大肠杆菌3-酮基脂酰ACP还原酶110位天冬酰胺突变后的结构与功能

3-酮基脂酰ACP还原酶催化3-酮基脂酰ACP还原为3-羟基脂酰ACP,是细菌脂肪酸合成反应的关键酶之一.为了明确该酶中110位的保守天冬酰胺残基在酶催化活性和酶结构中的作用,本研究采用基因定点突变和蛋白质表达纯化技术,获得了大肠杆菌3-酮基脂酰ACP还原酶FabG的两个突变蛋白：FabG N110Q和FabG N110L.圆二色谱结果显示,天冬酰胺残基的突变改变了FabG的空间结构,使突变蛋白的α螺旋结构明显增加.以3-酮脂酰ACP为底物的酶活性测定表明,突变蛋白的酶活性均有下降,但残存的酶活性达到了FabG的75%以上.突变蛋白FabG N110Q和FabG N110L具有3-酮基脂酰ACP还原酶的活性,能在体外重建细菌脂肪酸合成反应.对fabG温度敏感突变株的遗传互补分析表明,FabG蛋白110位天冬酰胺突变为谷氨酰胺或亮氨酸后,在一定的条件下仍能互补大肠杆菌的生长.本研究结果提示,FabG 110位的天冬酰胺残基不是参与3-酮基脂酰ACP还原酶催化反应的必需氨基酸,它只是作为结构氨基酸,在维持FabG的空间结构的稳定性方面起作用.     

五个3-酮脂酰ACP合成酶同源蛋白的功能鉴定

大肠杆菌的FabB和FabF均具有长链3-酮基脂酰ACP合成酶活性.除参与长链饱和脂酰链的延伸外,FabB还是合成不饱和脂肪酸的关键酶之一,参与不饱和脂酰ACP的从头合成,最终生成顺-9-十六烯脂酰ACP.而FabF只能将顺-9-十六烯脂酰ACP延伸为顺-11-十八烯脂酰ACP,不参与不饱和脂酰ACP的从头合成.有研究表明,粪肠球菌、乳酸乳球菌、丙酮丁醇梭菌和茄科雷尔氏菌等细菌的FabF同源蛋白,具有类似大肠杆菌FabB和FabF的双功能.为证实该现象是否普遍存在,本研究选取了枯草芽孢杆菌BsfabF、中华苜蓿根瘤菌SmfabF、霍乱弧菌VcfabF、铜绿假单胞菌PafabF1和PafabF2 5个同源基因进行功能鉴定,体外酶学分析表明,5个FabF同源蛋白均具有长链3-酮基脂酰ACP合成酶活性,异体互补大肠杆菌CL28的脂肪酸组分分析显示,SmfabF、VcfabF、PafabF1和PafabF2具有3-酮脂酰ACP合成酶Ⅱ(FabF)活性,遗传互补大肠杆菌温度敏感突变株CY242和CY244的研究显示,仅有PafabF2编码的蛋白拥有3-酮脂酰ACP合成酶Ⅰ(FabB)活性,能互补大肠杆菌fabB的突变.这表明不是所有的FabF同源蛋白均具有3-酮脂酰ACP合成酶Ⅰ和Ⅱ的双重活性.