlah yang sebanding asam amino, posisi lestari domain bHLH, serta kehadiran spesifik daerah di luar domain bHLH. Sampai saat ini, lebih dari 40 spesifik daerah yang ditemukan dalam setidaknya tiga protein telah dijelaskan. Demikian juga, gen yang mengkode faktor transkripsi ini menunjukkan struktur yang sama, denganJumlah analog dan posisi intron (Buck dan Atchley, 2003; Heim et al, 2003;. Toledo-Ortiz et al, 2003;.. Li et al, 2006). The bHLH domain didasari hampir 60 asam amino, dan ditandai dengan adanya 19 asam amino dilestarikan, lima di wilayah dasar, lima di helix pertama, satu lingkaran, dan akhirnya delapan asam amino dalam helix kedua (Gambar. 3) (Toledo-Ortiz et al., 2003). Wilayah dasar, yang terdiri dari 15-17 asam amino, sangat penting untuk mengikat DNA berkat residu dasar (rata-rata 5,8). protein bHLH kurang domain dasar ini mewakili sekitar

20% dari faktor transkripsi Arabidopsis bHLH, dan dapat bertindak sebagai represor dengan membentuk heterodimer mampu mengikat DNA (Toledo-Ortiz et al., 2003). protein bHLH dapat mengikat kanonik cis-elemen E-box (5 # -CANNTG-3 #), tetapi varian G-box (5 # -CACGTG-3 #) adalah urutan yang paling umum dikenal dan target 81% dari protein bHLH diprediksi mengikat DNA (Toledo- Ortiz et al, 2003;. Li et al, 2006.). 3 # nukleotida -Flanking juga mungkin memainkan peran dalam pengenalan target cis-elemen (Shimizu et al., 1997). Dalam klasifikasi protein hewani bHLH (dari A ke F), G-box binder milik kelompok B (AtchleyandFitch, 1997; Morgenstern dan

Atchley, 1999; Ledent dan Vervoort, 2001). Dalam Arabidopsis, properti mengikat DNA diberikan oleh dua asam amino tertentu dari wilayah dasar, Glu13 dan Arg16, membentuk E-kotak motif pengakuan (Ellenberger et al., 1994). Memang, Glu13 langsung kontak basis CA dari E-kotak, sedangkan Arg16 tampaknya membantu Glu13 mengikat dan stabilisasi. Spesifik mengikat G-box diberikan oleh-Nya / Lys9, Glu13, dan Arg17 (motif HER). Arg17 berinteraksi dengan basis G batin, sementara Nya / Lys9 berinteraksi dengan G residu terakhir dari elemen cis (Massari dan Murre, 2000;. Toledo-Ortiz et al, 2003; Li et al, 2006.). A-heliks, yang dibentuk oleh hidrofobik residu isoleusin, leusin, valin dan, terlibat dalam homo dan heterodimerisasi. Misalnya, homodimer dari manusia bHLH Max melibatkan residu Leu23 (27 menurut. Toledo-Ortiz et al, 2003) dari protein pertama dan Leu23 dari yang kedua (Ferre '-d'Amare' et al, 1993;.. Brownlie et al, 1997). Dalam Arabidopsis, residu ini dilestarikan dalam semua protein bHLH, con fi rming pentingnya untuk teraction in. Selama dimerisasi dari dua bHLH transkripsi tion faktor, wilayah dasar kedua protein diperlukan untuk mengikat DNA, masing-masing subunit mengikat satu setengah dari target cis-elemen (Ellenberger et al, 1994;. Shimizu et al., 1997; Massari dan Murre, 2000;. Heim et al, 2003; Toledo-Ortiz et al, 2003).. Helix kedua, sama dengan wilayah dasar dan loop, juga dapat terlibat dalam DNA mengikat oleh kontak langsung dengan E-box (Ellenberger et al., 1994). Loop memisahkan dua a-heliks menunjukkan ukuran minimal 5 bp, dan variabel dalam urutan. Loop ini terutama bertanggung jawab dari susunan tiga-dimensi dan stabilisasi a-heliks, dan residu dari helix1- lingkaran persimpangan yang terlibat dalam hubungan antara protein bHLH (Ellenberger et al., 1994). Penghapusannya dapat menurunkan kapasitas pengikatan DNA faktor transkripsi bHLH. Memang, loop dapat meningkatkan pengenalan DNA spesifik kota, dengan mengakui dan mengikat nukleotida di seputar G-box (Ferre '-d'Amare' et al, 1993;.. Toledo- Ortiz et al, 2003; Li et al. 2006). Hal ini juga dicatat bahwa pengikatan protein bHLH DNA dapat dibina oleh dimerisasi. Dalam ragi, protein PHO4 bHLH terlibat dalam regulasi penyerapan fosfat, dan mengikat PHO4 ke spesifik cis-elemen kooperatif ditingkatkan dengan pengikatan protein PHO2 homedomain. Interaksi PHO4-PHO2 memungkinkan aktivasi trans- terjadi dengan menghapus sebuah PHO4 teraction di- internal domain represif (Biadab et al., 1998). Pada tumbuhan, faktor transkripsi bHLH mengatur banyak proses seluler seperti perkembangan organ mulut fl (Heisler et al, 2001;. Sorensen et al, 2003.), Genesis photomorpho-, nasib sel epidermis seperti (Leivar et al, 2008). trikoma, akar rambut, dan stomata (Bernhardt et al, 2003;. Zhang et al, 2003;. Morohashi et al, 2007;. Serna 2007), respon hormonal (Abe et al, 2003;.. Lorenzo et al, 2004; Li et al, 2007;. Bou-Torrent et al, 2008), dan homeostasis logam (Rampey et al, 2006;... Se'gue'la et al, 2008;. Panjang et al, 2010), untuk nama beberapa (Gbr. 2). Di antara fungsi-fungsi ini beragam, faktor transkripsi bHLH juga mengatur jalur biosintesis dari avonoids fl pada beberapa spesies tanaman

Faktor transkripsi bHLH mengatur jalur avonoid flYang pertama faktor bHLH transkripsi yang mengatur fl avo- jalur noid yang diidentifikasi dalam jagung pada tahun 1989, dan termasuk B (Booster 1) dan R (Red 1), anggota B / keluarga R, sebelum identifikasi nanti dari Lc, Sn, dan R-ch Hopi (Chandler et al, 1989;. Goff et al, 1990;.. Petroni et al, 2000) .bHLHproteinsinvolvedintheregulationofthe fl avonoid berbagi jalur beberapa fitur

umum. Dalam Arabidopsis, mereka milik subkelompok IIIF dari klasifikasi yang ditetapkan oleh Heim et al. (2003) .suatu pertama

