噬夏孢欧文氏菌GGPP合成酶与八氢番茄红素合成酶相互作用的研究
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氢 酶 ，ｒＹ 基 因 编 码 番 茄 红 素 ｊ环 化 酶 。汪 靖 超 等 一 分 别 克 隆 了 ｃｔ 和 ｃｔ 基 因 ， 在 大 肠 杆 菌 中成 功 ｃｔ ３ ｒＥ ｒＢ 并
表达 了这两个基 因 ， 究 了其 编码酶 的理 化性质 。南于 目前 Ｇ Ｐ合 成 酶和八 氢 番茄 红素 合成 酶结 构 还不 研 ＧＰ
中 图 分 类 号 ：Ｑ７ ６ ８ 文 献 标 识 码 ：Ａ
类胡 萝 卜 ｃｒ ｔｎ ｉｓ是 一类呈 现黄色 、 色或红 色的植物 色素 ， 素（ａｏｅ ｏｄ ） 橙 它们在 自然界 广泛 存 在于各 种植 物
中， 在动 物和微 生物 中也有 发现 。类 胡萝 卜 由类 异戊 二烯 化合 物 ， 过 尾一 素 通 尾相 连 的 ２ 二十碳 单 位 构成 个 四十碳 的分子母 体碳 架 ， 并从 中衍 生 出许 多不 同的化合 物 。类 胡萝 卜 素是 植 物和 微 生物 光合 系 统 的重要 组 成部分 ， 在植物 光合作 用 中起 辅助 色素 的作 用 ， 有 吸收和传 递 电子 的 能力 ， 以清 除紫外 胁 迫 下光 合作 用 具 可 中产生 的叶绿 素三线态 和单 线态及 超 氧 阴离 子等 自由基ｕ ， 对植 物 起重 要 的保 护 作用 。许 多类 胡 萝 卜 素 是 维生素 Ａ 的重要来 源 ， 又是 强抗氧化 剂 ， 具有 一 定 的癌症 预 防功 效 。随着 不 同 生物类 胡 萝 卜 合 成基 因 素 的相继克 隆和合 成途径 中相关 酶 的性质研 究 的不 断深入 ， 最终 揭示 类胡 萝 卜 合成 酶促 反 应机 理 提供 了 为 素 便 利 ， 为利用微 生物 发酵来 获取不 同种类 的类胡 萝 卜 也 素提 供 了可 能 。所 有 的类 胡萝 卜 均 通过 类 异戊 二 素 烯 化合物 或萜类 化合物途 径合 成 。Ｉ Ｐ 异戊 二烯焦 磷酸 ） Ｐ （ 是该 途 径 的前 体 物质 ， 在植 物 和微 生物 中， 胡 萝 类 卜 素合成起 始主要 有两种 途径 ， 真菌 和植 物 细胞 液／ 在 内质 网上 ，Ｐ Ｉ Ｐ南 乙酰 Ｃ Ａ 经 ＭＶＡ 途径 合 成 ， 在 ｏ 而
两个 关键 酶 。本 研究将 编码 Ｇ Ｐ合 成酶 与八氢番 茄红 素合成 酶 的基 因 ｃｔ ＧＰ ｒＥ和 ｃｔ ｒＢ共 转 化大肠 杆菌或 将 ｃｔ ｃｔ ｒＥ、ｒ Ｂ及 编码八 氢番茄 红 素脱 氢酶 的 ｃｔ 共转 化 大肠 杆 菌 ，Ｐ Ｇ ｒＩ ＩＴ
诱 导其表 达 ， 然后 利用 亲和层 析 、 胶过 滤层 析 纯化 重 组蛋 白。Ｗｅｔｒ ｌｔ ｎ 凝 ｓｅｎ ｂｏ ｔ ｇ分析 结 ｉ
合 Ｎ～ 端序列 分析 表明 ， Ｐ 末 ＧＧ Ｐ合 成 酶与 八 氢番 茄 红 素合 成 酶 以两 种 复合 体 的形 式 存
