小桐子磷酸葡萄糖变位酶cPGM与pPGM基因的克隆及原核表达分析
2021-09-02王海波李芙蓉杨金翠郭俊云
王海波,李芙蓉,杨金翠,高 永,郭俊云
(1.曲靖师范学院 生物资源与食品工程学院,云南 曲靖 655011;2.曲靖师范学院 云南省高校云贵高原动植物遗传多样性及生态适应性进化重点实验室,云南 曲靖 655011)
在植物体内,蔗糖主要在细胞质中合成,催化的酶为蔗糖合成酶(Sucrose synthase,SS)与磷酸蔗糖合成酶(Sucrose phosphate synthase,SPS),其葡萄糖基供体都为尿苷二磷酸葡萄糖(UDPG)[1],而淀粉合成主要在叶绿体中完成,催化的酶为淀粉合成酶(Soluble starch synthase,SSS)与淀粉磷酸化酶(Starch phosphorylase,SP),其葡萄糖基供体分别为腺苷二磷酸葡萄糖(ADPG)与1-磷酸葡萄糖(1-P-G)[2]。1-P-G是UDPG与ADPG合成的共同底物,而1-P-G又来自于上游糖酵解(EMP)或光合作用(Photosynthesis)生成的6-磷酸葡萄糖(6-P-G),其中,磷酸葡萄糖变位酶(PGM)可以催化1-P-G与6-P-G的互相转化,并使两者处于动态平衡中[3],以维持1-P-G与6-P-G在细胞质与叶绿体中的浓度平衡以及蔗糖与淀粉的合成。
磷酸葡萄糖变位酶(Phosphoglucomutase,PGM)属磷酸己糖变位酶家族。根据亚细胞定位的不同,PGM分为2种,胞质型PGM(Cytosol PGM,cPGM)定位于细胞质,质体型PGM(Plastid PGM,pPGM)定位于叶绿体[4]。PGM蛋白一般以单亚基存在,少数物种以同型双亚基发挥功能,如豌豆[5],其单亚基分子量约为60 ku,双亚基分子量约为130 ku。对于同一物种,pPGM的氨基酸数量与分子量都较cPGM略大,所有报道的PGM最适pH值都偏碱性,在7.5~9.0。同时,不同来源的PGM对于同一底物的酶促动力学参数Km、Vmax也表现出较大的差异,说明PGM的活性发挥具有组织特异性与底物浓度特异性[6]。
动物与人类PGM基因的研究要早于植物,早在20世纪30年代,就在兔子与青蛙肌肉提取物中发现了PGM[7],人类PGM1基因于1993年被克隆出来[8],而植物中第一个报道的PGM基因是1994年在菠菜(Spinaciaoleracea)中克隆获得的[9]。……