200 asam amino pada sisi N-terminal yang terlibat dalam interaksi dengan faktor transkripsi MYB (Gbr. 3). 200 asam amino berikut sering termasuk wilayah bermuatan negatif diperlukan untuk interaksi dengan protein WD40 dan / atau kompleks RNApolII. Akhirnya, bHLH domain sendiri dan daerah C-terminal yang dikenal untuk berpartisipasi dalam homodimer (seperti GL3) atau heterodimer [seperti R / RIF1 (lihat di bawah) atau GL3 / EGL3] formasi (Gbr. 3) (Goff et al ., 1992; Ferre '-d'Amare' et al, 1994;. Payne et al, 2000;. Buck dan Atchley, 2003;. Zhang et al, 2003; Pattanaik et al, 2008;.. Hichri et al, 2010 ). Protein bHLH ini dapat mengikat G-kotak sendiri, sebagaimana telah dijelaskan untuk CrMYC1 (Catharanthus roseus MYC1) atau perilla (Perilla frutescens) MYC-RP dan snapdragon (Antir- rhinum Majus) Delila menggunakan ragi satu-hybrid-teknik nique (Gong et al, 1999;.. Chatel et al, 2003). Namun, karakteristik mengikat tampak berbeda sesuai dengan faktor transkripsi dan gen sasaran. Memang, ekspresi bersama dari petunia MYB / bHLH pasangan AN2 / JAF13 atau Arabidopsis TT2 / TT8 diperlukan untuk pengikatan dimer yang dihasilkan ke carophylla Spinacia promotor oleracea DFR dalam ragi. Namun, JAF13 dan TT8 protein juga dapat secara individual mengikat moters Soans dan AtDFR pro (Shimada et al., 2006). Bersama-sama, hasil ini menunjukkan bahwa protein bHLH dapat mengikat DNA baik sendiri atau sebagai dimer dengan MYB, tergantung pada promotor sasaran. Seperti protein Arabidopsis bHLH mengatur fl avonoid jalur biosintesis, mereka yang terlibat dalam trikoma / root pembentukan rambut atau pembangunan juga termasuk dalam subkelompok IIIF (Heim et al., 2003). ZmLc mengatur hanya antosianin akumulasi dalam jagung, namun berlebih di Arabidopsis menginduksi sejumlah peningkatan trikoma, bersama-sama dengan biosintesis ektopik anthocyanin (Llyod et al., 1992). Demikian pula, AtGL3 (Glabra3) dan AtEGL3 (Enhancer dari Glabra3), yang berbagi 74% identitas, tumpang tindih untuk kontrol inisiasi trikoma dan pembangunan di daun, dan penentuan atrichoblast di akar (Bernhardt et al, 2003;. Zhang et al. 2003;. Morohashi et al, 2007). Berlebih Transient GL3 di kelopak putih Matthiola incana menginduksi akumulasi antosianin (Ramsay et al., 2003). Dalam kemuliaan pagi Ipomoea purpurea dan Ipomoea tricolor,fenotipe mutan menunjukkan bahwa bHLH2 dan IVS (Seed Gading), masing-masing, mengatur antosianin biosintesis dalam corolla dan akumulasi HK pada biji. Selain itu, bHLH2 mengontrol pembentukan trikoma benih (Taman et al., 2007). Secara keseluruhan, hasil ini menunjukkan bahwa beberapa protein bHLH terlibat dalam peristiwa fisiologis yang berbeda seperti regulasi fl biosintesis avonoid dan penentuan nasib sel epidermis, tetapi mekanisme ing underly- ini spesialisasi yang berbeda masih belum diketahui. Jumlah tanaman faktor transkripsi bHLH dikenal untuk mengatur jalur biosintesis antosianin adalah di- kekusutan terus dan mereka termasuk jagung B, R, Lc, dan Sn (Chandler et al, 1989;. Goff et al, 1990, 1992;. CONSONNI et . al, 1993), snapdragon Delila (Gong et al, 1999), perilla MYC-RP (Gong et al, 1999), petunia PhAN1 dan PhJAF13 (Quattrocchio et al, 1998;.... Spelt et al, 2000, 2002 ), apel MdbHLH3 dan MdbHLH33 (Espley et al., 2007), dan gentian GtbHLH1 (Nakatsuka et al., 2008) (Tabel 1 menjelaskan beberapa bHLH protein fi kasi diidentifikasi dalam spesies yang berbeda dan fungsi mereka). Hanya ZmIn1 menunjukkan sifat represif, dengan menghambat CHS Putih pollen1 dan ekspresi UFGT Bronze1 pada jagung

aleuron (Burr et al., 1996). Di antara regulator tersebut, beras Rc / Rd secara spesifik mengatur PA sintesis di pericarp gabah (Sweeney et al, 2006;.. Furukawa et al, 2007). Protein bHLH lainnya dapat mengontrol antosianin dan jalur PA, seperti Arabidopsis TT8 (Nesi et al., 2000) dan kemuliaan pagi bHLH2 dan IVS (Taman et al., 2004, 2007). Baru-baru ini, protein bHLH dua anggur, VvMYC1 dan VvMYCA1, telah teridentifikasi (Gambar. 3). Sementara VvMYC1 jelas ditunjukkan untuk pro- mote akumulasi antosianin dalam anggur dan tembakau sel transiently berubah (. Gambar 4), keterlibatan kemungkinan VvMYC1 dan VvMYCA1 di PA sintesis masih harus diselidiki (Hichri et al, 2010;. Matus et al. 2010). Kompilasi data ini de fi nitely menunjukkan bahwa faktor transkripsi bHLH dapat mengatur, kadang-kadang dengan cara memukul-mukul berlebihan, satu atau lebih cabang dari jalur avonoid fl, dan peristiwa fisiologis tambahan seperti nasib sel epidermis. Peraturan fenomena ini muncul sangat tergantung pada mitra yang tersedia hadir dalam sel pada tahap perkembangan tertentu.

