Ziel ist die umfassende Identifikation und Analyse des O-Methyltransferase-Gens in der Färberdistel sowie die Gewinnung eines Schlüsselgens der O-Methyltransferase, das die Methylierung von Flavonoidverbindungen katalysieren kann, um die molekularen Mechanismen der Strukturvielfalt von Flavonoiden in der Färberdistel zu verstehen. Die Methode basiert auf hochwertigen Genomdaten der Färberdistel, die zuvor vom Forschungsteam erhalten wurden, und verwendet ein verstecktes Markov-Modell zur systematischen Identifikation von Typ-I-O-Methyltransferase-Genen in der Färberdistel. Mithilfe verschiedener bioinformatischer Online-Tools wurden physikochemische Eigenschaften, Genstruktur, konservierte Motive, Chromosomenpositionen, Genverdopplungsereignisse und Kolinearitätsanalysen der identifizierten Gene durchgeführt. Weiterhin wurde durch ein prokaryotisches Expressionssystem in Escherichia coli die heterologe Expression der Zielgene durchgeführt und deren Funktion mittels in vitro-Enzymreaktionen bestätigt. Die Ergebnisse zeigten die Auswahl von 31 Typ-I-O-Methyltransferase-Genen in der Färberdistel. Ein CtFOMT1-Methyltransferase-Gen des Färberdistels wurde erfolgreich geklont; das kodierte Protein wurde löslich in E. coli exprimiert und mittels Ni²⁺-Affinity-Chromatographie hochkonzentriert gereinigt. Die in vitro-Enzymexperimente zeigten, dass CtFOMT1 S-Adenosylmethionin als Methylspender verwenden kann, um die 4′-OH-Methylierung von Naringenin zur Bildung von Isosakuranetin zu katalysieren; die 4′-OH-Methylierung von Luteolin zur Bildung von Kaempferol; sowie die weitere 3′-OH-Methylierung von Kaempferol zur Bildung von 4′-Methylkaempferol. Fazit: CtFOMT1 kann die 4′-/3′-OH-Methylierung des Flavonoidgerüsts katalysieren und wird vermutet, an der Biosynthese mehrerer 4′-/3′-O-Methylflavonoide in der Färberdistel beteiligt zu sein.

Färberdistel;O-Methyltransferase;Flavonoidverbindungen;Genklonierung;Funktionsanalyse