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有氧光养生物需要 ζ-胡萝卜素异构酶 (Z-ISO) 来合成胡萝卜素:节旋藻和眼虫的功能分析
Plant & Cell Physiology ( IF 3.9 ) Pub Date : 2019-10-08 , DOI: 10.1093/pcp/pcz192
Kenjiro Sugiyama 1 , Koh Takahashi 1 , Keisuke Nakazawa 1 , Masaharu Yamada 1 , Shota Kato 2 , Tomoko Shinomura 2 , Yoshiki Nagashima 3 , Hideyuki Suzuki 3 , Takeshi Ara 4 , Jiro Harada 5 , Shinichi Takaichi 6
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对于胡萝卜素生成,从八氢番茄红素到番茄红素的两种生物合成途径是已知的。大多数细菌和真菌只需要八氢番茄红素去饱和酶 (CrtI),而陆生植物则需要四种酶:八氢番茄红素去饱和酶 (PDS, CrtP)、ζ-胡萝卜素去饱和酶 (ZDS、CrtQ)、ζ-胡萝卜素异构酶 (Z-ISO) 和顺式-胡萝卜素异构酶(CrtISO、CrtH)。编码 Z-ISO 的基因仅在拟南芥和玉蜀黍这两个物种中进行了功能鉴定,而在其他生物体中的研究很少。在本研究中,我们发现节旋藻 Z-ISO 和眼虫 Z-ISO 的推导氨基酸序列分别与拟南芥的功能性 Z-ISO 具有 58% 和 62% 的同一性。我们研究了来自蓝藻节旋藻和真核微藻 Euglena gracilis 的 Z-ISO 基因的功能。将节旋藻和眼虫的 Z-ISO 基因转化到大肠杆菌菌株中,该菌株在黑暗中主要产生 9,15,9'-tri-cis-ζ-胡萝卜素。在黑暗条件下培养的大肠杆菌转化体中,9,9'-di-cis-ζ-胡萝卜素主要以 Z-ISO 的形式在拟南芥中积累。这表明 Z-ISO 基因参与了 9,15,9'-tri-cis-ζ-胡萝卜素在黑暗中异构化为 9,9'-di-cis-ζ-胡萝卜素。这是 Z-ISO 作为 ζ-胡萝卜素异构酶在蓝藻和真核微藻中的首次功能分析。绿硫细菌和氯酸杆菌也使用CrtP、CrtQ和CrtH作为蓝细菌合成番茄红素,但它们的基因组不包含Z-ISO基因。因此,在含氧光养生物中需要 Z-ISO,而在无氧物种中则没有。



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更新日期:2019-10-08
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