Faktor transkripsi MYB

Faktor pertama MYB transkripsi yang mengatur jalur avonoid fl yang diidentifikasi pada tahun 1987 pada jagung, dan terdiri C1 (berwarna 1) dan PL1 (Purple daun 1), selain P1 (Paz- Apakah `s et al, 1987;. Chandler et al ., 1989; Goff et al, 1990;.. Petroni et al, 2000). Pada saat itu, identifikasi dari C1 menunjukkan bahwa faktor transkripsi tanaman yang terkait erat dengan mamalia, yang merupakan tonggak sejarah dalam biologi molekuler tanaman. Memang, C1 menunjukkan yang signifikanhomologi dengan vertebrata c-MYB proto-onkogen, yang berasal dari virus avian myeloblastosis dan dikenal untuk mengontrol proliferasi sel dan diferensiasi (Lipsick, 1996) .MYBtranscriptionfactorsarecharacterizedbythe disebut domain MYB N-terminal, yang terdiri dari 1 sampai 3 pengulangan yang tidak sempurna dari hampir 52 asam amino (R1, R2, R3 dan). Sementara domain MYB terlibat dalam DNA mengikat dan dimerisasi, daerah C-terminal mengatur ekspresi gen sasaran (aktivasi yaitu atau represi). Faktor transkripsi tanaman MYB mengikat berbeda cis-elemen, yang disebutTabel 1. bHLH, MYB, dan WD40 protein yang terlibat dalam regulasi dari fl avonoid jalur biosintesis diidentifikasi dalam beberapa spesies utamaFungsi menunjukkan mereka telah ditentukan dengan menggunakan mutan atau ekspresi ektopik dalam spesies heterolog dan / atau homolog.Spesies Protein Fungsi (s) ReferensibHLH Zea mays (jagung) ZmB ZMR ZmLcg Peraturan jalur antosianin fChandler et al. (1989) Ludwig et al. (1989) Goff et al. (1990) ZmIn1 Represi ekspresi gen avonoid fl pada jagung aleuron Burr et al. (1996) Arabidopsis thaliana AtTT8 Pengendalian proanthocyanidins dan antosianin dalam benih dan bibit Nesi et al. (2000) Zhang et al. (2003) GL3 / EGL3 Epidermal nasib sel tekad dan induksi akumulasi antosianin Bernhardt et al. (2003) Ramsay et al. (2003) Vitis vinifera (anggur) VvMYC1 Promosi akumulasi antosianin dalam sel anggur Hichri et al. (2010) Bunga Mulut Singa (snapdragon) Delila Pengendalian biosintesis antosianin dalam bunga-bunga Martin et al. (1991) Petunia hybrida PhAN1 Pengendalian jalur antosianin dalam fl Owers Quattrocchio et al. (1993) PhJAF13 Quattrocchio et al. (1998) Perilla frutescens MYC-RP Peraturan sintesis antosianin dalam daun dan batang Gong et al. (1999) MYB Zea

mays (jagung) ZmC1 ZmPl1 ZmP1g Pengendalian fl biosintesis avonoid dalam kernel fPaz-Apakah `s et al. (1997) Chandler et al. (1989) Goff et al. (1990) Petroni et al. (1990) Arabidopsis thaliana AtTT2 Peraturan sintesis proantosianidin di kulit biji Nesi et al. (2001) AtMYBL2 Represi biosintesis antosianin Dubos et al. (2008) Matsui et al. (2008) AtCPC Peraturan nasib sel epidermis dan penghambatan akumulasi antosianin Schellmann et al. (2002) Zhang et al. (2009) Zhu et al. (2009) Vitis vinifera (anggur) VvMYBPA1 Induksi proantosianidin sintesis Bogs et al. (2007) VvMYBPA2 Terrier et al. (2009) VvMYB5a Peraturan akumulasi fenilpropanoid deluc et al. (2006, 2008) VvMYB5b Bunga Mulut Singa (snapdragon) Rosea1 Peraturan intensitas pigmentasi mulut fl dan membentuk pola Schwinn et al. (2006) Rosea2 Venosa AmMYB308 Pengendalian biosintesis fenilpropanoid Tamagnone et al. (1998) AmMYB330 Petunia hybrida AN2 Peraturan biosintesis antosianin dalam fl Owers Quattrocchio et al. (1999) WD40 Zea mays (jagung) ZmPAC1 Peraturan jalur antosianin dalam aleuron biji dan scutellum Carey et al. (2004) Arabidopsis thaliana AtTTG1 Pengendalian jalur avonoid fl, trikoma dan akar penentuan rambut, benih produksi lendir Walker et al. (1999) Vitis vinifera (anggur) WDR1 Berkontribusi akumulasi anthocyanin Matus et al. (2010) Petunia hybrida AN11 Peraturan produksi dan vacuolar antosianin pH di fl Owers de Vetten et al. (1997) Perilla frutescens PFWD Induksi sintesis antosianin, pembentukan trikoma, dan pengurangan akar rambut Sompornpailin et al. (2002)Regulasi transkripsi dari fl jalur biosintesis avonoid | 7 dari 19  oleh tamu pada tanggal 31 Januari, 2015http: //jxb.oxfordjournals.org/Downloaded dariSitus MYB mengikat (MBSS), dan beberapa faktor transkripsi MYB menunjukkan fleksibilitas fl tertentu pengakuan (Romero et al, 1998;. Jin dan Martin, 1999). Namun, faktor transkripsi MYB milik spesies yang berbeda dan mengatur jalur yang sama, seperti PA biosintesis misalnya, tampaknya mengikat motif yang sama (Akagi et al., 2009). Faktor transkripsi MYB mengatur jalur avonoid fl telah banyak diteliti dan diidentifikasi pada tanaman, hias, dan tanaman Model (Tabel 1). Kebanyakan dari mereka hadir dua R mengulangi (R2R3 MYB protein), dan milik subkelompok 1-7 dari klasifikasi dari Stracke et al. (2001) jalur .RegulatorsofthePAandanthocyanin menampilkan [D / E] LX2 [R / K] x3Lx6Lx3R motif iden- sary untuk interaksi dengan faktor transkripsi bHLH di ulangi R3 mereka (Grotewold et al, 2000;.. Zimmermann et al, 2004), whileMYBtranscriptionfactorsgoverning fl avonol biosintesis pameran SG7 yang [K / R] [R / x] [R / K] xGRT [S / x] [R / G] xx [M / x] K dan SG7-2 ([W / x] [. L / x] LS) motif pada akhirnya C-terminal mereka (Stracke et al, 2001; Czemmel et al, 2009).. Namun semua regulator dari jalur avonoid fl tidak muat ini klasifikasi sempurna. Dalam kentang, protein MYB domain tunggal, mirip dengan MYB73 kedelai, adalah 44 kali lebih dinyatakan dalam ungu fl esh dibandingkan dengan fl esh putih, mengusulkan suatu peran dalam pengendalian biosintesis antosianin (Stushnoff et al., 2010). Sebagian besar faktor transkripsi MYB ditandai sampai saat ini kontrol hanya satu cabang dari jalur avonoid fl. Spesifik regulator fi k dari jalur antosianin telah diidentifikasi di petunia, Arabidopsis (Quattrochio et al, 1999, 2006.) (Borevitz et al, 2000;.. Gonzalez et al, 2008), strawberry (. Aharoni et al, 2001), selentingan (Kobayashi et al, 2002;. deluc et al, 2006, 2008;. Walker et al, 2007;. Cutanda-Perez et al, 2009.), tomat (Mathews et al, 2003;.. Ballester et al, 2010) , gerbera, apel (Takos et al., 2006; Ban et al, 2007;.. Espley et al, 2007) (Elomaa et al, 2003.)., kentang (Mano et al, 2007; Jung et al, 2009. ), tembakau (Pattanaik et al., 2010), dan pir (Feng et al., 2010), untuk beberapa nama. Di antara mereka, R3 AtMYBL2