在 ， 八氢 番茄红 素脱氢 酶则不 能与这 两种 酶形成稳 定 的复合体 。 而 关 键 词 ：噬 夏 孢 欧 文 氏 菌 ； ＧＰ Ｇ Ｐ合 成 酶 ；八 氢 番 茄 红 素 合 成 酶 ；复 合 体
细 菌 和 植 物 质 体 内 ，Ｐ 由丙 酮 酸 和 三 磷 酸 甘 油 醛 通 过 Ｄ Ｐ １ 脱 氧 一 酮 糖 一５ 磷 酸 ） 径 产 生 ， 个 ＩＰ ＯＸ （ 一 Ｄ 一 途 ］３
Ｉ Ｐ分 子通过 Ｇ Ｐ合 成酶 与一个 二 甲基 二 磷 酸合 成产 生 ２ Ｐ ＧＰ ０个 碳 的 Ｇ Ｐ（ 牛儿 基 栊 牛儿 焦 磷 酸） ＧＰ 栊 。２ 个 Ｇ Ｐ在八 氢番 茄红 素合成 酶作用 下形 成 第 一个 无色 的类 胡 萝 卜素—— 八 氢 番茄 红 素 。八 氢番 茄 红 素 ＧＰ 经过 连续 的脱 氢反 应 ， 轭双键延 长 ， 至形 成链 孢 红素 ， 共 直 番茄 红素 。番 茄红 素 在不 同环 化 酶 的作用 下 分别 生成 ａ一 胡萝 卜 、 一 萝 卜 ， ａ ｊ 胡 萝 卜 的 Ｃ （ ４ ） 置引 入酮基 和 （ ） ３ Ｃ ’ 位 置引 人羟 基 以 素 ８胡 素 在 ．一 ３ 素 ４ ’位 或 Ｃ （３）
第 ２ 卷 第 １ ６ 期
２ ０ １ １年 ３ 月
青 岛大 学 学 报 （ 程 技 术 版 ） 工 Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＱＩ ＮＧＤＡＯ ＵＮＩ ＶＥＲＳ Ｔ （ Ｉ Ｙ Ｅ＆Ｔ）
Ｖｏｌ ２ ｏ ＿ ６ Ｎ ．１
Ｍ ａ． ２０１ ｒ １
文 章 编 号 ：０ ６—９ ９ （ ０ １ ０ １０ ７ ８ ２ １ ） １—０ ６ —０ ０６ ５
噬夏 孢 欧 文 氏菌 ＧＧ Ｐ合 成酶 与八 氢番 茄 Ｐ 红 素合成 酶 相 互作 用 的研 究
提 婕 ，张 蕾 ，刘 敏 ，汪 靖 超 ，张 行 行 ，郭道 森 ，李 荣 贵
（ 岛 大学生物 系天然 色素 实验 室，山 东 青 岛 ２ ６ ７ ） 青 ６ ０ １
摘要： ＧＧＰ Ｐ合 成 酶 与 八 氢 番 茄 红 素 合 成 酶 是 噬 夏 孢 欧 文 氏 菌 类 胡 萝 卜 合 成 代 谢 中 的 素
及 在 一 上 引 入 Ｃ（ ， ） 环 氧 基 后 ， 形 成 结 构 更 为 复 杂 的 叶 黄 素 。 噬 夏 孢 欧 文 氏 菌 是 一 种 植 物 病 原 环 ５ ６一 则
菌 ， 玉米黄 素二糖 苷合成 途径是 最早被 阐 明的类胡 萝 卜 其 素合 成途 径之一 ， 参与代 谢 的多个相关 酶 的编码基 因也被 克隆ｌ ， 中基 因 ｃｔ ５其 ］ ｒＥ编码 Ｇ Ｐ Ｇ Ｐ合成 酶 ，ｒ ｃｔ Ｂ编码 八氢 番茄 红素合成 酶 ，ｒＩ ｃｔ 编码 八 氢番茄 红 素脱
收 稿 日期 ：２Ｏ１０— １０— ０２
