灵芝多糖糖供体合成途径中关键酶的异源表达及其酶学性质

【背景】灵芝多糖(Ganoderma lucidum polysaccharide,GLP)是一种具有多种生物活性的大分子物质,已有研究者通过发酵调控优化或菌种改良使灵芝多糖产量得到一定的提高。但由于灵芝多糖糖供体合成途径并未完全明晰,其中关键酶特性解析也不完善,使得灵芝多糖产量的大幅度提高仍存在瓶颈。【目的】通过异源表达大量制备灵芝中含量较少的磷酸葡萄糖变位酶(Phosphoglucomutase,PGM)、UDP-葡萄糖焦磷酸化酶(UDP-glucosepyrophosphorylase,UGPG)和磷酸甘露糖异构酶(Phosphomannose isomerase,PMI),并分别探究和比较其酶学性质,深入了解灵芝多糖的糖供体合成途径中关键酶的特性信息,为灵芝多糖合成发酵策略的高效制定提供依据。【方法】以灵芝菌株CGMCC5.26的c DNA为模板,克隆得到关键酶基因gl-pgm、gl-ugpg和gl-pmi,分别在E. coli BL21(DE3)中诱导表达,产物通过Co-NTA树脂纯化后进行酶学性质研究。【结果】纯化酶GLpgm、GLugpg和GLpmi均在E. coli中实现大量表达。GLpgm的最适反应pH为8.5,GLugpg和GLpmi的最适pH同为7.5;GLpgm、GLugpg和GLpmi最适反应温度依次为35、40和30°C;1mmol/L的Ag+和Cu2+对3种酶均具有强烈抑制作用,Mn2+、Mg2+对GLpgm和GLpmi均有激活作用,其中Mn2+对GLpgm的激活作用高达2.7倍。GLpgm、GLugpg和GLpmi的kcat/Km值分别为196.08、818.60和1 105.22 mmol/(L·s)。【结论】在最适反应pH、温度及金属离子作用方面,GLpgm、GLugpg和GLpmi与植物及真菌来源的这3种酶较为相似,对底物的催化效率相对其他来源的酶高,为基于灵芝多糖合成途径的调控提供了更完善的信息。     

过表达腺苷生物合成正相关基因GlPNP提高灵芝腺苷的含量

【背景】灵芝被纳入我国“药食同源”试点名单，腺苷作为其主要活性物质之一，在免疫调节、抗炎、抗癌等方面发挥着重要作用。【目的】调控腺苷生物合成关键酶基因的表达来提高灵芝腺苷产量。【方法】将不同培养时间阶段腺苷合成酶基因(包括5-氨基咪唑-4-甲酰胺核糖核苷酸甲酰转移酶GlATIC、嘌呤核苷磷酸化酶GlPNP、腺苷激酶GlADK)的表达量与腺苷含量相关联，筛选出与灵芝腺苷含量呈正相关的关键酶基因。克隆关键酶基因并在灵芝中过表达，探究关键酶基因过表达对灵芝腺苷积累的影响。【结果】GlPNP的表达与灵芝腺苷含量呈正相关。GlPNP的cDNA全长为969 bp，预测GlPNP蛋白的相对分子量为34.6 kDa，呈三聚体的四元结构。研究结果表明，过表达菌株中GlPNP的表达量在第4天比野生型菌株(WT)上调了2.9-3.9倍，与含空载体的菌株(CK)相比，腺苷含量分别提高了78%和63%。【结论】过表达嘌呤核苷磷酸化酶是提高灵芝腺苷产量的一种有效手段。     

硝普钠对香菇多糖代谢及关键酶基因表达的影响

香菇多糖是香菇中特有的生物活性成分。硝普钠在调控食用菌生长方面具有重要影响,但其对香菇生长及多糖合成的影响尚不清楚。本文以香菇新808为研究材料,通过添加不同浓度硝普钠作为外源一氧化氮对新808菌丝的生物量、生长速率、香菇多糖含量、香菇多糖代谢关键酶活性及其表达调控基因相对表达量进行综合研究。结果表明：硝普钠浓度为100 μmol/L可显著提高香菇菌丝生物量,与对照组相比增加了1.61倍;生长速率与对照组无显著差异;香菇菌丝的香菇多糖含量显著提高,为对照组的3.71倍;漆酶、锰过氧化物酶和木质素过氧化物酶活性显著提高,分别为对照组的1.73倍、2.23倍和1.55倍;与多糖合成有关的辅助模块酶基因LENED_010207、碳水化合物结合模块基因LENED_012941和多糖裂解酶基因LENED_004566基因相对表达量有所上调,其中LENED_010207基因上调最明显,而多糖合成关键酶基因UDP-葡萄糖焦磷酸化酶基因(UGP)、葡萄糖磷酸变位酶基因(PGM)与葡萄糖磷酸异构酶基因(PGI)相对表达量均显著下调。在100 μmol/L浓度硝普钠处理下,香菇生物量、多糖含量、多糖代谢关键酶活性及部分多糖合成关键酶的基因相对表达量均显著高于对照组,表明添加适宜浓度的硝普纳能有效地促进香菇多糖的合成,提高香菇多糖的含量。本文为进一步探索香菇多糖的代谢通路提供了理论依据,为选育高多糖含量的香菇新品种提供了新思路,对改进香菇栽培技术有一定的参考意义。     