adalah represor antosianin (Dubos et al, 2008;.. Matsui et al, 2008) (. Taman et al, 2008), andtheR2R3AtMYB60inhibitsanthocyanin sintesis dalam selada. Luas keberpihakan urutan protein dari 134 faktor transkripsi yang mengatur MYB jalur antosianin mengungkapkan residu dilestarikan di ulangi R3 (arginin, valin, dan alanin) dari dikotil, serta dilestarikan motif singkat ANDV (Lin-Wang et al., 2010). Selain itu, [R / K] Px [P / A / R] xx [F / Y] motif telah diidentifikasi di wilayah C-terminal ini MYBs antosianin pengatur (Lin-Wang et al., 2010). Regulator dari PA biosintesis telah diidentifikasi di Arabidopsis, selentingan (Nesi et al, 2001). (Bogs et al, 2007;.. Terrier et al, 2009), tanaman polongan (. Yoshida et al, 2008), kesemek (Akagi et al., 2009), dan poplar (Mellway et al., 2009). Baru-baru ini, MYBs mengatur cabang fl avonol juga telah diidentifikasi di Arabidopsis dan selentingan (Mehrtens et al, 2005;.. Stracke et al, 2007;. Czemmel et al, 2009). Seperti yang sudah disebutkan di atas, MYBs umumnya mengatur hanya satu cabang dari jalur avonoid fl. Dalam selentingan misalnya, overekspresiVlMYBA1-2 di akar rambut yang disebabkan hanya ekspresi gen struktural yang berkaitan dengan biosintesis antosianin dan transportasi (Cutanda-Perez et al., 2009). Gen Demikian juga, ekspresi ektopik dari VvMYBPA1 dan VvMYBPA2 di akar rambut selentingan eksklusif diaktifkan pengkodean enzim dari jalur PA seperti reduktase anthocyanidin dan reduktase leucoanthocyanidin (Bogs et al, 2007;.. Terrier et al, 2009). Meskipun sangat spesifik fungsi fi c ini, beberapa faktor transkripsi MYB mungkin memainkan peran yang berbeda. Ekspresi berlebihan dari VvMYB5b tomat dipengaruhi baik propanoid phenyl- dan metabolisme karotenoid (Mahjoub et al., 2009) .ThesingleR3repeatCAPRICE (BPK) isknownto mengatur nasib sel epidermis seperti pembentukan trikoma dan akar rambut di Arabidopsis (Schellmann et al., 2002) . Selanjutnya, BPK menghambat akumulasi antosianin dalam homolo- host gous dan heterolog, dengan bersaing dengan faktor transkripsi R2R3 MYB mengatur fl avonoid path- cara. Karena BPK tidak mengikat DNA, ada kemungkinan bahwa faktor transkripsi ini mengganggu dengan berinteraksi dengan mitra bHLH, seperti yang ditunjukkan oleh ragi tes dua-hybrid (Zhang et al, 2009;.. Zhu et al, 2009). Singkatnya, banyak studi terbaru, bersama-sama dengan analisis genom tanaman baru, menunjukkan bahwa struktur protein primer dan fungsi biologis berkorelasi dalam subkelompok MYB yang dilestarikan antara spesies yang berbeda. Hal ini terutama berlaku untuk faktor MYB transkripsi yang mengatur jalur avonoid fl, di mana spesifik motif dan residu dilestarikan telah diidentifikasi dalam antosianin (Lin-Wang et al., 2010) dan fl avonol (Czemmel et al., 2009) regulator. Namun, fungsi biologis dari motif konsensus hadir di C-terminus dari protein yang baru mulai diselidiki. Ini akan menjadi sangat menarik untuk menentukan apakah ini fi spesifik c motif dapat memberikan fi kota tertentu untuk faktor MYB transkripsi untuk mengatur cabang tertentu dari jalur avonoid fl, dengan memodulasi interaksi dengan DNA dan / atau dengan mitra protein seperti bHLH dan / atau protein WD40 .

Protein WD40

WD40 atau WDR (WD ulangi) protein yang terlibat dalam banyak proses seluler eukariotik termasuk pembelahan sel, pembentukan vesikel dan lalu lintasnya cking, transduksi sinyal, RNA mengolah, dan regulasi transkripsi (Van Nocker dan Ludwig, 2003). Mereka terutama berpartisipasi dalam renovasi kromatin, melalui kation modi fi

protein histon, dan bisa jadi memengaruhi transkripsi (Couture et al, 2006;.. Suganuma et al, 2008;. Zhu et al, 2008). Protein WD40 ditandai dengan motif peptida dari 44-60 asam amino, biasanya dibatasi oleh dipeptida GH di sisi N-terminal (11-24 residu dari N-terminus) dan dipeptida WD di C-terminus (Smith et al., 1999). Motif ini dapat tandem diulang 4-16 kali dalam protein, dengan sebagian besar protein Arabidopsis WD40 menunjukkan 4 atau lebih mengulangi WD (Van Nocker dan Ludwig, 2003). Protein WD40 tidak dianggap memiliki aktivitas katalitik (DNA mengikat atau peraturan ekspresi gen target), melainkan tampaknya menjadi platform docking,8 dari 19 | Hichri et al.  oleh tamu pada tanggal 31 Januari, 2015http: //jxb.oxfordjournals.org/Downloaded darikarena mereka dapat berinteraksi dengan beberapa protein secara bersamaan (VanNockerandLudwig, 2003) .Hanya Arabidopsis TTG1 (Transparan Testa glabra 1) jelas menunjukkan, menggunakan kromatin immunoprecipitation, untuk mengikat promotor AtTTG2, gen yang mengkode faktor transkripsi WRKY terutama yang terlibat dalam trikoma pola (Zhao et al., 2008). Sejumlah kecil WD40 protein yang terlibat dalam regulasi jalur avonoid fl telah diidentifikasi sejauh ini (Tabel 1), dan termasuk petunia AN11 (Anthocyanin 11; de Vetten et al, 1997.), Arabidopsis TTG1 (Walker et al, 1999. ), perillaPFWD (Sompornpailin et al, 2002), jagung ZmPAC1 (Pale aleuron color1;... Carey et al, 2004), Medicago trunculata MtWD40-1 (Pang et al, 2009), dan pohon anggur WDR1 dan WDR2 (Matus et al ., 2010). Ini protein WD40 tampaknya sangat kekal di antara spesies. Memang, PFWD dan PhAN11 menunjukkan identitas 81,3%, sedangkan PFWD dan AtTTG1 berbagi 77,8% identitas (Walker et al., 1999). Keluarga protein WD40 tampaknya kurang berkembang dibandingkan dengan MYB atau bHLH keluarga, sejak MtWD40-1, AN11, dan PAC1, gen tunggal-copy (de Vetten et al, 1997;. Carey et al, 2004;. Pang et al., 2009). Protein WD40, mengatur jalur avonoid fl, seperti TTG1, dapat mengendalikan banyak proses fisiologis lainnya, seperti trikoma dan akar rambut tekad dan produksi lendir benih, dan sesuai dinyatakan dalam jaringan baik mengumpulkan dan tidak mengumpulkan avonoids fl (Walker et al., 1999 ). Dalam petunia, AN11 mutan menunjukkan kandungan antosianin berkurang mahkota. Gangguan warna kelopak tersebut diberikan baik untuk pengurangan dalam ekspresi fl avonoid gen struktural dan untuk modifikasi fi ca- tion dari pH vacuolar, menunjukkan bahwa AN11 terlibat setidaknya dalam regulasi dua peristiwa metabolik ini (de Vetten et al., 1997). Di Medicago truncatula, MtWD40-1 mutan yang defisiensi dalam akumulasi lendir, dan sintesis HK, avonols fl, anthocyanin, dan asam benzoat dalam biji, tetapi hanya di PA sintesis di bunga-bunga, dan akhirnya mereka tidak menunjukkan modi fi kasi nasib sel epidermis. MtWD40-1 mutan menunjukkan penurunan yang kuat dari ekspresi gen struktural fl avonoid, sedangkan berlebih dari MtWD40-1 di M. truncatula akar rambut tidak menyebabkan akumulasi PA (Pang et al., 2009). Secara keseluruhan, data ini jelas menunjukkan bahwa teins WD40 pro dapat terlibat dalam berbagai peristiwa fisiologis dan metabolisme, tetapi juga menunjukkan fakta bahwa mekanisme regulasi yang mendasari peristiwa ini menuntut keberadaan mitra tambahan.

