ترنسپورترهای ABCC تجمع واکوئولی کروسین‌ها در پرچم‌های زعفران را واسطه‌گری می‌کنند

تقسیم‌بندی یک استراتژی کلیدی است که توسط گیاهان برای ذخیره متابولیت‌های تخصصی اعمال می‌شود. ادویه زعفران رنگ قرمز خود را مدیون کروسین‌ها است، مخلوطی پیچیده از گلیکوزیدهای آپوکاروتنوئید که در واکوئل‌های درون‌سلولی تجمع می‌یابند و تا ۱۰٪ وزن خشک ادویه را تشکیل می‌دهند. ما یک رویکرد کلی توسعه دادیم که بر اساس تحلیل هم‌بیانی، بیان بیگانه در مخمر (Saccharomyces cerevisiae) و آزمایش‌های ترنسپورتومی در محیط in vitro با استفاده از میکروزوم‌های مخمر و عصاره‌های کامل متابولیت‌های گیاهی است، برای شناسایی ناقلین احتمالی متابولیت‌های واکوئل و آن را برای شناسایی ناقلین Crocus sativus که تجمع کروسین در واکوئل‌های کلاله‌ها را واسطه می‌شوند، به کار بردیم.سه ترنسپورتر، مربوط به هر دو خانواده چنددارویی و دفع ترکیبات سمی و خانواده پروتئین‌های متصل‌شونده به ATP (ABCC)، همراه با کروسین‌ها و/یا با ژنی که رمزگذاری‌کننده اولین آنزیم اختصاصی در مسیر بیوسنتز کروسین است، CsCCD2، به‌صورت مشترک بیان شدند. دو مورد از این ترنسپورترها که مربوط به خانواده ABCC بودند، توانایی انتقال چندین نوع کروسین را زمانی که در میکروزوم‌های مخمر بیان شدند، داشتند. CsABCC4a به‌طور انتخابی در کلاله‌های C. sativus بیان شد، عمدتاً در تونئوپلاست محلی‌سازی شد، کروسین‌ها را به‌صورت استریوسپسیفیک و تعاونی در شرایط آزمایشگاهی منتقل کرد و توانست با بیان در برگ‌های Nicotiana benthamiana تجمع کروسین را افزایش دهد.

Compartmentation is a key strategy enacted by plants for the storage of specialized metabolites. The saffron spice owes its red color to crocins, a complex mixture of apocarotenoid glycosides that accumulate in intracellular vacuoles and reach up to 10% of the spice dry weight. We developed a general approach, based on coexpression analysis, heterologous expression in yeast (Saccharomyces cerevisiae), and in vitro transportomic assays using yeast microsomes and total plant metabolite extracts, for the identification of putative vacuolar metabolite transporters, and we used it to identify Crocus sativus transporters mediating vacuolar crocin accumulation in stigmas. Three transporters, belonging to both the multidrug and toxic compound extrusion and ATP binding cassette C (ABCC) families, were coexpressed with crocins and/or with the gene encoding the first dedicated enzyme in the crocin biosynthetic pathway, CsCCD2. Two of these, belonging to the ABCC family, were able to mediate transport of several crocins when expressed in yeast microsomes. CsABCC4a was selectively expressed in C. sativus stigmas, was predominantly tonoplast localized, transported crocins in vitro in a stereospecific and cooperative way, and was able to enhance crocin accumulation when expressed in Nicotiana benthamiana leaves.