Class II Cytochrome P450 Reductase Governs the Biosynthesis of Alkaloids.
Expansion of the biosynthesis of plant specialized metabolites notably results from the massive recruitment of cytochrome P450s that catalyze multiple types of conversion of biosynthetic intermediates. For catalysis, P450s require a two-electron transfer catalyzed by shared cytochrome P450 oxidoreductases (CPRs), making these auxiliary proteins an essential component of specialized metabolism. CPR isoforms usually group into two distinct classes with different proposed roles, namely involvement in primary and basal specialized metabolisms for class I and inducible specialized metabolism for class II. By studying the role of CPRs in the biosynthesis of monoterpene indole alkaloids, we provide compelling evidence of an operational specialization of CPR isoforms in Catharanthus roseus (Madagascar periwinkle). Global analyses of gene expression correlation combined with transcript localization in specific leaf tissues and gene-silencing experiments of both classes of CPR all point to the strict requirement of class II CPRs for monoterpene indole alkaloid biosynthesis with a minimal or null role of class I. Direct assays of interaction and reduction of P450s in vitro, however, showed that both classes of CPR performed equally well. Such high specialization of class II CPRs in planta highlights the evolutionary strategy that ensures an efficient reduction of P450s in specialized metabolism.
Université François-Rabelais de Tours, EA2106 Biomolécules et Biotechnologies Végétales, F-37200 Tours, France (C.P., E.F., S.M., A.L., T.D.d.B., M.A.L., I.C., A.O., S.B., G.G., N.G.-G., B.S.-P., M.C., V.C.).|Department of Biological Chemistry, John Innes Centre, Colney, Norwich NR4 7UH, United Kingdom (F.K., S.E.O.).|Université de Toulouse, Université de Paris-Sud, Unité Mixte de Recherche 5546, Laboratoire de Recherche en Sciences Végétales, BP 42617 Auzeville, F-31326 Castanet-Tolosan, France (V.B.).|Universidad de Antioquia, Laboratorio de Biotecnología, Sede de Investigación Universitaria, Medellin, Colombia (M.A.L., L.A.); and.|Université d'Angers, EA3142 Groupe d'Etude des Interactions Hôte-Pathogène, F-49933 Angers, France (N.P.).
Claire
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C
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Marc
M
Clastre
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Sarah E
SE
O'Connor
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