基 金 项 目 ：山 东省 自然 科 学 基金 资助 项 目（ ２ ０ Ｄ２ ） 山东 省 优 秀 中青 ４ ｆ 研 奖 励 基金 资 助 项 目（ ０ ２ Ｙ ０８ ５； ｔ： －ｂ ２０ ）
表达 了这两个基 因 ， 究 了其 编码酶 的理 化性质 。南于 目前 Ｇ Ｐ合 成 酶和八 氢 番茄 红素 合成 酶结 构 还不 研 ＧＰ
中 图 分 类 号 ：Ｑ７ ６ ８ 文 献 标 识 码 ：Ａ
类胡 萝 卜 ｃｒ ｔｎ ｉｓ是 一类呈 现黄色 、 色或红 色的植物 色素 ， 素（ａｏｅ ｏｄ ） 橙 它们在 自然界 广泛 存 在于各 种植 物
中， 在动 物和微 生物 中也有 发现 。类 胡萝 卜 由类 异戊 二烯 化合 物 ， 过 尾一 素 通 尾相 连 的 ２ 二十碳 单 位 构成 个 四十碳 的分子母 体碳 架 ， 并从 中衍 生 出许 多不 同的化合 物 。类 胡萝 卜 素是 植 物和 微 生物 光合 系 统 的重要 组 成部分 ， 在植物 光合作 用 中起 辅助 色素 的作 用 ， 有 吸收和传 递 电子 的 能力 ， 以清 除紫外 胁 迫 下光 合作 用 具 可 中产生 的叶绿 素三线态 和单 线态及 超 氧 阴离 子等 自由基ｕ ， 对植 物 起重 要 的保 护 作用 。许 多类 胡 萝 卜 素 是 维生素 Ａ 的重要来 源 ， 又是 强抗氧化 剂 ， 具有 一 定 的癌症 预 防功 效 。随着 不 同 生物类 胡 萝 卜 合 成基 因 素 的相继克 隆和合 成途径 中相关 酶 的性质研 究 的不 断深入 ， 最终 揭示 类胡 萝 卜 合成 酶促 反 应机 理 提供 了 为 素 便 利 ， 为利用微 生物 发酵来 获取不 同种类 的类胡 萝 卜 也 素提 供 了可 能 。所 有 的类 胡萝 卜 均 通过 类 异戊 二 素 烯 化合物 或萜类 化合物途 径合 成 。Ｉ Ｐ 异戊 二烯焦 磷酸 ） Ｐ （ 是该 途 径 的前 体 物质 ， 在植 物 和微 生物 中， 胡 萝 类 卜 素合成起 始主要 有两种 途径 ， 真菌 和植 物 细胞 液／ 在 内质 网上 ，Ｐ Ｉ Ｐ南 乙酰 Ｃ Ａ 经 ＭＶＡ 途径 合 成 ， 在 ｏ 而
两个 关键 酶 。本 研究将 编码 Ｇ Ｐ合 成酶 与八氢番 茄红 素合成 酶 的基 因 ｃｔ ＧＰ ｒＥ和 ｃｔ ｒＢ共 转 化大肠 杆菌或 将 ｃｔ ｃｔ ｒＥ、ｒ Ｂ及 编码八 氢番茄 红 素脱 氢酶 的 ｃｔ 共转 化 大肠 杆 菌 ，Ｐ Ｇ ｒＩ ＩＴ
诱 导其表 达 ， 然后 利用 亲和层 析 、 胶过 滤层 析 纯化 重 组蛋 白。Ｗｅｔｒ ｌｔ ｎ 凝 ｓｅｎ ｂｏ ｔ ｇ分析 结 ｉ
合 Ｎ～ 端序列 分析 表明 ， Ｐ 末 ＧＧ Ｐ合 成 酶与 八 氢番 茄 红 素合 成 酶 以两 种 复合 体 的形 式 存
在 ， 八氢 番茄红 素脱氢 酶则不 能与这 两种 酶形成稳 定 的复合体 。 而 关 键 词 ：噬 夏 孢 欧 文 氏 菌 ； ＧＰ Ｇ Ｐ合 成 酶 ；八 氢 番 茄 红 素 合 成 酶 ；复 合 体