干旱胁迫下拟南芥磷脂酶Dδ与一氧化氮在种子萌发中的信号关系

以拟南芥野生型（WT）、一氧化氮合酶（NOS）缺失型突变体（noa1）、硝酸还原酶（NR）缺失型突变体（nia1,nia2）及磷脂酶Dδ（PLDδ）缺失型突变体（pldδ）幼苗为材料,研究了0.3 mol·L^-1甘露醇模拟干旱胁迫响应过程中PLDδ和一氧化氮（NO）之间的信号转导关系。结果显示：干旱胁迫下NO含量,PLD和NR活性及基因相对表达量显著升高,pldδ和nia2较其他突变体对干旱胁迫更敏感;外源添加NO供体硝普钠（SNP）可以提高干旱胁迫下WT,nia2和pldδ的种子萌发,而外源添加磷脂酸（PA）可以促进WT和pldδ的种子萌发,但不能促进nia2的种子萌发;PA可以促进干旱胁迫下WT和pldδ的NO产生,但不能促进nia2中NO的产生。表明：干旱胁迫下PLDδ/PA位于NO信号的上游,且PLDδ/PA主要通过NR2途径产生的NO促进干旱胁迫下拟南芥的种子萌发。     

组蛋白甲基化与去乙酰化对蛇足石杉内生真菌盘长孢状刺盘孢合成石杉碱甲的影响

以蛇足石杉Huperzia serrata内生真菌盘长孢状刺盘孢Cg01菌株为研究对象,利用PEG介导的同源重组转化体系,对Cg01组蛋白甲基化酶基因（histone methyltransferases,HMT）CgClr4和组蛋白去乙酰化酶基因（histone deacetylase,HDAC）CgClr3、CgSir2进行基因敲除与回补,并通过实时荧光定量PCR（RT-qPCR）检测了回补株中对应基因表达量以及高效液相色谱HPLC检测突变体菌株中石杉碱甲huperzine A（HupA）产量。结果显示3个基因敲除突变体菌株ΔCgClr4、ΔCgClr3、ΔCgSir2的HupA产量分别为255μg/L、270μg/L、244μg/L,与野生型菌株相比分别下降了21.3%、16.6%、24.7%。在基因回补突变体菌株ΔCgClr4/CgClr4、ΔCgClr3/CgClr3、ΔCgSir2/CgSir2中,相应回补基因表达均与野生型无显著性差异,其HupA产量分别为351.9μg/L、334.7μg/L、331μg/L,回补菌株的HupA产量回复到野生型水平。结果表明这3个基因均具有调控内生真菌盘长孢状刺盘孢Cg01合成HupA的作用,为研究蛇足石杉内生真菌中石杉碱甲的合成调控机制提供了理论基础和新的思路。     

利用pmi标记基因筛选培育转EaDREB2B基因甘蔗

利用已构建的植物表达载体prd29a-dreb-hyg,通过酶切连接到含有磷酸甘露糖异构酶基因（pmi）的表达质粒pZMLR14上,构建植物表达载体pDREB-PMI。利用基因枪轰击转化甘蔗愈伤,经过甘露糖筛选,共获51株抗性苗,转化再生频率为4.25%。对转基因植株进行分子检测,结果表明有8株为阳性转基因无性系。氯酚红试验表明标记磷酸甘露糖异构酶基因在转基因株系中均有表达。对转基因T₁代甘蔗植株进行分子检测,结果表明EaDREB2B基因在转基因甘蔗无性系T₁代中稳定遗传。该结果为进一步研究EaDREB2B基因在甘蔗抗旱方面的作用奠定了基础。     

