表达人源HPD基因对酿酒酵母孢子壁二酪氨酸层正确组装的干扰

研究人类基因4-羟苯丙酮酸二加氧酶(4-hydroxyphenylpyruvate dioxygenase,HPD)的表达对酿酒酵母( Saccharomyces cerevisiae )产孢过程及酵母孢子壁组装的影响。将 HPD 导入酿酒酵母中,比较人源化 HPD 酵母与野生型酵母的表型差异,分析 HPD 对酵母产孢及孢子壁的影响。与野生型酵母相比,人源化 HPD 酵母对产孢率无影响,但孢子自身荧光强度下降,乙醚敏感性增加,荧光增白剂(calcofluor white,CFW)染色荧光强度增强,该结果表明孢子壁出现缺陷,其二酪氨酸层组装过程中部分缺失。进一步研究发现,人源化 HPD 酵母产孢时,Hpd蛋白的催化产物尿黑酸(homogentisate,HGA)在产孢过程中会被氧化从而引起培养基颜色变化,且二酪氨酸复合物会大量泄漏至培养基中,最终导致二酪氨酸层不能正确组装。该研究结果为酿酒酵母二酪氨酸层的形成机制提供了新的认知。

二酪氨酸层赋予酵母孢子抗氧化活性

酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)孢子壁是一个多层结构,其最外层为二酪氨酸层,由酚类化合物NN′-二甲酰基二酪氨酸组成。二酪氨酸层是酵母孢子壁独有的结构,在酵母营养细胞的细胞壁中不存在。因为许多细胞酚类化合物能够清除自由基,我们猜测NN′-二甲酰基二酪氨酸可以作为一种抗氧化剂。为了研究孢子的抗氧化性,将营养细胞、野生型孢子和dit1?驻孢子培养在强氧化剂H2O2中,观察现象。本研究发现相对于酵母营养细胞,含有二酪氨酸层的野生型孢子具有抗自由基的能力使孢子具有抗氧化活性,同时二酪氨酸层缺陷型菌株dit1?驻孢子对自由基敏感。另外,本研究发现NN′-二甲酰基二酪氨酸能够清除自由基。因此,NN′-二甲酰基二酪氨酸可在未来用作一种新型的抗氧化材料。