Linking Genomic and Metabolomic Natural Variation Uncovers Nematode Pheromone Biosynthesis.
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DOI：
10.1016/j.chembiol.2018.04.004
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发表时间：
2018-06-21
影响因子：
8.6
通讯作者：
Sommer RJ
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Falcke JM;Bose N;Artyukhin AB;Rödelsperger C;Markov GV;Yim JJ;Grimm D;Claassen MH;Panda O;Baccile JA;Zhang YK;Le HH;Jolic D;Schroeder FC;Sommer RJ
在线虫、秀丽线虫和和平线虫中，小分子的模块化文库控制着行为、寿命和发育。然而，人们对它们生物合成的最后步骤知之甚少，在这些步骤中，来自初级新陈代谢的不同构件被连接到双脱氧糖子囊糖的糖苷上，即蛔虫苷。我们结合对太平洋假单胞菌自然分离株的代谢组学分析和全基因组关联图谱来鉴定一个可能的羧酸酯酶，PPA-UAR-1，它是在ubas#1的生物合成中连接嘧啶衍生的部分所必需的，ubas#1是达尔信息素的主要成分。对野生型和PPA-UAR-1突变体的比较代谢组学分析表明，PPA-UAR-1是ubas#1及其相关代谢物生物合成所必需的。PPA-UAR-1在线虫中的异源表达产生了一种非内源性的蛔苷，其结构证实了PPA-UAR-1参与了对蛔虫中特定位置的修饰。我们的研究证明了基于自然变异的方法对于揭示生物合成途径的有效性。一个小分子文库，即蛔虫苷，调节着秀丽线虫和太平洋小杆线虫的生活史。结合Gwas和代谢组学揭示了PPA-UAR-1可能是一种羧酸酯酶，参与了Dauer信息素主要成分的生物合成过程中的嘧啶衍生部分。
In the nematodes Caenorhabditis elegans and Pristionchus pacificus, a modular library of small molecules control behavior, lifespan, and development. However, little is known about the final steps of their biosynthesis, in which diverse building blocks from primary metabolism are attached to glycosides of the dideoxysugar ascarylose, the ascarosides. We combine metabolomic analysis of natural isolates of P. pacificus with genome-wide association mapping to identify a putative carboxylesterase, Ppa-uar-1, that is required for attachment of a pyrimidine-derived moiety in the biosynthesis of ubas#1, a major dauer pheromone component. Comparative metabolomic analysis of wildtype and Ppa-uar-1 mutants showed that Ppa-uar-1 is required specifically for the biosynthesis of ubas#1 and related metabolites. Heterologous expression of Ppa-UAR-1 in C. elegans yielded a non-endogenous ascaroside, whose structure confirmed that Ppa-uar-1 is involved in modification of a specific position in ascarosides. Our study demonstrates the utility of natural variation-based approaches for uncovering biosynthetic pathways. A small molecule library, the ascarosides, regulates the life history of Caenorhabditis elegans and Pristionchus pacificus. GWAS combined with metabolomics of P. pacificus natural isolates revealed a putative carboxylesterase, Ppa-uar-1, involved in attaching a pyrimidine-derived moiety in the biosynthesis of a major dauer pheromone component.
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