灵芝线粒体及其对菌丝生长、主要活性成分影响的分析

线粒体是为细胞提供能量（ATP）的细胞器,携带着自己的DNA——mtDNA,已有多种灵芝属菌株的线粒体基因组相继报道,但对于种内的线粒体基因组的分析较少,对核相同、线粒体不同的菌株间差异的研究也鲜有报道。本研究对两株灵芝线粒体基因组进行组装注释,根据差异片段构建分子标记进行种间分类。结果显示：两株灵芝线粒体基因组大小分别为49 233bp、61 563bp的闭环结构,含有15个常见蛋白编码基因,rRNA大小亚基基因及26个携带氨基酸的tRNA基因,其差异区段主要为内含子序列、大亚基及基因间区。根据cob、cox2基因序列能够进行灵芝种间区分,用于灵芝种间鉴定。本研究还根据灵芝119、灵芝无孢的单核菌株构建同核异质体（TY-119、TY-W）,分析线粒体对菌落形态、菌丝生长速度及多糖、三萜成分的影响,结果显示：同核异质体TY-W与TY-119菌落形态上有一定差异,同核异质体TY-W菌丝生长速度为4.77mm/d,是TY-119菌丝生长速度4.50mm/d的1.06倍,同核异质体TY-119菌丝、子实体阶段多糖含量分别为4.45mg/g、12.14mg/g是TY-W菌丝体多糖含量（3.23mg/g）的1.38倍、子实体多糖含量（10.24mg/g）的1.19倍;同核异质体TY-W菌丝、子实体阶段的三萜含量分别为6.82mg/g、11.45mg/g是同核异质体TY-119菌丝体三萜含量（9.26mg/g）的0.74倍,子实体三萜含量（9.10mg/g）的1.26倍。利用高效液相色谱分析同核异质体中灵芝酸含量显示同核异质体TY-W灵芝酸A、灵芝酸E、灵芝酸F含量分别为3.77μg/mL、14.29μg/mL、12.91μg/mL;是TY-119灵芝酸A含量（2.59μg/mL）的1.46倍、灵芝酸E含量（13.65μg/mL）的1.17倍、灵芝酸F含量（12.72μg/mL）的1.06倍。对同核异质体菌丝、子实体阶段多糖、三萜合成通路关键基因（pgm、ugp、gls、hmgs、hmgr、mvd、fps、sqs）表达量进行检测,显示两菌株间多数基因具有显著性差异。结果表明线粒体的不同会影响灵芝菌落形态、菌丝生长速度及多糖、三萜的含量,有助于我们进一步研究线粒体基因组。     

嗜热链球菌MGB80-7所产胞外多糖的表型结构及其抗氧化活性

【背景】胞外多糖（exopolysaccharide,EPS）是乳酸菌生长代谢过程中所产生的一种次级代谢产物,除了可以改善产品质构和品质外,其生理功能也是近年来研究人员追捧的热点。【目的】探究乳酸菌EPS的表征特性和分子结构,揭示其与EPS益生特性之间的联系。【方法】以产EPS的嗜热链球菌（Streptococcus thermophilus,S. thermophilus） MGB80-7为研究对象,利用苯酚-硫酸法测定菌株EPS产量。采用离子交换柱层析和凝胶分子筛层析对该菌株所产EPS进行分离纯化,结合凝胶色谱、红外光谱及高效液相色谱对EPS表型结构进行剖析。此外,为确定EPS表型特征对其抗氧化活性的影响,测定了EPS对超氧阴离子、羟自由基及DPPH自由基等的清除能力。【结果】S. thermophilus MGB80-7在M17培养基中EPS产量较高,为（268.25±5.36） mg/mL,分离纯化后共得到2种多糖组分,其中中性多糖（WPS-807）分子量为1.028×10⁵ Da,主要由葡萄糖、半乳糖和甘露糖组成,并含有少量的鼠李糖和阿拉伯糖,酸性多糖（...     

