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Steroidal scaffold decorations in Solanum alkaloid biosynthesis

Molecular Plant 2024年第8期17卷 1236-1254页

作者： Rosalind Lucier Mohamed O.Kamileen Yoko Nakamura Sofiia Serediuk Ranjit Barbole jens wurlitzer Maritta Kunert Sarah Heinicke Sarah E.O'Connor Prashant D.Sonawane Department of Natural Product Biosynthesis Max Planck Institute for Chemical Ecology07745 JenaGermany Research Group Biosynthesis and NMR Max Planck Institute for Chemical Ecology07745 JenaGermany Biochemical Sciences Division CSIR-National Chemical LaboratoryPune 411008MaharashtraIndia

Steroidal glycoalkaloids(SGAs)are specialized metabolites produced by hundreds of Solanum species,including important vegetable crops such as tomato,potato,and *** it has been known that SGAs play important roles in defense in plants and“anti-nutritional"effects(e.g.,toxicity and bitterness)to humans,many of these molecules have documented anti-cancer,anti-microbial,antiinflammatory,anti-viral,and anti-pyretic *** these,α-solasonine andα-solamargine isolated from black nightshade(Solanum nigrum)are reported to have potent anti-tumor,anti-proliferative,and anti-inflammatory ***,α-solasonine andα-solamargine,along with the core steroidal aglycone solasodine,are the most widespread SGAs produced among the Solanum ***,it is still unknown how plants synthesize these bioactive steroidal *** comparative metabolomictranscriptome-guided approach,biosynthetic logic,combinatorial expression in Nicotiana benthamiana,and functional recombinant enzyme assays,here we report the discovery of 12 enzymes from *** that converts the starting cholesterol precursorto solasodine aglycone,and the downstreamα-solasonine,α-solamargine,and malonyl-solamargine SGA *** further identified six enzymes from cultivated eggplant that catalyze the production ofα-solasonine,α-solamargine,and malonyl-solamargine SGAs from solasodine aglycone via glycosylation and atypical malonylation *** work provides the gene tool box and platform for engineering the production of high-value,steroidal bioactive molecules inheterologoushosts usingsyntheticbiology.

关键词： steroidal glycoalkaloids Solanum biosynthetic pathway α-solamargine malonyl-solamargine specialized metabolites

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