结核分枝杆菌腺苷磷酰硫酸激酶的异源活性表达和酶学性质

PAPS是生物体内磺化反应的惟一活性磺酸基团供体。腺苷磷酰硫酸激酶是催化APS和ATP生成PAPS和ADP的一类酶。为实现PAPS的酶法合成,作者通过密码子优化来自结核分枝杆菌(Mycobacterium tuberculosis AUSMDU00018547)的腺苷磷酰硫酸激酶编码基因与共表达硫氧还蛋白TrxB,实现了腺苷磷酰硫酸激酶在大肠杆菌Escherichia coli BL21(DE3)中的异源高活性表达。采用His-Tag标签实现了对腺苷磷酰硫酸激酶的纯化,进一步酶学性质分析结果表明,重组腺苷磷酰硫酸激酶最适温度、最适pH以及比酶活分别为35℃、7.5和(1.26±0.08)U/mg。腺苷磷酰硫酸激酶的异源活性表达与酶学性质分析为未来实现酶法合成PAPS奠定了基础。

5'-腺苷磷酰硫酸激酶及其R68K突变体对5'-腺苷一磷酸3'羟基的磷酸化

硫作为生命活动的必需元素,主要以-2价和+6价发挥生物学功能。硫的同化代谢包括胞内活化、转移以及还原等反应。其活化是同化代谢的关键反应,包括ATP硫酸化酶(ATP sulfurylase,ATPS)催化硫酸盐与ATP反应生成腺苷-5'-磷酰硫酸(adenosine 5'-phosphosulfate,APS)和焦磷酸(pyrophosphate,PPi)以及腺苷-5'-磷酰硫酸激酶(adenosine 5'-phosphosulfate kinase,APSK)催化APS 3'羟基磷酸化生成3'-磷酸腺苷-5'-磷酰硫酸(3'-phosphoadenosine 5'-phosphosulfate,PAPS),APSK催化APS磷酸机理已经较为清楚。利用APSK对AMP的磷酸化进行了初步分析,发现AMP可作为APSK的底物,反应生成3,5'二磷酸腺苷(3'-phosphoadenosine 5'-phosphate,PAP);对APSK的三维结构进行分析发现,R68同时和APS的磷酸根和硫酸根形成氢键,稳定APS的结合,而K侧链基团比R短2.4魡,R68K突变将导致K不能和距离较远的硫酸根离子相互作用,从而减弱APS的亲和力,而增加与磷酸根离子的相互作用,可能提高AMP的亲和力。研究结果表明,R68K突变体的最适底物变为AMP,KmAMP是对照的0.2倍,而催化效率是对照的5倍。以R68K为偶联酶成功测定了具有较低KmPAP的酵母3,5二磷酸核苷酸酶(3',5'-bisphosphate nucleotidase,YND)动力学常数,为分析测定AMP底物的酶活提供了工具。

水稻腺苷5′-磷酰硫酸激酶编码基因的克隆及其酶活分析

硫是植物生长所必需的大量元素之一。植物通过根系吸收土壤中的硫酸盐,经ATP硫酸化酶活化为腺苷5′-磷酰硫酸(adenosine 5′-phosphosulfate,APS)。APS的代谢包括初级代谢和次级代谢,分别是APS还原酶催化APS生成亚硫酸盐;腺苷5′-磷酰硫酸激酶(adenosine 5′-phosphosulfate kinase,APSK)催化APS磷酸化生成3′-磷酸-腺苷5′-磷酰硫酸(3′phosphoadenosine 5′-phosphosulfate,PAPS),PAPS进一步作为硫酸根供体参与胞内的硫酸化反应。近年来的研究表明,拟南芥APSK在调节硫的初级和次级代谢的过程中具有重要功能,且受氧化胁迫的APSK1在亚基C86和C119间形成二硫键降低其催化活性。水稻的同工酶是否也会受到氧化还原调控尚无相关报道。对APSK序列进行分析,发现水稻APSK1含有与拟南芥APSK1C86和C69同源的半胱氨酸。本研究对水稻APSK1基因进行了克隆、双突变和酶活分析。OsAPSK及双突变C36A/C69A经原核表达、纯化,获得了OsAPSK1及双突变蛋白。体外酶活分析表明,在氧化环境中OsAPSK1活性受到抑制,而C36A/C69A双突变蛋白不受氧化环境的影响。推测水稻胞内受到氧化胁迫时会降低OsAPSK1的活性,从而促进还原型谷胱甘肽的合成,提高水稻的抗氧化能力。通过分析PAPS的含量与氧化胁迫之间的相关性及不同OsAPS亚型的活性调节机制等将有利于进一步阐明APSK在胞内的功能。

植物腺苷5'-磷酰硫酸激酶(APSK)研究进展

腺苷5'-磷酰硫酸激酶(APSK)催化APS磷酸化生成3'-磷酸-腺苷5'-磷酰硫酸(PAPS),PAPS进一步作为硫酸根供体参与胞内的硫酸化反应。因此,在这些生物体中,APS激酶是硫酸盐同化的重要组成部分。介绍APS激酶的结构、功能、作用机制,综述植物APS激酶当前的研究进展。