葡萄糖-1-磷酸对灵芝多糖合成的影响

在以葡萄糖为唯一碳源进行灵芝液态发酵时,通过添加不同浓度的代谢中间产物葡萄糖-1-磷酸,研究其对灵芝胞外多糖产量、单糖组成、合成途径相关酶的影响,从而确定影响灵芝多糖单糖组成的关键酶。结果显示,添加葡萄糖-1-磷酸对灵芝多糖产量和多糖的单糖组成并无明显影响。在检测的3种灵芝多糖合成关键酶中,葡萄糖-1-磷酸的添加抑制磷酸葡萄糖变位酶(PGM)、磷酸葡萄糖异构酶(PGI)的酶活,对磷酸甘露糖异构酶(PMI)无明显影响。此外,通过相关性分析后发现,发酵过程中半乳糖和甘露糖比例的变化分别与PGM和PGI、PMI具有相关性。本文结果对实现灵芝多糖代谢的灵活调控提供有益的参考。     

灵芝β-葡萄糖苷酶基因的克隆与功能分析

灵芝是我国著名的药用真菌,具有抗癌、抗肿瘤等功效。灵芝酸属于三萜类化合物,是灵芝的主要活性成分,并已成为评价灵芝品质的重要指标之一。β-葡萄糖苷酶(β-glucosidase,BG)是次生代谢产物合成途径中的关键限速酶,能够调节次生代谢产物的生物合成。本研究通过同源序列比对,注释获得了灵芝β-葡萄糖苷酶基因(GlBG),并通过RNAi技术对灵芝β-葡萄糖苷酶进行功能分析。序列分析结果显示GlBG基因的DNA全长为2 759 bp,包含7个外显子和6个内含子,编码793个氨基酸,其编码的蛋白序列中含有β-糖苷水解酶的2个保守结构域。灵芝β-葡萄糖苷酶基因的沉默转化子中灵芝酸含量比野生型菌株的灵芝酸含量平均降低了38%,并且灵芝酸生物合成途径中的关键酶基因(hmgs、hmgr、fps、sqs和osc)的表达量也显著下降,实验结果表明灵芝β-葡萄糖苷酶在灵芝酸生物合成过程中具有重要作用,并为灵芝次生代谢途径及其调控机制提供了参考。     

9,10-环甲基十七烷酸诱导灵芝三萜酸合成的信号转导和基因表达分析

为探究9,10-环甲基十七烷酸（9,10-CMA）诱导灵芝三萜酸合成的相关信号机制,分析了NO信号的介导作用。结果表明,在NO信号分子介导下,9,10-CMA可有效地刺激灵芝菌丝体中三萜合成关键酶细胞色素CYP450和苯丙氨酸解氨酶（PAL）的活化以及三萜酸的合成。NO可作为灵芝菌丝体中CYP450产生和PAL活化的上游分子发挥作用。在9,10-CMA诱导下,通过荧光定量PCR分析了6个关键酶基因在灵芝三萜酸合成过程的动态表达。结果表明,在9,10-CMA诱导下与灵芝三萜酸合成相关的角鲨烯合成酶基因sqs、细胞色素P450单加氧酶CYP5150L8基因和3‐羟基‐3‐甲基戊二酰辅酶A还原酶基因hmgr的上调最显著,提示这3个酶在三萜诱导过程中具有重要作用。     

酿酒酵母发酵降解灵芝胞外多糖组分分析及活性研究

本研究采用酿酒酵母发酵的方法对灵芝胞外多糖进行了降解,并对其产物在表观粘度、分子量、多糖得率和含量及单糖组成和生物活性等方面进行了系统比较和分析。结果表明,灵芝发酵胞外液经酿酒酵母培养后,所得胞外液的表观粘度明显降低,其中多糖的分子量也随酵母培养时间的延长出现下降趋势,大分子多糖的分子量从3.55×10 ⁶g/mol下降到1.93×10 ⁶g/mol,低分子多糖的分子量从6.18×10 ⁴g/mol下降到3.11×10 ⁴g/mol。多糖得率和含量测定结果显示,经酵母培养后,灵芝胞外液中20%乙醇沉淀所得20E组分得率明显降低,从2.43g/L下降到0.98g/L,但该组分多糖含量均较高,达到70%以上;而70%乙醇沉淀所得70E组分得率明显增加,达到1.87g/L。单糖组成分析表明,20E组分主要由葡萄糖组成,70E组分主要由甘露糖组成。各组分均表现出较好的与Dectin-1受体结合激活NF-κB增强免疫的活性,且经酿酒酵母发酵24h所得70E组分的活性最好。     