The MYB-bHLH-WD40 (MBW) kompleks

Meskipun subkelompok avonoid fl berasal dari jalur biosintesis yang sama, mereka menumpuk berbeda-beda dalam organ dan jaringan tanaman, tergantung pada tahap

perkembangan dan kondisi lingkungan, karena mereka ful fi l fungsi biologis yang berbeda. Dengan demikian, distribusi mereka menyiratkan regulasi spasial dan temporal yang akurat dari fl avonoid jalur biosintesis, membutuhkan fi c bangsa combi- tertentu dari faktor transkripsi. Keterlibatan kompleks terner dibentuk oleh protein dari bHLH, MYB, danWD40 keluarga, kompleks MBW, telah jelas menunjukkan di Arabidopsis dan petunia. MBW kompleks sangat terorganisir, dan masing-masing subunit fi ful ls yang spesifik fungsi fi c seperti mengikat DNA, aktivasi ekspresi gen sasaran, atau stabilisasi kompleks faktor transkripsi. Interaksi antara anggota kompleks MBW dapat menentukan lokalisasi seluler sub dari kompleks itu sendiri. Misalnya, interaksi bHLH-WD40 tampaknya diperlukan untuk trans- lokasi protein WD40 ke dalam inti. Memang, protein fl uorescent PFWD-hijau (GFP) fusi protein terlokalisir di sitosol jika dinyatakan sendiri, dan ekspresi co-PFWD dan MYC-RP dalam sel bawang memungkinkan PFWD transportasi ke inti (Payne et al, 2000;. Sompornpailin et al., 2002). Hasil serupa telah dijelaskan dalam petunia, di mana AN11 juga telah diterjemahkan dalam sitosol (de Vetten et al., 1997). Demikian juga, dalam daun tembakau dalam fi ltrated dengan selentingan WDR1, protein yang dikode terlokalisir baik dalam sitosol atau dalam sitosol dan inti tergantung pada sel yang diamati, sedangkan VvMYCA1 terlokalisir di kedua kompartemen selular (Matus et al., 2010). Selain itu, dalam inti, anggota kompleks MBW dapat memengaruhi akumulasi masing-masing. Dalam Arabidopsis ttg1 dan GL1 mutan, GL3-kuning protein fl uorescent (YFP) dipartisi dengan inti, tetapi tidak merata ke Speckles, menunjukkan bahwa faktor transkripsi TTG1 dan GL1 yang diperlukan untuk distribusi subnuclear tepat GL3 (Zhao et al., 2008). Menggunakan mutan KO dan berlebih KASIH pengalaman-, dua kompleks MBW telah jelas diidentifikasi sejauh ini dan dijelaskan dalam Arabidopsis dan petunia, yaitu TT2 / TT8 / TTG1 (Transparan Testa 2 / Transparan Testa 8 / Transparan Testa glabra 1) dan AN2 / AN1 / AN11 (Antho- sianin 2/1/11), masing-masing. Dalam Arabidopsis, MBW TT2 kompleks / TT8 / TTG1 mengatur akumulasi PA di kulit biji (Debeaujon et al, 2003;. Baudry et al, 2004.), Sedangkan GL1 / GL3- EGL3-TT8 / TTG1 (gundul 1 / glabra 3-Enhancer dari Gla- bra 3-Transparan Testa 8 / Transparan Testa glabra 1) inisiasi kontrol yang kompleks trikoma dan pembentukan (Payne et al, 2000;.. Zhang et al, 2003;. Maes et al, 2008). Sebuah interaksi fisik antara TT8 dan TT2, serta antara TT8 dan TTG1, telah dibuktikan dengan menggunakan ragi percobaan dua-hybrid (Baudry et al., 2004). Selain itu, TTG1 juga bisa langsung berinteraksi dengan TT2 atau trikoma regulator GL1, tetapi tanpa menunjukkan aktivitas katalitik yang jelas. Dengan demikian, telah diusulkan bahwa TTG1 dapat bertindak sebagai jembatan untuk menstabilkan MBW kompleks (Baudry et al, 2004;. Zhao et al, 2008.). Seperti dijelaskan di atas, ttg1 fenotipe mutan menunjukkan bahwa TTG1 terlibat dalam beberapa respon fisiologis. protein bHLH TT8, GL3, dan EGL3 juga menunjukkan fungsi sebagian tumpang tindih (Zhang et al., 2003). Akibatnya, gen target yang spesifik kota kompleks MBW tampaknya diberikan oleh protein MYB. Memang, PAP1 / PAP2 (Produksi Antosianin Pigment 1/2), TT2, GL1, WER (WEREWOLF), dan AtMYB61 mengatur akumulasi antosianin dalam bibit, PA sintesis bio di teguments benih, pembentukan trikoma, akar rambutRegulasi transkripsi dari fl jalur biosintesis avonoid | 9 dari 19  oleh tamu pada tanggal 31 Januari, 2015http: //jxb.oxfordjournals.org/Downloaded dariinisiasi, dan lendir produksi teguments benih, masing-masing (Zhang et al, 2003;..

