家蚕中一种新的磷酸吡哆醛水解酶的初步研究

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维生素B6(VitaminB6,VB6)是自然界中广泛存在的一类吡啶化合物总称,包括吡哆醛(pyridoxal,PL)、吡哆醇(Pyridoxine,PN)、吡哆胺(pyridoxamine,PM)、磷酸吡哆醛(Pyridoxal-5′-phosphate,PLP)、磷酸吡哆醇(Pyridoxine-5′-phosphate,PNP)、磷酸吡哆胺(Pyridoxine-5′-phosphate,PMP)。它们可以相互转化,但PLP是其主要辅酶形式。PLP主要生理功能是参与生物体内氨基酸的代谢。PLP的结构中有一个性质活泼的醛基,极易与生物体内其它含胺基的化合物结合形成醛亚胺等物质,这可能会扰乱生物体内正常物质水平。细胞中PLP的平衡供给是维持生物健康的关键。  PLP代谢在哺乳动物体内研究较多,但是对其如何保持动态平衡的研究还不明确。PLP的调控因素涉及到PLP磷酸酶,PLK,PNPO,蛋白结合程度和传输机制。PLP的水解是控制细胞内游离PLP水平的一个重要机制。相关水解酶基因的克隆是开展这些研究的基础。本实验以模式生物家蚕为材料,由于其特殊的变态生理,其体内氨基酸代谢异常活跃,维持体内PLP浓度的动态平衡的需求在家蚕中更突出。研究家蚕维生素B6的代谢对了解人及其他生物的生理代谢具有重要的参考作用。  本研究利用分子生物学技术,用人的特异性PLP磷酸酶氨基酸序列对家蚕进行跨物种搜索获得相似性较高的序列,在家蚕体内克隆得到相关基因(命名为BmPLPP),该基因ORF序列长1032bp,共编码343个氨基酸,蛋白分子量为37.9 KD,等电点为8.83,属非分泌蛋白。预测显示家蚕蛋白含有水解酶功能域,与人类特异性PLP磷酸酶同属于HAD(卤代酸脱卤酶)蛋白超家族。多序列比对结果显示,BmPLPP和家蚕中已知的碱性磷酸酶的基因和蛋白序列明显不同,酶学性质相差明显,认为不是其同工酶。  本研究构建了测序正确的原核表达载体pET24b(+)-BmPLPP重组质粒,转化到Ecoli BL21(DE3)中进行原核诱导表达,并优化了表达条件。SDS-PAGE结果显示在上清中获得到了可溶性目的蛋白。对酶进行Ni-NTA亲和层析分离纯化目的蛋白,采用紫外分光光度计法分析了酶的活性,并对酶学性质研究认为其为磷为一个新的酸酶,可以水解PLP。该酶的以PLP为底物最适反应pH为7.5,在pH7-7.5酶活性较高且稳定。最适反应温度为50℃,但在高温下不稳定,而在30℃~40℃较稳定。本实验的酶需要Mg2+激活催化作用,且随着镁离子浓度升高,催化作用增强;Zn2+对酶活性产生轻微抑制;而Mn2+、Ca2+、Cu2+、EDTA对酶活性有强烈的抑制作用,随着浓度升高,抑制作用增强,Mg2+可缓解EDTA的部分抑制作用。  最适条件下,以磷酸吡哆醛(PLP)和磷酸吡哆胺(PMP)为底物的Km值分别为0.368mmol/L和0.404 mmol/L,Vmax分别为0.907 umol/min/ug protein和0.394 umol/min/ug protein。这表明该酶对PLP比PMP具有更好的亲和力。对不同底物催化活性测定,发现该酶对其他磷酸酯底物也有一定活性,但是对PLP活性最大。
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