灵芝不同菌株胞外多糖的单糖组成和抗氧化活性分析

灵芝多糖是药用真菌灵芝的主要活性成分之一。早期研究发现不同灵芝子实体多糖的单糖组成和活性存在差异,但不同灵芝菌株胞外多糖的单糖组成和活性是否有区别仍不清楚。本研究通过液体发酵获得灵芝菌株5.26和5.616的胞外多糖,使用DEAE-cellulose和Sephadex G-200柱色谱分离纯化得到了两种多糖(5.26-2-1和5.616-2-1),并对5.26-2-1,5.616-2-1的单糖组成和抗氧化活性进行了分析。结果表明,5.26-2-1主要由甘露糖、半乳糖醛酸、半乳糖和葡萄糖组成,而5.616-2-1主要由甘露糖、半乳糖和葡萄糖组成。5.26-2-1中葡萄糖的摩尔百分比为63.97%,显著高于5.616-2-1 (29.3%),但半乳糖的摩尔百分比为9.34%,显著低于5.616-2-1 (42.78%)。当多糖质量浓度为2 mg/mL时,5.26-2-1的Fe²⁺螯合能力、对1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)和羟自由基(·OH)的最大清除率分别为71.9%、71.3%和60.8%,显著高于5.616-2-1的值(63.5%、60.4%和51.8%)。本研究有助于灵芝多糖的开发与利用,为进一步探究灵芝多糖的构效关系提供了重要信息。     

乙烯调控灵芝酸生物合成关键基因的筛选

灵芝是我国著名的药用真菌,灵芝酸是其主要活性成分,具有多种药理活性。乙烯可以促进灵芝酸的生物合成,但其调控机理尚不明确。本实验利用非靶向代谢组研究发现Top 20差异代谢物中含有6种灵芝的活性成分(灵芝酸η、赤芝酸F、赤芝酸N、丹芝酸A、灵芝酸V1和灵芝酸δ),其中有4种灵芝酸(灵芝酸η、赤芝酸F、赤芝酸N和灵芝酸V1)为上调积累,2种灵芝酸(灵芝酸δ和丹芝酸A)为下调积累。通过非靶向代谢组与转录组的关联分析发现基因GL23307、GL25546和GL29595同时与3种灵芝酸积累显著相关,并通过启动子顺式元件预测,发现分别编码泛素蛋白和抑肽酶基因GL25546、GL23307的启动子区域含有响应乙烯信号的顺式作用元件GCC-box,因此,推测这两个基因在乙烯调控灵芝酸生物合成中发挥重要作用。     

Alginate biosynthetic enzymes in mucoid and nonmucoid Pseudomonas aeruginosa: overproduction of phosphomannose isomerase, phosphomannomutase, and GDP-mannose pyrophosphorylase by overexpression of the phosphomannose isomerase (pmi) gene.

The specific activities of phosphomannose isomerase (PMI), phosphomannomutase (PMM), GDP-mannose pyrophosphorylase (GMP), and GDP-mannose dehydrogenase (GMD) were compared in a mucoid cystic fibrosis isolate of Pseudomonas aeruginosa and in two spontaneous nonmucoid revertants. In both revertants some or all of the alginate biosynthetic enzymes we examined appeared to be repressed, indicating that the loss of the mucoid phenotype may be a result of decreased formation of sugar-nucleotide precursors. The introduction and overexpression of the cloned P. aeruginosa phosphomannose isomerase (pmi) gene in both mucoid and nonmucoid strains led not only to the appearance of PMI levels in cell extracts several times higher than those present in the wild-type mucoid strain, but also in higher PMM and GMP specific activities. In extracts of both strains, however, the specific activity of GMD did not change as a result of pmi overexpression. In contrast, the introduction of the cloned Escherichia coli manA (pmi) gene in P. aeruginosa caused an increase in only PMI and PMM activities, having no effect on the level of GMP. This suggests that an increase in PMI activity alone does not induce high GMP activity in P. aeruginosa. The heterologous overexpression of the P. aeruginosa pmi gene in the E. coli manA mutant CD1 led to the appearance in cell extracts of not only PMI activity but also GMP activity, both of which are normally undetectable in extracts of CD1. We discuss the implications of these results and propose a mechanism by which overexpression of the P. aeruginosa pmi gene can cause an elevation in both PMM and GMP activities.     

灵芝子实体中三萜类物质抗肿瘤活性的谱效关系

通过HPLC指纹图谱结合多元线性回归分析对不同产地灵芝子实体的功效性特征进行评价,为寻找灵芝中活性三萜提供理论依据。利用高效液相分析方法,结合样品对肿瘤细胞L1210的增殖抑制率,运用“中药色谱指纹图谱相似度评价系统2004A版”软件和多元线性回归分析11批不同品种灵芝子实体中的三萜活性成分。样品与标准指纹图谱的相似度均在0.9以上,共标定了12个共有物质峰,其中与抗L1210肿瘤细胞活性关系密切的三萜物质有灵芝酸C₂、灵芝酸G、灵芝烯酸B、灵芝烯酸A、灵芝酸K、灵芝酸A、灵芝酸F和灵芝醛A。     

