番茄红素β-环化酶和新黄质合酶功能差异关键氨基酸的发掘

酶是天然存在的高效催化剂,长期的进化过程产生了诸多的同源酶,同源酶的序列相似高却有不同的功能,而导致功能差异的原因也倍受关注。类胡萝卜素合成过程中,番茄红素β-环化酶(lycopene β-cyclase,LCYB)和新黄质合酶(neoxanthin synthase,NSY)序列高度相似但对番茄红素的环化功能不同,且并未有研究报道导致环化差异的原因。因此该研究选用氨基酸序列相似性为88.2%的枸杞来源LyLCYB和番茄来源SoNSY为研究对象,通过将基因soNSY的片段替换为lyLCYB对应位置的片段构建不同的嵌合体基因,并且利用定点突变策略构建差异位点的点突变蛋白,将改造后的基因在大肠杆菌中异源表达,测定其番茄红素环化活性。最终发现了219位点是导致LyLCYB和SoNSY番茄红素β-环化功能差异的关键氨基酸,为进一步探究影响其他来源的LCYB和NSY功能差异提供了理论支持。