旧基因，新功能
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The Plant Cell In a Nutshell: Old Gene, New Function
译：Wei Hu, TPC Assistant Features Editor
The Plant Cell 精选文章概述
近日，Xie et al.在The Plant Cell发表了题为 “A 5-enolpyruvylshikimate 3-phosphate synthase functions as a transcriptional repressor in Populus”的研究论文，揭示了一种编码EPSP合酶的基因参与了杨树的苯丙素（phenylpropanoid）途径的转录调控。
图：(A) PtrEPSP-TF拥有额外的HTH基序；(B) PtrESPS-TF积累在细胞核中并且(C) 有DNA 结合活性；(D) PtrEPSP-TF在转录水平上调控苯丙素途径。
研究背景：
5-烯醇丙酮酸莽草酸-3-磷酸（5-enolpyruvylshikimate 3-phosphate，EPSP）合酶是一种存在于植物和微生物中的酶。EPSP合酶催化莽草酸途径的第六步反应，是产生芳香族氨基酸的重要基本代谢途径。EPSP合酶对植物生长必不可少。已研发的除草剂草甘膦正是通过抑制EPSP合酶的活性来关闭莽草酸途径。过去的几十年里，EPSP合酶一直被认为只有酶的功能。我们发现在木本植物杨树的一种EPSP合酶（PtrEPSP-TF）含有额外的被称为螺旋-转角-螺旋（helix-turn-helix, HTH）的基序，这个基序有潜在的DNA结合活性。HTH基序出现在PtrEPSP-TF可能会导入新的功能。
核心问题：
我们探索PtrEPSP-TF是否有酶活性之外的分子功能。我们也试图解答PtrEPSP-TF是否参与了有别于莽草酸途径的其他生物过程。
研究发现：
我们发现，纯化了的PtrEPSP-TF除了酶活性之外，还有DNA结合活性。利用PtrEPSP-TF的各种短片段，我们发现DNA结合活性依赖于HTH基序。在分离出来的杨树叶细胞 (原生质体) 中，PtrEPSP-TF能累积在细胞核，作为转录阻遏物来抑制它的目标基因的转录。在PtrEPSP-TF过表达的转基因杨树，苯丙素途径被激活，产生了很多重要的次生代谢物供给植物生长和防御用。为了关连新的转录功能和它在苯丙素途径的效应，我们发现，经由层级调控，PtrEPSP-TF最终能激活苯丙素途径主激活者PtrMYB021的基因表达。
研究前景：
这个额外的HTH基序对于PtrEPSP-TF的新功能至关重要。但是，非维管束植物，藻类和单子叶植物的EPSP合酶并没有这个HTH基序。我们将会探索木本植物EPSP合酶如何在进化过程中获得HTH基序 。
Meng et al. (2018). A 5-enolpyruvylshikimate 3-phosphate synthase functions as a transcriptional repressor in Populus. Plant Cell. Published June 2018. DOI: https://doi.org/10.1105/tpc.18.00168
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