融合进化和阿皮因生物合成的De Novo重建
Zhen Xu1, Zheng-Shuang Zhu1, Hai-Zhu Jia1
1Institute of Materia Medica, Chinese Academy of Medical Sciences & Peking Union Medical College, (State Key Laboratory of Bioactive Substance and Function of Natural Medicines, NHC Key Laboratory of Biosynthesis of Natural Products & CAMS Key Laboratory of Enzyme and Biocatalysis of Natural Drugs), Beijing, China.
在像这样的植物中,apiin-biosynthetic apiosyltransferases (ApiGTs) 的融合进化解释了这种化合物是如何通过类似的途径形成的,尽管进化距离很远. 这项研究还使用工程微生物重建了阿皮因生物合成.
科学领域:
- 植物生物化学 植物生物化学
- 分子进化是分子进化的过程.
- 代谢工程是代谢工程.
背景情况:
- 亚皮因是一种类亚皮酸,在各种植物物种中发现,这表明融合生物合成.
- 这种融合的阿皮因生物合成的分子基础在很大程度上仍然是未知的.
- 了解这种融合可以揭示新的生物合成途径和酶.
研究的目的:
- 阐明 (Capsicum annuum L.) 中的阿皮因生物合成的分子机制.
- 为了识别和描述负责阿皮因合成的关键酶.
- 设计微生物系统,用于新的种生产.
主要方法:
- 基于同质性的基因鉴定,用于阿皮基因7-O-葡萄糖酸生物合成.
- 进行比较的转录组学和体外酶定量测试,以确定阿皮转移酶 (ApiGT).
- 酶表征,大肠杆菌中的蛋白质表达,以及Saccharomyces cerevisiae的代谢工程.
主要成果:
- 在中发现了一种新的apiin生物合成 apiosyltransferase,CaApiGT1 (UGT79).
- CaApipiGT1表现出严格的UDP-阿皮酶特异性,但可以接受多个黄类甘油酸受体.
- CaApiGT1和其他已知的ApiGT属于不同的糖系转移酶家族,这表明它们的演化趋同.
- 工程E. coli和S. cerevisiae菌株分别为apiin及其前体apigenin的合成而开发.
- 工程菌株的共同培养重建了阿皮因生物合成途径.
结论:
- 收的apiin生物合成是由ApiGTs的收进化驱动的,而不是不同的途径.
- CaApiGT1代表了一种具有独特基质接受性质的新型ApiGT.
- 这项研究表明,在微生物系统中成功地重新构建了apiin生物合成,为生物技术应用提供了一个平台.
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