Tinh chế và đặc trưng sinh hóa của một hydroxyneurosporene desaturase tham gia vào con đường sinh tổng hợp carotenoid spheroidene trong Rhodobacter sphaeroides
Tóm tắt
Hydroxyneurosporene desaturase tham gia vào con đường sinh tổng hợp carotenoid của các loài Rhodobacter. Gene mã hóa enzyme này đã được biểu hiện trong Escherichia coli, tinh chế và được đặc trưng sinh hóa. Protein thu được chứa một đoạn mở đầu N-terminal với sáu histidine được lấy từ vector clon; điều này cho phép tinh chế enzyme một bước đến độ tinh khiết sau khi hòa tan bằng Nonidet P-40. Chất nhận hydro trong phản ứng desaturation C-3,4 là oxy phân tử. NAD+, NADP+ và flavin adenine dinucleotide không ảnh hưởng đến hoạt tính enzym. Các 1-hydroxycarotenoid không vòng khác nhau đã được thử nghiệm như là các cơ chất. Sự chuyển hóa rất tốt đã đạt được với 1-hydroxyneurosporene và 1-hydroxylycopene, trong khi 1-hydroxy-gamma-carotene và 1,1'-dihydroxylycopene kém hiệu quả hơn rất nhiều. Từ 1'-hydroxy-3,4-didehydrolycopene chỉ thu được một lượng sản phẩm rất nhỏ, và 1-methoxyneurosporene không được chuyển đổi bởi hydroxyneurosporene desaturase tinh khiết. Một giá trị Km là 13,4 microM đã được xác định cho 1-hydroxyneurosporene.
Từ khóa
Tài liệu tham khảo
Albrecht , M. , H. Linden , and G. Sandmann . 1996 . Biochemical characterization of purified ~-carotene desaturase from Anabaena PCC 7120 after expression in Escherichia coli . Eur. J. Biochem. 236 : 115 - 120 .
Armstrong , G. A. , M. Alberti , F. Leach , and J. E. Hearst . 1989 . Nucleotide sequence, organization and nature of the protein products of the carotenoid biosynthesis gene cluster of Rhodobacter capsulatus . Mol. Gen. Genet. 216 : 254 - 268 .
Bradford , M. 1976 . A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein using the principle of protein-dye binding . Anal. Biochem. 72 : 248 - 254 .
Davis B. H. 1976. Carotenoids p. 38-165. In T. W. Goodwin (ed.) Biochemistry of plant pigments vol. 2. Academic Press London United Kingdom.
Ditta , G. , T. Schmidhauser , E. Yakobson , P. Lu , X. -W. Liang , D. R. Finlay , D. Guiney , and D. R. Helinski . 1985 . Plasmids related to the broad range vector, pRK290, useful for gene cloning and for monitoring gene expression . Plasmid 13 : 149 - 153 .
Fraser , P. D. , H. Linden , and G. Sandmann . 1993 . Purification and reactivation of recombinant Synechococcus phytoene desaturase from an overexpressing strain of Escherichia coli . Biochem. J. 291 : 687 - 692 .
Gari , E. , I. Gibert , and J. Barbe . 1992 . Spontaneous and reversible highfrequency frameshifts originating a phase transition in the carotenoid biosynthesis pathway of the phototrophic bacterium Rhodobacter sphaeroides 2.4.1 . Mol. Gen. Genet. 232 : 74 - 80 .
Gari , E. , J. C. Toledo , I. Gibert , and J. Barbe . 1992 . Nucleotide sequence of the methoxyneurosporene dehydrogenase gene from Rhodobacter sphaeroides: comparison with other bacterial carotenoid dehydrogenases . FEMS Microbiol. Lett. 93 : 103 - 108 .
Goodwin T. W. 1980. The biochemistry of the carotenoids vol. 1. Chapman and Hall London United Kingdom.
Klug , G. 1993 . Regulation of expression of photosynthesis genes in anoxygenic photosynthetic bacteria . Arch. Microbiol. 159 : 397 - 404 .
