シロイヌナズナの単一のP450酵素（CYP82G1）によって草食動物誘発性および花のホモテルペン揮発性物質が生合成されています

テルペン揮発性物質は、植物と無機の相互作用において、花粉媒介者の誘引剤として、または草食動物に対する防御化合物として重要な役割を果たします。最も一般的な植物の揮発性物質の中には、草食動物の攻撃時に、夜香料の花や航空組織から放出されることが多いホモテルペンがあります。草食動物に損傷した組織から放出されたホモテルペン揮発性物質は、害虫の自然の敵を引き付けることにより、間接的な植物防御に寄与すると考えられています。さらに、ホモテルペンは、植物と植物の相互作用に防御的な反応を誘発することが実証されています。ホモテルペンの生合成の初期のステップは解明されていますが、これらの揮発性物質の直接形成の原因となる酵素の同一性は未知のままです。ここでは、シロイヌナズナCYP82ファミリーのシトクロムP450モノオキシゲナーゼであるCYP82G1（AT3G25180）が、昆虫誘発C（16）-16）-geranyllinalool（e、e） - geranyllinaloolのC（20） - 前cursor（e、e） - geranyllinaloolを担当することを実証します。ホモテルペン（E、E）-4,8,12-トリメチルトリデカ-1,3,7,11-テトラエン（TMTT）。組換えCYP82G1は、（E、E） - GeranyllinaloolとそのC（15）-Analog（E） - ネロリドールの狭い基質特異性を示し、これはそれぞれのC（11） - ホモテルペン（E）-4,8-​​ジメチル - に変換されます。1,3,7-ノナトリエン（DMNT）。ホモロジーベースのモデリングと基質ドッキングは、アリルC-5水素原子とともに、極性ヘッドのシン除去を介してアルコール基質の酸化結合切断をサポートします。CYP82G1は、シロイヌナズナの茎および花序で構成的に発現し、F-boxタンパク質COI-1に応じて、葉のゲラニーリナリナルシンターゼを使用して、高度に協調的な草食動物誘発性の発現を示します。CYP82G1は、DMNT/TMTTホモテルペンシンターゼとして機能を備えた植物CYP82ファミリーのユニークな特性酵素を表します。

Terpene volatiles play important roles in plant-organism interactions as attractants of pollinators or as defense compounds against herbivores. Among the most common plant volatiles are homoterpenes, which are often emitted from night-scented flowers and from aerial tissues upon herbivore attack. Homoterpene volatiles released from herbivore-damaged tissue are thought to contribute to indirect plant defense by attracting natural enemies of pests. Moreover, homoterpenes have been demonstrated to induce defensive responses in plant-plant interaction. Although early steps in the biosynthesis of homoterpenes have been elucidated, the identity of the enzyme responsible for the direct formation of these volatiles has remained unknown. Here, we demonstrate that CYP82G1 (At3g25180), a cytochrome P450 monooxygenase of the Arabidopsis CYP82 family, is responsible for the breakdown of the C(20)-precursor (E,E)-geranyllinalool to the insect-induced C(16)-homoterpene (E,E)-4,8,12-trimethyltrideca-1,3,7,11-tetraene (TMTT). Recombinant CYP82G1 shows narrow substrate specificity for (E,E)-geranyllinalool and its C(15)-analog (E)-nerolidol, which is converted to the respective C(11)-homoterpene (E)-4,8-dimethyl-1,3,7-nonatriene (DMNT). Homology-based modeling and substrate docking support an oxidative bond cleavage of the alcohol substrate via syn-elimination of the polar head, together with an allylic C-5 hydrogen atom. CYP82G1 is constitutively expressed in Arabidopsis stems and inflorescences and shows highly coordinated herbivore-induced expression with geranyllinalool synthase in leaves depending on the F-box protein COI-1. CYP82G1 represents a unique characterized enzyme in the plant CYP82 family with a function as a DMNT/TMTT homoterpene synthase.