یک آنزیم گلیکوزیل ترانسفراز جدید از خانواده 91، UGT91P3، مسئول مرحله نهایی گلوکوزیلاسیون کروسین‌ها در زعفران است

کروسِتین یک آپوکروتنوئید است که از شکافت اکسیداتیو زئاگزانتین توسط آنزیم‌های شکافت کاروتنوئید CCD2 (در گونه‌های زعفران) و آنزیم‌های خاص CCD4 در بودلجیا دیویدی و گاردنیا یاسمینوئیدس تشکیل می‌شود. کروسِتین در کلاله زعفران به صورت گلوکوزیدها و کروسین‌ها تجمع می‌یابد، که حاوی یک تا پنج مولکول گلوکز هستند. فرض بر این بود که گلیکوزیلاسیون کروسِتین حداقل شامل دو آنزیم از خانواده فوق‌العاده UGT- وابسته به UDP-قند‌ها است. یکی از آن‌ها، UGT74AD1، کروسین‌هایی با یک و دو مولکول گلوکز تولید می‌کند که سوبستراهایی برای UGT دوم هستند، که می‌تواند متعلق به خانواده‌های UGT79، 91 یا 94 باشد.

یک جستجوی درون-سیستمی در ترنسکریپتوم‌های زعفران، شش ژن کاندیدا از خانواده 91 را شناسایی کرد.نمایه‌های رونویسی یکی از آن‌ها، UGT91P3، با نمایه متابولیت تجمع کروکین مطابقت داشت و همراه با UGT74AD1 هم بیان می‌شد. علاوه بر این، هر دو UGT در آزمایش دو-هیبریدی با یکدیگر تعامل داشتند. UGT91P3 نوترکیب عمدتاً کروکسین‌هایی با چهار و پنج مولکول گلوکز را در شرایط آزمایشگاهی تولید کرد و در آزمایش بیان موقت ترکیبی با آنزیم‌های CCD2 و UGT74AD1 در نیکوتیانا بنتامانا نیز چنین بود. این نتایج نشان‌دهنده نقش UGT91P3 در سنتز کروکسین‌های با گلوکوز بالا در زعفران می‌باشد و اینکه این ژن آخرین ژن مفقوده در سنتز کروکسین‌ها است.

“Crocetin is an apocarotenoid formed from the oxidative cleavage of zeaxanthin, by the carotenoid cleavage enzymes CCD2 (in Crocus species) and specific CCD4 enzymes in Buddleja davidii and Gardenia jasminoides. Crocetin accumulates in the stigma of saffron in the form of glucosides and crocins, which contain one to five glucose molecules. Crocetin glycosylation was hypothesized to involve at least two enzymes from superfamily 1 UDP-sugar dependent glycosyl transferases. One of them, UGT74AD1, produces crocins with one and two glucose molecules, which are substrates for a second UGT, which could belong to the UGT79, 91, or 94 families.

An in silico search of Crocus transcriptomes revealed six candidate UGT genes from family 91. The transcript profiles of one of them, UGT91P3, matched the metabolite profile of crocin accumulation, and were co-expressed with UGT74AD1. In addition, both UGTs interact in a two-hybrid assay. Recombinant UGT91P3 produced mostly crocins with four and five glucose molecules in vitro, and in a combined transient expression assay with CCD2 and UGT74AD1 enzymes in Nicotiana benthamiana. These results suggest a role of UGT91P3 in the biosynthesis of highly glucosylated crocins in saffron, and that it represents the last missing gene in crocins biosynthesis.”