相对于单个微生物，植物代谢更为复杂。在单细胞微生物中，单个转录因子(TF)的转录调节足以改变初级代谢。
年11月1日加州大学研究团队在molecularsystemsbiology发表了一篇名为“Agenome-scaleTF–DNAinteractionnetworkoftranscriptionalregulationofArabidopsisprimaryandspecializedmetabolism”的文章揭示了拟南芥初级和特化代谢转录调控的基因组规模的TF-DNA相互作用网络。
相应的基因组水平的代谢转录调控图谱揭示了导致这些变化的潜在设计原则，作为主调节器在很大程度上协调特定代谢途径的模型。植物的初级和特化代谢发生在无数细胞类型中，它们的反应根据内部和外部线索而变化。鉴于植物及其代谢物在为人类提供食物、纤维和药物方面的重要性，我们着手开发拟南芥的基因组规模转录调控图谱代谢基因。绘制了拟南芥TF与初级和特化代谢途径中基因启动子之间的一系列蛋白质-DNA相互作用。为了证明这种资源的效用，我们确定了三羧酸(TCA)循环的调节剂并对其进行了功能验证。由此产生的网络表明植物代谢设计原理与微生物不同。相反，代谢似乎是通过发育和压力条件过程进行转录协调的，这些过程可以协调初级和特殊代谢。这些数据代表了植物中TF与代谢基因之间相互作用的最全面的资源。
为了鉴定可能调节拟南芥初级代谢的TF，我们使用参与TCA循环、糖酵解和糖异生的酶编码基因的个启动子进行了增强的Y1H筛选，磷酸戊糖途径、谷氨酰胺合成酶/谷氨酰胺酮戊二酸氨基转移酶(GS-GOGAT)循环、莽草酸途径和大多数氨基酸生物合成途径，芳香族氨基酸除外。我们将这组促进剂称为中央碳促进剂(CCP)。我们还包括参与脂肪族GSL生物合成的基因的启动子，以研究初级和次级代谢的转录协调。为了能够在基因组水平检测初级代谢中涉及的TF，我们通过将额外的1,个TF克隆到与我们增强的Y1H系统兼容的激活域融合载体中，扩展了我们最初的个TF集合。最后的拟南芥TF集合包含2,个TF，占拟南芥中所有已表征和推定的TF的80%以上。
图1.转录因子(TF)-中心碳和特殊代谢的启动子相互作用
表明植物的初级代谢和专门代谢是高度相互关联的。TFs、MYB28和MYB29突变体的转录分析揭示了中央碳和专门代谢相互关联调节的潜力，这些突变体调节硫代葡萄糖苷(GSL)生物合成，这是一种专门的代谢途径。这项工作表明，正如预期的那样，这些TF不仅调节GSL生物合成途径，而且影响合成GSL前体的几个主要代谢途径，包括蛋氨酸生物合成、色氨酸生物合成、TCA循环、硫代谢和叶酸代谢。
