The multilayered regulation of aromatic amino acid biosynthesis in plants

Resumo

As vias biossintéticas do chiquimato e dos aminoácidos aromáticos (AAA) são cruciais para a produção de L‑fenilalanina (Phe), L‑tirosina (Tyr) e L‑triptofano (Trp), bem como de vitaminas, hormônios e uma série de produtos naturais vegetais, incluindo a lignina, um importante reservatório de carbono orgânico na Terra. Nesta revisão, sumarizamos os avanços recentes nos mecanismos que regulam dinamicamente as vias biossintéticas de AAA em plantas, com foco particular na biossíntese de Phe devido ao seu papel central como precursora de fenilpropanoides. A integração da biossíntese de AAA com o metabolismo vegetal upstream e downstream também é discutida, assim como a forma como esse conhecimento fundamental pode informar a bioengenharia de plataformas baseadas em plantas para a produção sustentável de produtos naturais derivados de AAA.

Abstract

The shikimate and aromatic amino acid (AAA) biosynthetic pathways are crucial for the production of L-phenylalanine (Phe), L-tyrosine (Tyr), and L-tryptophan (Trp), as well as vitamins, hormones, and an array of plant natural products, including lignin, a major reservoir of organic carbon on Earth. In this review, we summarize recent advances in the mechanisms that dynamically regulate the AAA biosynthetic pathways of plants, with a particular focus on Phe biosynthesis due to its central role as a precursor to phenylpropanoids. The integration of AAA biosynthesis with upstream and downstream plant metabolism is also discussed, as well as how this fundamental knowledge can inform the bioengineering of plant-based platforms for sustainable production of AAA-derived natural products.