Koyama , Y. 1991 . Structures and functions of carotenoids in photosynthetic systems . J. Photochem. Photobiol. B 9 : 265 - 280 .
Laemmli , U. K. 1970 . Cleavage of structural proteins during the assembly of the head of bacteriophage T4 . Nature 227 : 680 - 685 .
Lang , H. P. , R. J. Cogdell , A. T. Gardiner , and C. N. Hunter . 1994 . Early steps in carotenoid biosynthesis: sequences and transcriptional analysis of the crtI and crtB genes of Rhodobacter sphaeroides and overexpression and reactivation of crtI in Escherichia coli and R. sphaeroides . J. Bacteriol. 176 : 3859 - 3869 .
Linden , H. , N. Misawa , D. Chamovitz , I. Pecker , J. Hirschberg , and G. Sandmann . 1991 . Functional complementation in Escherichia coli of different phytoene desaturase genes and analysis of accumulated carotenes . Z. Naturforsch. 46C : 1045 - 1051 .
Linden , H. , A. Vioque , and G. Sandmann . 1993 . Isolation of a carotenoid biosynthesis gene coding for ~-carotene desaturase from Anabaena PCC 7120 by heterologous complementation . FEMS Microbiol. Lett. 106 : 99 - 104 .
Linden , H. , N. Misawa , T. Saito , and G. Sandmann . 1994 . A novel carotenoid biosynthesis gene coding for ~-carotene desaturase: functional expression, sequence and phylogenetic origin . Plant Mol. Biol. 24 : 369 - 379 .
Misawa , N. , Y. Satomi , K. Kondo , A. Yokoyama , S. Kajiwara , T. Saito , T. Ohtani , and W. Miki . 1995 . Structure and functional analysis of a marine bacterial carotenoid biosynthesis gene cluster and astaxanthin biosynthetic pathway proposed at the gene level . J. Bacteriol. 177 : 6575 - 6584 .
Ouchane , S. , M. Picaud , C. Verniotte , F. Reiss-Husson , and C. Astier . 1997 . Pleiotropic effects of puf interposon mutagenesis on carotenoid biosynthesis in Rubrivivax gelatinosus . J. Biol. Chem. 272 : 1670 - 1676 .
Raisig , A. , G. Bartley , P. Scolnik , and G. Sandmann . 1996 . Purification in an active state and properties of the 3-step phytoene desaturase from Rhodobacter capsulatus overexpressed in Escherichia coli . J. Biochem. 119 : 559 - 564 .
Sambrook J. E. F. Fritsch and T. Maniatis. 1989. Molecular cloning: a laboratory manual 2nd ed. Cold Spring Harbor Laboratory Press Cold Spring Harbor N.Y.
Sandmann , G. 1994 . Carotenoid biosynthesis in microorganisms and plants . Eur. J. Biochem. 223 : 7 - 24 .
Sandmann , G. 1994 . Phytoene desaturase: genes, enzymes and phylogenetic aspects . J. Plant Physiol. 143 : 444 - 447 .
Schmidhauser , T. J. , F. R. Lauter , V. E. A. Russo , and C. Yanofsky . 1990 . Cloning, sequence, and photoregulation of al-1, a carotenoid biosynthetic gene of Neurospora crassa . Mol. Cell. Biol. 10 : 5064 - 5070 .
Schmidt K. 1978. Biosynthesis of carotenoids p. 729-750. In R. K. Clayton and W. R. Sistrom (ed.) The photosynthetic bacteria. Plenum Press New York N.Y.
Schnurr , G. , N. Misawa , and G. Sandmann . 1996 . Expression, purification and properties of Iycopene cyclase from Erwinia uredovora . Biochem. J. 315 : 869 - 874 .
Scolnik , P. A. , M. A. Walker , and B. L. Marrs . 1980 . Biosynthesis of carotenoids derived from neurosporene in Rhodopseudomonas capsulata . J. Biol. Chem. 255 : 2427 - 2432 .
Takaichi , S. , and K. Shimada . 1992 . Characterization of carotenoids in photosynthetic bacteria . Methods Enzymol. 213 : 374 - 386 .