Baudry et al, 2004). Kecuali untuk TT2, tidak ada homolog terdekatnya (PAP1, PAP2, WER, dan AtMYB111) bisa mengaktifkan AtBAN pro moter (BAN mengkodekan reduktase anthocyanidin). Sebaliknya, TT2 bisa berinteraksi baik dengan TT8, EGL3, atau GL3 untuk meningkatkan aktivitas BAN secara signifikan (Baudry et al., 2004). Daripada berpartisipasi dalam spesifik pengakuan promotor gen sasaran, protein WD40 lebih mungkin untuk meningkatkan aktivasi gen. Diseksi promotor AtBAN mengungkapkan bahwa sebuah fragmen dari 86 bp, termasuk MBS dan G-kotak pada jarak 36 bp, adalah yang mencukupi untuk mendorong ekspresi uidA gen reporter secara spesifik di PA-mengumpulkan sel (Debeaujon et al., 2003). Jika dimer TT2-TT8 dapat mengikat promotor BAN dalam ragi dan mengaktifkannya di planta, co-ekspresi TT2, TT8, dan TTG1 dalam protoplas Arabidopsis mengaktifkan promotor BAN hampir empat kali lebih banyak dari transformasi ganda TT2-TT8 (Baudry et al., 2004). Dalam petunia, yang AN2 / AN1 / AN11 kontrol yang kompleks sianin antho- biosintesis di corolla, terutama dengan mengatur DFR dan ekspresi CHSJ (Quattrocchio et al, 1993;. De Vetten et al, 1997;.. Spelt et al, 2002). Demikian pula untuk AN1, AN11 terlibat dalam regulasi biosintesis antosianin dalam corolla, tetapi juga mengatur pH vacuolar dalam sel tungkai petal dan morfologi sel epidermis biji. Namun, AN2 tidak mempengaruhi sifat-sifat ini dan eksklusif mengatur biosintesis antosianin (Spelt et al., 2002), sedangkan faktor transkripsi MYB kedua, PH4, mengontrol pH vacuolar (Quattrocchio et al., 2006). Sekali lagi, hasil ini konsisten dengan fi kota tertentu dari faktor transkripsi MYB. Penghapusan AN1 C-terminal akhir hanya mempengaruhi pH vacuolar dan morfologi sel kulit biji, menunjukkan bahwa domain ini adalah domain yang berinteraksi dengan mitra MYB yang berbeda (Spelt et al., 2000, 2002). Flavonol biosintesis, setidaknya dalam Arabidopsis, tampaknya diatur hanya oleh faktor transkripsi MYB yang tidak menunjukkan motif untuk interaksi dengan protein bHLH di ulangi R3 mereka. Memang, AtMYB11, AtMYB12, dan AtMYB111 mengaktifkan sendiri CHS, CHI, F3H, andFLS promotor, tetapi tidak DFR atau UFGT (Stracke et al., 2007) .Ingrapevine, VvMYBF1regulates VvFLS1 (Flavonol Synthase 1) ekspresi tanpa perlu mitra bHLH, dan dapat melengkapi mutan Arabidopsis myb12 (Czemmel et al., 2009). Anehnya, co-ekspresi ZmC1 dan ZmLc didorong oleh fi c promotor E8 buah-spesifik dalam tomat menyebabkan peningkatan 60 kali lipat dalam tingkat kaempferol fl avonol di esh fl, sedangkan tanaman berubah dengan masing-masing faktor transkripsi independen tidak menunjukkan signifikan akumulasi fi kan dari avonols fl dibandingkan dengan tanaman liar tipe (Bovy et al., 2002). Dalam jagung, ekspresi ZmFLS1 dikendalikan oleh antosianin mempromosikan MYB-bHLH dimer C1 / PL1 + R / B atau dengan phlobaphene mempromosikan MYB P1 (Ferreyra et al., 2010). Hasil ini menunjukkan bahwa, tergantung pada jenis tanaman, regulasi fl avonol jalur mungkin berbeda, dan melibatkan baik MYB transkripsi faktor tion sendiri atau dimer MYB-bHLH.

Regulasi transkripsi regulator

Selain mengatur ekspresi gen struktural fl avonoid, anggota kompleks MBW juga mengatur ekspresi mereka sendiri di sirkuit yang kompleks. TT8, misalnya, berinteraksi dengan TTG1 dan MYB transkripsi faktor-faktor seperti TT2 atau PAP1 untuk mengatur transkripsi sendiri (Tohge et al, 2005;. Baudry et al, 2006.). Lain dimer MYB-bHLH, seperti PAP1 / GL3, dapat mengatur ekspresi TT8, seperti yang ditunjukkan oleh ragi

percobaan satu-hybrid dan con fi rmed in planta (Baudry et al., 2006). Dalam petunia, protein MYB AN2 dan AN4 secara spesifik mengatur ekspresi AN1, tanpa di fl uencing JAF13 (Quattrocchio et al, 1998;.. Spelt et al, 2000). .Ingrapevine, VvMYC1regulatesitsownexpression dengan berinteraksi dengan MYB PA regulator VvMYBPA1 (Hichri et al, 2010). Dalam gentian kelopak fl ower, GtMYB3 dapat mengontrol ekspresi GtbHLH1 juga (Nakatsuka et al., 2008) .InadditiontobHLH, MYBproteinscanalsocontrol ekspresi mereka sendiri. Dalam merah- fl eshed apel, MYB10 mengikat dan transactivates promotor sendiri. Memang, dalam ini varietas merah, minisatelit terletak di wilayah promotor MdMYB10 merupakan unsur autoregulatory, yang terdiri dari lima ulangan tandem langsung motif 23 bp, masing-masing diperkirakan mengandung MBS (Espley et al., 2009). Dalam loop rumit, juga dapat dicatat bahwa mutan ttg1 dapat dilengkapi dengan berbagai tingkat e fi siensi oleh faktor MYB transkripsi seperti GL1, atau protein bHLH seperti ZMR atau GL3, yang memungkinkan pemulihan pembentukan trikoma (Lloyd et al., 1992;. Larkin et al, 1994; Payne et al, 2000).. Hasil ini menunjukkan bahwa protein WD40 bertindak hulu MYB dan bHLH, dan juga diamati pada morning glory Jepang (Ipomoea nil) fl Owers, di mana ekspresi InbHLH2 berkurang InWDR1 mutan (Morita et al., 2006). Dalam AN11 mutan, aktivitas DFR dipulihkan hanya dengan AN2 dan tidak AN1 berlebih, menunjukkan bahwa AN11 dapat bertindak hulu AN2. Namun, tingkat transkrip AN2 identik di Wild- jenis dan AN11 tanaman, menunjukkan bahwa AN11 bisa terlibat dalam kontrol pasca-translasi AN2 (de Vetten et al., 1997). Kompleksitas peraturan MYB jaringan / bHLH juga diungkapkan oleh analisis transcriptomic tanaman dari berbagai spesies yang mengekspresikan sebuah MYB transit faktor skripsi mengendalikan jalur avonoid fl. Dalam Gerbera kalus dan benang sari mengekspresikan GMYB10 dan sangat berpigmen, faktor transkripsi MYB menunjukkan motif represif yang mirip dengan yang ada pada V. vinifera protein C2 MYB pada gilirannya diekspresikan (Laitinen et al, 2008;.. Matus et al, 2008). Ekspresi C2 represor ini juga disebabkan pada akar anggur mengekspresikan yang spesifik anthocy- Anin regulator VlMYBA1 (Cutanda-Perez et al., 2009), serta akar anggur mengekspresikan yang spesifik PA regulator VvMYBPA2 (Terrier et al., 2009 ). Sangat menarik untuk dicatat bahwa, dalam kedua kasus, tidak ada perubahan yang signifikan dari bHLH atau WD40 tingkat ekspresi gen telah diamati. Untuk menyimpulkan, seorang autoregulasi ketat dari jaringan MBW tidak muncul sistematis. Dalam jagung, PAC1 (WD40), R (bHLH), dan C1 (MYB) tampaknya independen diatur10 dari 19 | Hichri et al.  oleh tamu pada tanggal 31 Januari, 2015http: //jxb.oxfordjournals.org/Downloaded dari(Carey et al., 2004). Dalam apel juga, MdMYB10 tampaknya tidak mengatur MdbHLH3 dan ekspresi MdbHLH33 (Espley et al., 2007).

