大肠杆菌holo-ACP的过表达、分离纯化及长链脂酰ACP的合成

【目的】获得高纯度大肠杆菌holo-ACP和多种长链脂酰ACP,为研究细菌脂肪酸、类脂A和N-酯酰高丝氨酸内脂等物质的合成提供底物。【方法和结果】采用PCR方法扩增得到大肠杆菌酰基载体蛋白基因(acpP)和holo-ACP合成酶基因(acpS)。使用载体pBAD24、pBAD34和pET28b分别克隆了acpP和acpS,得到pBAD-ACP、pET-ACP和pET-ACP-ACPS3个ACP表达质粒和一个AcpS表达质粒pBAD-ACPS。分别用3个ACP表达质粒转化大肠杆菌DH5α和BL21(DE3),构建了DH5α/pBAD-ACP、BL21(DE3)/pET-ACP和BL21(DE3)/pET-ACP-ACPS3种ACP生产菌株。与holo-ACP纯化常用菌株DK574相比,虽然三菌株在诱导时均能过量表达ACP,但是holo-ACP所占比例偏低。为了提高ACP生产菌株holo-ACP的产量,用质粒pBAD-ACPS分别转化上述3种ACP生产菌株,获得了3种携带双质粒的ACP生产菌株。表达结果显示携带pBAD-ACP和pBAD-ACPS双质粒的DH5α菌株比DK574菌株能产生更多的holo-ACP,且纯度也得到提高(纯度达99%)。同时使用UNOsphereQ阴离子交换层析从这一菌株培养物中分离纯化到了高纯度的holo-ACP,并以纯化到的holo-ACP和多种长链脂肪酸为底物在哈氏弧菌脂酰ACP合成酶的催化下,合成了多种长链脂酰ACP。【结论】通过研究获得一株holo-ACP高产菌株,并证明在大肠杆菌菌株中,同时表达acpP基因和acpS基因,有利于holo-ACP的产生。

Acyl-ACPs的规模化合成

脂酰-酰基载体蛋白（fatty acyl-acyl carrier protein,acyl-ACP）是多种生物合成途径中的酰基供体。因供给限制,体外研究常用类似物acyl-CoA替代,而CoA部分和ACP有较大差异,限制了相关酶对底物识别的认识。因此稳定获得大量acyl-ACP是体外研究相关酶的催化机制及其代谢途径的关键。研究以holo-ACP和C4～C18链长脂肪酸为底物,在哈氏弧菌acyl-ACP合成酶（Vibrio harveyi acyl-ACP synthetase,VhAasS）催化下合成不同碳链长度的acyl-ACP;通过高效液相色谱（HPLC）方法,确定不同碳链长度acyl-ACP的合成产率。结果表明：碳链为C4～C14的acylACP产率均高于90.0%,16∶0-ACP产率为85.9%,18∶1-ACP产率仅为25.7%。通过加入Li＋优化反应体系,16∶0-ACP、18∶1-ACP的产率达90.0%。进一步优化扩大反应体系可稳定获得20mg以上acyl-ACP;最后,把合成的acyl-ACP应用到甘油-3-磷酸酰基转移酶催化的反应体系中。不同链长acyl-ACP的规模化合成研究,为体外研究相关酶的催化机制提供重要基础。

哈氏弧菌脂酰-ACP合成酶的体外功能

【目的】系统鉴定哈氏弧菌脂酰-ACP合成酶(Acyl-ACP synthetase,Aas S)以不同链长游离脂肪酸和非脂肪链羧酸作为底物的体外催化反应。【方法】利用非变性蛋白质凝胶电泳和紫外分光光度计法从定性和定量两个方面分析了Aas S的体外催化功能与活性。【结果】Aas S能够催化不同链长直链的自由脂肪酸合成脂酰-ACP,其中以C6–C12作为底物时活性最高;以羟基脂肪酸作为底物的情况下,Aas S催化C8–C14的羟基脂肪酸有较高的活性。非脂肪链羧酸类作为底物的反应中,20种蛋白质氨基酸、苯甲酸和水杨酸均可以作为Aas S的底物,合成相应的脂酰-ACP。【结论】本研究系统地证明了哈氏弧菌脂酰-ACP合成酶(Aas S)对不同底物的不同催化活性,为生物体内氨基酸代谢和菌黄素合成代谢的研究提供了可行性的分析依据。