International Journal of Biological Macromolecules：桑资源与育种团队在桑树黄酮代谢调控的研究中取得新突破，揭示MaCHI蛋白多样性驱动的“分子变速箱”机制

         2025年3月，生物技术学院桑资源与育种团队在生物学top期刊《International Journal of Biological Macromolecules》（影响因子7.7）发表题为“Flexible control of influx for flavonoids pathway based on diversity of MaCHI-fold proteins in mulberry”的研究论文，首次在桑树中发现由四类MaCHI折叠蛋白构成的黄酮代谢“分子变速箱”，为解析植物次生代谢复杂调控网络提供了新视角。

        黄酮类化合物是桑树药用价值的重要物质基础，其合成路径受多层级调控。桑树基因组中黄酮合成基因家族显著扩张，但转录后调控机制尚不明确。本研究聚焦黄酮代谢关键酶——查尔酮异构酶（CHI）折叠蛋白家族，解析其协同调控代谢流的分子机制。鉴定出包括可变剪接体MaCHI2D在内的四类MaCHI折叠蛋白等多样性调控元件，阐明了代谢区室以及代谢产物动态平衡机制。通过酵母双杂交、GST pull-down和双分子荧光互补技术，证实MaCHIL与CHS1直接互作参与类黄酮代谢区室形成，减少副产物CTAL生成。拟南芥互补实验表明，过表达MaCHIL可使黄酮含量恢复至野生型120%，且过表达CHIL促进拟南芥中AtCHS的催化活性。紫色果桑品种中MaCHI2N/MaCHI2D显著高表达，而白色果桑中MaCHIL主导。果期代谢流呈现时空动态平衡，为果实色泽分化提供分子解释。

基于以上研究结果，提出桑树MaCHI蛋白多样性驱动的“分子变速箱”模型：MaCHI2N为代谢流“驱动齿轮”，催化效率达MaCHI2D的10^4倍；MaCHIL为“加速器”，通过与查尔酮合成酶（CHS1）互作提升底物转化效率；MaCHI2D为可变剪接产生“刹车元件”，竞争性抑制正常转录本功能。本研究阐明了植物通过蛋白多样性、可变剪接和代谢体组装实现黄酮代谢精准调控的新范式，为作物品质改良和药用成分合成生物学研究提供理论支撑。

本论文的硕士研究生付如梦为第一作者，晁楠副教授与刘利副研究员为共同通讯作者，张东阳副研究员为本研究提供了宝贵的意见和技术支持。该研究获得了国家蚕桑产业技术体系（CARS-18）、江苏省自然科学基金（BK20210879）等项目的资助。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2025.142673