Regulator potensi tambahan dari fl biosintesis avonoid

Percobaan dua-hibrida telah memungkinkan identifikasi dari jagung RIF1 (R-Berinteraksi Factor 1) sebagai mitra dari bHLH ZMR. RIF1, protein-EMSY terkait terlokalisasi dalam nukleus, mengandung dua domain peptidic diperlukan untuk interaksi dengan R: domain THT, yang tampaknya terlibat dalam homodimerization, dan domain AGENET. Protein RIF1 terlibat dalam renovasi kromatin melalui asetilasi histon (H3K9 / 14) (Hernandez et al., 2007). Meskipun bahwa interaksi R-RIF1 langsung dan melibatkan wilayah bHLH R,

C1 diperlukan untuk pembentukan in vivo dari C1 / R / RIF1 kompleks dan untuk penarikan kompleks ini ke A1 (encoding DFR) pro moter. Kepunahan ekspresi RIF1 dalam sel jagung berlebihan mengekspresikan C1 dan R mengarah pada penurunan pigmentasi hampir 50%, menggarisbawahi pentingnya struktur kromatin dalam mekanisme pengaturan dari jalur avonoid fl, serta peran faktor transkripsi R bHLH sebagai platform interaksi (Sainz et al, 1997;. Lesnick dan Chandler, 1998;. Hernandez et al, 2007). Jenis serupa interaksi telah dijelaskan untuk onkogenik c-MYC, yang mengaktifkan transkripsi melalui interaksi dengan renovasi kromatin faktor SWI / SNF atau co-faktor dari histon Acetylase (Cheng et al, 1999;. Massari dan Murre, 2000). Di antara regulator potensi tambahan dari jalur avonoid fl, yang Arabidopsis WRKY faktor transkripsi TTG2 telah dilaporkan terlibat dalam pengembangan trikoma, tetapi juga dalam tannin dan produksi lendir di kulit biji, dengan cara tergantung TTG1 (jonhson et al., 2002;. Ishida et al, 2007). Selain itu, pada tanaman Arabidopsis ektopik mengungkapkan antosianin regulator PAP1, ekspresi TTG2 adalah up-diatur, yang mengisyaratkan keterlibatan mungkin dalam peraturan antosianin (Tohge et al., 2005). Dalam sel nasib sirkuit penentuan epidermal, TTG2 bertindak hilir TTG1 dan MYB lain dan bHLH regulator, seperti ditunjukkan oleh represi ekspresi TTG2 di daun egl3, gl3 egl3, dan mutan ttg1 (Johnson et al, 2002;. Et Barat al., 2004). Dalam sel epidermis akar, WER positif mengatur ekspresi TTG2, sementara BPK dan TRY down-mengaturnya dengan membentuk un kompleks produktif dengan protein GL3 dan EGL3 bHLH (Ishida et al., 2007). Faktor Mads kotak transkripsi milik subkelompok squamosa, terutama dikenal untuk mengontrol identitas meristem lisan fl dan pengembangan lisan / buah fl (Immink et al., 2010), juga tampaknya terlibat dalam regulasi biosintesis antosianin. Dalam bilberry, VmTDR4 adalah orthologous dengan tomat squa Mads kotak TDR4 dan gen fruitfull Arabidopsis. Dalam mutan warna putih bilberry, tingkat transkrip VmTDR4 berkurang dibandingkan dengan tipe liar tanaman. Selain itu, ekspresi ektopik dari TDR4 di menginduksi Arabidopsis siliquesantosianin biosintesis, sedangkan kepunahan dalam bilberry oleh VIGS (virus-melenyapkan gen yang terinduksi) menghasilkan penurunan besar dalam isi antosianin (Jaakola et al., 2010). Hilangnya pigmentasi berkorelasi dengan ekspresi berkurang dari gen-gen struktural avonoid fl, serta dengan penekanan ekspresi gen pengatur seperti VmMYB2, yang mengkode protein berbagi 62% dan 86% dengan identitas AtPAP1 dan VvMYBPA1, masing-masing. Bersama-sama, hasil ini menunjukkan bahwa VmTDR4 dapat mempengaruhi biosintesis antosianin selama pematangan melalui pemantauan ekspresi gen MYB (Jaakola et al., 2010). Hasil serupa telah dijelaskan untuk ubi jalar, di mana IbMADS10 (milik subfamili squa) hampir secara eksklusif dinyatakan dalam jaringan berpigmen dan mempromosikan akumulasi antosianin dalam kalus kentang (Lalusin et al., 2006). Dalam Arabidopsis, mutasi gen yang mengkode BSISTER (ABS) TT16 protein Mads kotak menghapuskan PA sintesis dalam endotelium benih dan mengarah ke fenotipe testa transparan. TT16 diperlukan untuk ekspresi Banyuls dan bertindak hulu TT2 dalam biji PA jalur biosintesis. Ini juga memainkan peran dalam diferensiasi PA-mengumpulkan sel endotel (Nesi et al, 2002;. Debeaujon et al, 2003.). Akhirnya, faktor transkripsi bzip juga harus disebutkan, karena mereka menengahi peraturan tergantung cahaya fl avonoid biosintesis. protein bzip mengikat ACGT- mengandung unsur (ACE) yang bersama-sama dengan unsur pengakuan MYB (MRE), merupakan unit respon cahaya (LRU). LRUs telah diidentifikasi di Arabidopsis CHS,

F3H, dan FLS, dan pohon anggur VvFLS1 promotor, dan diperlukan untuk tanggap cahaya, menunjukkan kemungkinan kerjasama antara MYB dan bzip transkripsi tion faktor untuk memastikan fungsi ini (Hartmann et al, 2005;. Czemmel et al., 2009).

