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Zusammenfassung In Pflanzen sind die biosynthetischen Wege einiger spezialiserter Metaboliten in spezialisierte oder seltene Zelltypen partitioniert, wie am Beispiel des monoterpenoid-Iod-Alkaloid (MIA) Weges von Catharanthus roseus (Madagaskar-Periwinkle), der Quelle der Anti-Krebs-Verbindungen Vinblastin und Vincristin. In den Blättern wird der MIA-Biosyntheseweg von C. roseus in drei Zelltypen unterteilt, wobei die letzten bekannten Schritte des Weges in dem seltenen Zelltyp namens Idioblast exprimiert werden. Wie die Zelltyp-spezifische MIA-Biosynthese erreicht wird, ist schlecht verstanden. Hier erzeugten wir Einzelzell-Multi-Omics-Daten aus den Blättern von C. roseus. Durch die Integration von Genexpressions- und Chromatinzugänglichkeitsprofilen über Einzelzellen sowie Transkriptionsfaktor (TF) Bindungsstellenprofilen konstruierte wir ein zelltyp-spezifisches Genregulatornetzwerk für die MIA-Biosynthese. Wir zeigten zelltyp-spezifische Transkriptionsfaktoren sowie zelltyp-spezifische cis-regulatorische Elemente. Durch Motivanreicherungsanalysen, Co-Expression über Zelltypen und funktionale Validierungsansätze entdeckten wir einen neuartigen, idioblast-spezifischen TF (Id ioblast M YB1, CrIDM1), der die Expression von späten Vinca-Alkaloid biosynthetischen Genen im Idioblast aktiviert. Diese Analysen führten nicht nur zur Entdeckung des ersten dokumentierten zelltyp-spezifischen TF, der die Expression von zwei idioblast-spezifischen biosynthetischen Genen innerhalb eines idioblastischen metabolischen Regulons steuert, sondern liefern auch Einblicke in die zelltyp-spezifische metabolische Regulation.
Li et al. (Di,) untersuchten diese Frage.