龙须菜血红素加氧酶138位亮氨酸突变对藻红胆素合成的影响

藻红胆素是一个开链四吡咯结构的发色团,其与脱辅基藻红蛋白结合使藻红蛋白具有光学活性,而血红素加氧酶基因ho对于藻红胆素的合成是至关重要的。本研究对实验室前期已获得的龙须菜中的血红素加氧酶基因ho-1的基因序列进行分析发现,其在藻类中比较保守,存在6个高度保守结构域;结构功能分析显示其具有15个可能的血红素(Heme)结合位点,其中第138位亮氨酸(L)既位于118~145位HemeO的扭结螺旋结构内,又在115~142位的高度保守的结构域内,而且经预测是可能的血红素(Heme)结合位点之一。为了进一步验证该位点的作用,我们拟对其进行定点突变,将第413位碱基由T突变成C,得到ho(M)基因,碱基突变后所对应编码的第138位氨基酸由亮氨酸(L,非极性氨基酸)突变为丝氨酸(S,极性氨基酸)。在此基础上,我们构建了重组质粒pET-ho-1、pET-ho-1-pebS、pET-ho-1-pebA-pebB及pET-ho(M)、pET-ho(M)-pebS、pET-ho(M)-pebA-pebB,将其转化到E.coli BL21中构建重组菌株E.coli ph、E.coli phS、E.coli phAB、E.coli ph(M)、E.coli ph(M)S和E.coli ph(M)AB进行表达,检测重组菌株的荧光发射光谱。结果表明,E.coli phAB和E.coli phS在595 nm处检测到藻红胆素的荧光特征峰,表明ho-1基因编码的血红素加氧酶可以参与催化藻红胆素的合成;E.coli ph(M)、E.coli ph(M)S和E.coli ph(M)AB与E.coli BL21一样无任何特征峰出现,这表明ho(M)中第413位碱基对应编码的第138位亮氨酸是血红素的结合位点,直接影响藻红胆素的合成,该位点的突变使得PebS和PebB/A两条催化途径均无法合成藻红胆素。本研究为阐明血红素加氧酶基因在合成藻红胆素过程中的重要性及龙须菜中藻红蛋白的合成机制,进而进行藻红蛋白的重组表达奠定了基础。

藻红胆素二甲酯甲醇加成物的形成和结构

藻红蛋白是红藻(Rhodophyta)、蓝绿藻(Cyanophyta)和隐藻(Cryptophyta)中类囊体外光合辅助色素,它是由开链四吡咯化合物和脱辅蛋白共价键结合而成。研究这些开链四吡咯化合物的化学性质及其衍生物的形成对藻胆蛋白的光生物现象和性质是很有价值的。

藻蓝蛋白裂合酶催化藻红胆素(PEB)与CpcA和PecA共价偶联

将由鱼腥藻Anabaenasp.PCC 7120中cpcE/F构建的pCOLADuet-cpcE/F质粒和pACYCDuet-pebA质粒、pCDFDuet-hol-pebB质粒、pETDuet-pecA质粒、pETDuet-cpcA质粒转化入大肠杆菌,在IPTG的诱导下,实现了色素蛋白PEB-CpcA和PEB-PecA的成功表达.吸收光谱和荧光光谱研究表明,CpcE/F能够催化PEB共价连接到CpcA和PecA的Cys-84上形成色素蛋白PEB-PecA和PEB-CpcA,色素蛋白的最大吸收峰为555 nm,最强荧光峰为570 nm.Zn2+电泳分析结果表明,体内重组获得了目标色素蛋白,证明由cpcE/F所编码的蛋白裂合酶在体内重组中能够催化PEB与CpcA和PecA的共价偶联反应,生成非天然色素蛋白PEB-CpcA和PEB-PecA.