Ziel ist die umfassende Identifikation und Analyse der O-Methyltransferase-Gene im Färberdistel sowie die Identifizierung der Schlüsselfaktoren-Gene, die die Methylierung von Flavonoid-Verbindungen katalysieren können, um die molekulare Grundlage der strukturellen Vielfalt von Flavonoiden im Färberdistel zu klären. Die Methode basiert auf hochwertigen Genomdaten des Färberdistel, die zuvor von der Forschungsgruppe erhalten wurden, und verwendet ein verstecktes Markov-Modell zur systematischen Identifikation von Typ-I-O-Methyltransferase-Genen im Färberdistel. Mithilfe verschiedener Online-Bioinformatiktools wurden die physikochemischen Eigenschaften, Genstrukturen, konservierten Motive, Chromosomenpositionen, Genverdopplungsereignisse und Kolinearitätsanalysen der identifizierten Gene durchgeführt. Anschließend wurde das Zielgen in einem prokaryotischen Expressionssystem von Escherichia coli heterolog exprimiert, und seine Funktion wurde durch in vitro-enzymatische Aktivität bestätigt. Die Ergebnisse zeigten die Auswahl von 31 Typ-I-O-Methyltransferase-Genen im Färberdistel. Ein CtFOMT1-Methyltransferase-Gen wurde erfolgreich aus dem Färberdistel geklont, das kodierte Protein wurde löslich in Escherichia coli exprimiert und durch Ni²⁺-Affinitätschromatographie gereinigt, um eine hohe Proteinkonzentration zu erhalten. Die in vitro-Enzymtests zeigten, dass CtFOMT1 S-Adenosylmethionin als Methylgruppen-Donor verwendet, um 4′-OH Methylierung von Naringenin zu Isosakuranetin zu katalysieren; 4′-OH Methylierung von Luteolin zu Kaempferol und anschließend 3′-OH Methylierung von Kaempferol zu 4′-methylkaempferol. Fazit: CtFOMT1 kann 4′-/3′-OH Methylierungen im Flavonoid-Gerüst katalysieren und ist vermutlich an der Biosynthese verschiedener 4′-/3′-oxy-methylierter Flavonoide im Färberdistel beteiligt.

Färberdistel; O-Methyltransferase; Flavonoidverbindungen; Genklonierung; Funktionsanalyse