Flavonoid dan aplikasi bioteknologi

Memahami peraturan rumit dari fl avonoid jalur biosintesis memiliki tujuan yang jelas, seperti asi gener- dari bunga-bunga dengan warna asli dan varietas buah menyajikan sifat visual dan / atau agronomi yang menarik, sehingga meningkatkan seleksi alam yang telah terjadi sejak awal waktu. Bunga menampilkan berbagai pigmentasi yang disebabkan oleh mutasi pada urutan coding dari satu atau beberapa anggota kompleks MBW telah dijelaskan, misalnya dalam petunia dengan AN1 (bHLH) atau AN2 (MYB) mutan, pagi kemuliaan Ipivs (bHLH ), c (InMYB1), dan ca (InWDR1) mutan, atau dalam GtMYB3 gentian, untuk beberapa nama (Quattrocchio et al, 1999;. Morita et al, 2006;. Taman et al, 2007;.. Nakatsuka et al, 2008). Tidak adanya pigmentasi (yaitu produksi antosianin) dalam buah-buahan seperti anggur berry dan bayberry Cina (Myrica rubra) disebabkan oleh mutasi pada urutan coding dari gen MYB VvMYBA2 dan MrMYB1, masing-masing, gether ke- dengan penyisipan transposon di promotor gen MYBA1 (. Kobayashi et al, 2004; Walker et al, 2007;.. Niu et al, 2010).Regulasi transkripsi dari fl avonoid jalur biosintesis | 11 dari 19  oleh tamu pada tanggal 31 Januari, 2015http: //jxb.oxfordjournals.org/Downloaded dariMemanipulasi biosintesis avonoid fl untuk insinyur buah dan sayuran yang diperkaya dalam pound com antioksidan dan nutrisi, layak lebih dari sebelumnya disebut 'icals nutraceut-', akan menjadi sangat menarik bagi kesehatan manusia. Dalam tomat, ekspresi ektopik dari MYB-encoding gen LeANT1 diinduksi akumulasi antosianin dalam lapisan sel kulit dan subepidermal (Mathews et al., 2003). Demikian pula, co-ekspresi bHLH Delila dan MYB Rosea 1 gen di bawah kendali fi c promotor buah-spesifik E8 memicu peningkatan dramatis dari pigmen antosianin dalam esh fl dan kulit, yang menyebabkan buah berwarna ungu gelap (Butelli et al., 2008) . Tikus p53 knockout kanker rentan makan dengan ini trans- genic tomat dipamerkan secara signifikan umur panjang diperpanjang (Butelli et al., 2008). Karya ini merupakan contoh pertama fi generasi buah-buahan diperkaya dengan senyawa bioaktif avonoid fl yang bisa menjadi bagian dari makanan sehari-hari yang sehat. Dalam apel (M. domestica) dan ubi jalar (Ipomoea batatas), MdMYB10 dan IbMYB1 spesifik kontrol Cally akumulasi antosianin dalam esh fl (Espley et al, 2007;.. Mano et al, 2007). Modi fi kasi ekspresi mereka dapat digunakan untuk meningkatkan isi avonoid fl dalam produk ini sangat dikonsumsi. Namun, pendekatan transformasi tanaman juga dapat dipertimbangkan dengan faktor transkripsi bHLH, sebagai ekspresi konstitutif ZmLc, Delila, dan MYC-RP / GP tomat menyebabkan akumulasi antosianin dalam jaringan udara (termasuk buah) dan akar (Mooney et al., 1995;. Goldsbrough et al, 1996;. Gong et al, 1999). Akhirnya, strategi untuk meningkatkan PA isi tanaman hijauan (terutama alfalfa dan semanggi) dapat membantu mencegah padang rumput mengasapi pada hewan ruminansia, dengan memperlambat fermentasi dalam rumen. Berlebih dari ZmLc di alfalfa (Medicago sativa) dapat menginduksi akumulasi PA daun (McMahon et al, 2000;. Ray et al, 2003.). Demikian pula, overekspresi ZmSn di Birdsfoot trefoil (Lotus cornicu- latus) meningkat PA biosintesis, dengan halus lation terkumpul ekstra antosianin terbatas spesifik daerah fi c

dalam daun (Robbins et al., 2003). Namun, ekspresi konstitutif dari transgen (MYB atau bHLH) dalam sistem heterelogous sering tidak yang mencukupi untuk menginduksi akumulasi avonoid fl otomatis, dan stres memiliki lingkungan seperti cahaya dingin dan tinggi dianjurkan (Ray et al, 2003;. Paolocci et al, 2005;. Cominelli et al, 2008;. Albert et al, 2009;.. Rowan et al, 2009). Kondisi pertumbuhan yang tidak memadai dari 35S Arabidopsis :: tanaman PAP1 misalnya (yaitu suhu tinggi dan cahaya rendah) menyebabkan regulasi down dari ekspresi regulator positif, seiring dengan up-regulasi ekspresi potensi represor transkripsi AtMYB3, AtMYB6, dan AtMYBL2 (Rowan et al., 2009).

kesimpulanMengingat perhatian khusus ditujukan untuk kesehatan dan pencegahan penyakit melalui diet seimbang termasuk produk alami, avonoids fl muncul mungkin nutraceuticals luas di sayuran dan buah-buahan. Dalam konteks ini, upaya penelitian yang penting saat ini dilakukan untukmemahami jalur biosintesis dan mekanisme peraturan fl biosintesis avonoid dalam berbagai spesies tanaman. Jika jalur sendiri sekarang dipahami dengan baik, regulasi yang tampaknya berada di bawah hirarki peristiwa yang kompleks, yang perlahan-lahan diuraikan. The diidentifikasi fi tion ca- faktor transkripsi baru yang terlibat dalam biosintesis fl avonoid harus dilakukan bersama-sama dengan vestigation di- parameter mengendalikan ekspresi mereka. Modulasi ekspresi faktor transkripsi sasaran melalui praktek-praktek budaya atau kondisi-kondisi lingkungan yang memadai dalam rangka untuk mengubah isi avonoid fl pada tanaman dapat memberikan kesempatan yang baik untuk menghindari rekayasa genetika. Demikian juga, menentukan faktor-faktor endogen yang memicu ekspresi gen pengatur dapat jalan lain untuk mengikuti. Akhirnya, menyelidiki variabilitas alel antara kultivar jenis tanaman yang sama kemungkinan akan memungkinkan penggunaan faktor-faktor transkripsi ini sebagai penanda molekuler dari kualitas buah / sayuran.

Ucapan Terima KasihKami ingin mengucapkan terima kasih Sabine Guillaumie untuk gambar dari biji anggur dan batang penampang Gambar 1.