分光光度法测定灵芝三萜含量的干扰因素探讨

根据药典方法,以齐墩果酸为对照品,对灵芝中含有的三萜、甾醇和脂肪酸3种类型化合物进行分光光度法测定,并对影响三萜含量测定的因素进行分析。结果表明灵芝中的甾醇和脂肪酸类化合物会干扰所有的测定结果,尤其影响灵芝孢子中三萜含量的测定。灵芝子实体中三萜化合物的结构特征,造成了其测定值远远低于真实值。因此,分光光度法不适用于测定灵芝子实体、菌丝体和孢子及其相关产品中的三萜含量。     

灵芝子实体中不同极性的三萜体外抗肿瘤及抗炎活性比较

为了解灵芝中不同极性三萜活性的差异,运用大孔树脂将灵芝总三萜根据极性大小进行分段,采用高效液相法分析各极性部分的HPLC指纹图谱和三萜含量,并比较其对不同肿瘤细胞增殖的抑制作用和抗炎活性。结果显示D-101大孔树脂可以有效地将灵芝总三萜分为中等极性和低极性两部分,两部分的三萜含量分别为(279.00±2.90)mg/g、(94.52±2.03)mg/g。其中,低极性三萜的体外抗肿瘤活性明显强于中等极性三萜,其对K562、SW620、L1210细胞增殖抑制的IC₅₀值分别为(74.12±1.94)μg/mL、(121.45±2.13)μg/mL、(13.52±1.13)μg/mL。另外,低极性三萜对RAW264.7细胞呼吸爆发的抑制作用也明显强于中等极性三萜。进一步对低极性三萜和中等极性三萜单体的抗炎活性进行比较,发现低极性三萜灵芝烯酸F、灵芝酸DM、灵芝醇B对RAW264.7细胞呼吸爆发的抑制作用明显强于极性较高的灵芝酸C₂、灵芝酸A。该研究阐明了灵芝子实体中不同极性三萜部位的抗肿瘤及抗炎活性并不相同,为将来新药开发和灵芝质量标准的改进建立了基础。     

Characterization of the GDP-D-mannose biosynthesis pathway in Coxiella burnetii: the initial steps for GDP-β-D-virenose biosynthesis

Coxiella burnetii, the etiologic agent of human Q fever, is a gram-negative and naturally obligate intracellular bacterium. The O-specific polysaccharide chain (O-PS) of the lipopolysaccharide (LPS) of C. burnetii is considered a heteropolymer of the two unusual sugars β-D-virenose and dihydrohydroxystreptose and mannose. We hypothesize that GDP-D-mannose is a metabolic intermediate to GDP-β-D-virenose. GDP-D-mannose is synthesized from fructose-6-phosphate in 3 successive reactions; Isomerization to mannose-6-phosphate catalyzed by a phosphomannose isomerase (PMI), followed by conversion to mannose-1-phosphate mediated by a phosphomannomutase (PMM) and addition of GDP by a GDP-mannose pyrophosphorylase (GMP). GDP-D-mannose is then likely converted to GDP-6-deoxy-D-lyxo-hex-4-ulopyranose (GDP-Sug), a virenose intermediate, by a GDP-mannose-4,6-dehydratase (GMD). To test the validity of this pathway in C. burnetii, three open reading frames (CBU0671, CBU0294 and CBU0689) annotated as bifunctional type II PMI, as PMM or GMD were functionally characterized by complementation of corresponding E. coli mutant strains and in enzymatic assays. CBU0671, failed to complement an Escherichia coli manA (PMM) mutant strain. However, complementation of an E. coli manC (GMP) mutant strain restored capsular polysaccharide biosynthesis. CBU0294 complemented a Pseudomonas aeruginosa algC (GMP) mutant strain and showed phosphoglucomutase activity (PGM) in a pgm E. coli mutant strain. Despite the inability to complement a manA mutant, recombinant C. burnetii PMI protein showed PMM enzymatic activity in biochemical assays. CBU0689 showed dehydratase activity and determined kinetic parameters were consistent with previously reported data from other organisms. These results show the biological function of three C. burnetii LPS biosynthesis enzymes required for the formation of GDP-D-mannose and GDP-Sug. A fundamental understanding of C. burnetii genes that encode PMI, PMM and GMP is critical to fully understand the biosynthesic pathway of GDP-β-D-virenose and LPS structure in C. burnetii.