细 菌 和 植 物 质 体 内 ，Ｐ 由丙 酮 酸 和 三 磷 酸 甘 油 醛 通 过 Ｄ Ｐ １ 脱 氧 一 酮 糖 一５ 磷 酸 ） 径 产 生 ， 个 ＩＰ ＯＸ （ 一 Ｄ 一 途 ］３
Ｉ Ｐ分 子通过 Ｇ Ｐ合 成酶 与一个 二 甲基 二 磷 酸合 成产 生 ２ Ｐ ＧＰ ０个 碳 的 Ｇ Ｐ（ 牛儿 基 栊 牛儿 焦 磷 酸） ＧＰ 栊 。２ 个 Ｇ Ｐ在八 氢番 茄红 素合成 酶作用 下形 成 第 一个 无色 的类 胡 萝 卜素—— 八 氢 番茄 红 素 。八 氢番 茄 红 素 ＧＰ 经过 连续 的脱 氢反 应 ， 轭双键延 长 ， 至形 成链 孢 红素 ， 共 直 番茄 红素 。番 茄红 素 在不 同环 化 酶 的作用 下 分别 生成 ａ一 胡萝 卜 、 一 萝 卜 ， ａ ｊ 胡 萝 卜 的 Ｃ （ ４ ） 置引 入酮基 和 （ ） ３ Ｃ ’ 位 置引 人羟 基 以 素 ８胡 素 在 ．一 ３ 素 ４ ’位 或 Ｃ （３）
第 ２ 卷 第 １ ６ 期
２ ０ １ １年 ３ 月
青 岛大 学 学 报 （ 程 技 术 版 ） 工 Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＱＩ ＮＧＤＡＯ ＵＮＩ ＶＥＲＳ Ｔ （ Ｉ Ｙ Ｅ＆Ｔ）
Ｖｏｌ ２ ｏ ＿ ６ Ｎ ．１
Ｍ ａ． ２０１ ｒ １
文 章 编 号 ：０ ６—９ ９ （ ０ １ ０ １０ ７ ８ ２ １ ） １—０ ６ —０ ０６ ５
噬夏 孢 欧 文 氏菌 ＧＧ Ｐ合 成酶 与八 氢番 茄 Ｐ 红 素合成 酶 相 互作 用 的研 究
提 婕 ，张 蕾 ，刘 敏 ，汪 靖 超 ，张 行 行 ，郭道 森 ，李 荣 贵
（ 岛 大学生物 系天然 色素 实验 室，山 东 青 岛 ２ ６ ７ ） 青 ６ ０ １
摘要： ＧＧＰ Ｐ合 成 酶 与 八 氢 番 茄 红 素 合 成 酶 是 噬 夏 孢 欧 文 氏 菌 类 胡 萝 卜 合 成 代 谢 中 的 素
及 在 一 上 引 入 Ｃ（ ， ） 环 氧 基 后 ， 形 成 结 构 更 为 复 杂 的 叶 黄 素 。 噬 夏 孢 欧 文 氏 菌 是 一 种 植 物 病 原 环 ５ ６一 则
菌 ， 玉米黄 素二糖 苷合成 途径是 最早被 阐 明的类胡 萝 卜 其 素合 成途 径之一 ， 参与代 谢 的多个相关 酶 的编码基 因也被 克隆ｌ ， 中基 因 ｃｔ ５其 ］ ｒＥ编码 Ｇ Ｐ Ｇ Ｐ合成 酶 ，ｒ ｃｔ Ｂ编码 八氢 番茄 红素合成 酶 ，ｒＩ ｃｔ 编码 八 氢番茄 红 素脱
收 稿 日期 ：２Ｏ１０— １０— ０２
基 金 项 目 ：山 东省 自然 科 学 基金 资助 项 目（ ２ ０ Ｄ２ ） 山东 省 优 秀 中青 ４ ｆ 研 奖 励 基金 资 助 项 目（ ０ ２ Ｙ ０８ ５； ｔ： －ｂ ２０ ）