メチオニン循環に関連するフィトシデロフォア、ムギネ酸の生合成

重要なフィトシデロフォアである 2'-デオキシムギネ酸の生合成を、標識実験と構造解析を使用して小麦の根における推定メチオニンリサイクル経路と関連させて調べた。D-[1-13C]リボースを与えると2'-デオキシムギネ酸の13Cの濃縮は起こらなかったが、D-[2-13C]リボースは2'-デオキシムギネ酸のC-4”、-1、-4'位で13Cの濃縮をもたらし、D-[5-13C]リボースは2'-デオキシムギネ酸のC-1'、-4、-1”位でそれぞれ13Cの濃縮をもたらした。さらに、メチオニンリサイクル経路の 2 つの同位体標識中間体、5-[5-2H2]メチルチオリボースと 2-[1-13C]ケト-4-メチルチオブチル酸を合成し、2'-デオキシムギネ酸へのそれらの取り込みを調査しました。5-[5-2H2]メチルチオリボースを供給した後、2'-デオキシムギネ酸の C-4、-1'、および -1" 位置に 6 つの重水素原子が観察されました。2-[1-13C]ケト-4-メチルチオブチル酸を供給すると、C-4'、-1'、および -4" 位置に 13C が豊富な 2'-デオキシムギネ酸が得られました。これらの結果は、2'-デオキシムギネ酸の生合成がメチオニンリサイクル経路に関連していることを初めて実証した。この会合システムは、イネ科植物の根におけるムギネ酸の継続的な合成に必要なメチオニンを再利用するように機能します。

The biosynthesis of 2'-deoxymugineic acid, a key phytosiderophore, was examined in association with the putative methionine recycling pathway in the roots of wheat using labeling experiments and structural analysis. Feeding with D-[1-13C]ribose did not result in 13C enrichment of 2'-deoxymugineic acid, while D-[2-13C]ribose resulted in 13C enrichment at the C-4", -1, -4' positions, and D-[5-13C]ribose did in C-1', -4, and -1" positions of 2'-deoxymugineic acid, respectively. Furthermore, two isotope-labeled intermediates of the methionine recycling pathway, 5-[5-2H2]methylthioribose and 2-[1-13C]keto-4-methylthiobutyric acid, were synthesized, and their incorporation into 2'-deoxymugineic acids was investigated. Six deuterium atoms at the C-4, -1', and -1" positions of 2'-deoxymugineic acid were observed after feeding with 5-[5-2H2]methylthioribose. Feeding with 2-[1-13C]keto-4-methylthiobutyric acid yielded 2'-deoxymugineic acid enriched with 13C at the C-4', -1, and -4" positions. These results demonstrated for the first time that the biosynthesis of 2'-deoxymugineic acid is associated with the methionine recycling pathway. This association system functions to recycle methionine required for continued synthesis of mugineic acids in the roots of gramineous plants.