利用多功能裂合酶CpcE/F合成非天然重组藻胆蛋白

藻胆蛋白裂合酶是催化藻胆色素与脱辅基藻胆蛋白亚基共价连接的裂合酶,在藻胆蛋白的生物合成途径中发挥着重要作用。本实验以藻蓝蛋白裂合酶Cpc E/F为研究对象,采用基因工程组合表达技术,构建了pCDFDuet-apcA-cpcE/F-hox1-pebS、pCDFDuet-pecA-cpcE/F-hox1-pebS等重组质粒,并导入大肠杆菌中,在IPTG的诱导下,成功表达得到两种非天然藻胆蛋白ApcA-PEB和PecA-PEB,这表明Cpc E/F不仅可以催化藻蓝胆素和脱辅基藻蓝蛋白的结合,还可以催化藻红胆素(PEB)与别藻蓝蛋白α-亚基(ApcA)和藻红蓝蛋白α-亚基(PecA)的结合,因此是一种多功能的裂合酶。根据重组产物的光谱特征峰分析发现,ApcA-PEB和PecA-PEB作为两种非天然存在的重组藻胆蛋白,具有与对应天然藻胆蛋白有着相近的特征吸收光谱和荧光发射峰,但同时具有明显的波长偏移并伴有色素异化现象,其光谱学性质主要由其所携带的色素基团决定。另外,荧光寿命衰减分析发现,不同脱辅基蛋白对于重组藻胆蛋白的光谱稳定性具有重要的影响。

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.