Фитоен десатураза

Растительная фитоен-десатураза
Растительная фитоен-десатураза
Кристаллографическая структура фитоиндесатуразы риса.

Существующие структурные данные : 5МОГ

Масса / длина первичной конструкции 491 аминокислота
Кофактор FAD
Идентификатор
Имя (имена) гена PDS
Внешние идентификаторы
Классификация ферментов
EC, категория 1.3.5.5 ,  оксидоредуктаза
Тип ответа Дегидрирование
Субстрат 15 цис фитоен
Продукты 9,15,9'-три-цис-ζ-каротин
Вхождение
Родительский таксон растения

Бактериальная фитоенодесатураза
Бактериальная фитоенодесатураза
Кристаллографическая структура фитоиндесатуразы Pantoea ananatis.

Существующие структурные данные : 4ДГК

Масса / длина первичной конструкции 501 аминокислота
Идентификатор
Имя (имена) гена CRTI
Внешние идентификаторы
Классификация ферментов
EC, категория 1.3.99.31 ,  оксидоредуктаза
Тип ответа Дегидрирование
Субстрат 15 цис фитоен
Продукты полностью транс- z-ликопин
Вхождение
Родительский таксон бактерии

Фитоен-десатуразы входят в состав каротиноидов - в биосинтезе участвуют ферменты из группы десатураз . Они катализируют на дегидрирование 15-цис- фитоена . Различают бактериальные и грибковые фитоен-десатуразы (CRTI) и фито-десатуразы растений и цианобактерий (PDS). CRTI катализирует превращение фитоена непосредственно все-транс - ликопина . Полное превращение в растениях и бактериях происходит с помощью четырех ферментов (PDS, ζ-каротин-изомераза, ζ-каротин-десатураза, цис-транс-изомераза), из которых PDS катализирует первую стадию образования ζ-каротина .

биохимия

Конверсия фитоена в растениях и цианобактериях (слева) по сравнению с конверсией в бактериях и грибах (справа).

Когда 15-цис-фитоен превращается в полностью транс-ликопена, в общей сложности четыре новых двойных связей введены в субстратной молекуле. Окисление в фитоена происходит с уменьшением FAD , который содержится в обеих бактериальных и растительных фитоиновых десатуразах. В то время как CRTI представляет собой весь биохимический путь к ликопину, только катализ 9,15,9 'три ​​осуществляется по цис- ζ-каротину PDS . Две новые двойные связи вводятся в положения 11 и 11 'симметричной углеродной цепи, и двойные связи изомеризуются из транс в цис в положениях 9 и 9' . Электроны, удаленные в этой реакции, уносятся в пластохинон через FAD и в конечном итоге используются для восстановления кислорода через терминальные оксидазы.

использовать

Некоторые гербициды, такие как норфлуразон , дифлуфеникан и пиколинафен, действуют путем ингибирования ПДС. Гербицид блокирует сайт связывания пластохинона внутри фермента. Поскольку отключение гена PDS в растениях вызывает обесцвечивание растения, этот эффект был использован для представления эффективного редактирования генома с использованием CRISPR / Cas9 .

В золотом рисе , помимо фитоенсинтазы и ликопенциклазы из нарцисса, в геном риса был интегрирован ген бактериальной фитоиндесатуразы.

Индивидуальные доказательства

  1. ↑ a b c Антон Брауземанн, Сандра Геммекер, Джулиан Кошмидер, Сандро Гисла, Питер Бейер, Оливер Эйнсл: Структура фитоенодесатуразы дает представление о связывании гербицидов и механизмах реакции, участвующих в десатурации каротина . В кн . : Структура . лента 25 , нет. 8 , 2017, стр. 1222-1232.E3 , DOI : 10.1016 / j.str.2017.06.002 , PMID 28669634 .
  2. ↑ Патрик Шауб, Цюджу Ю, Сандра Геммекер, Пьер Пуссен-Курмонтань, Жюстин Майо, Аластер Дж. Макьюен, Сандро Гисла, Салим Аль-Бабили, Жан Каварелли, Питер Бейер: О структуре и функции фитоиновой десатуразы CRTI из Pantoea ananat , мембранопериферическая и FAD-зависимая оксидаза / изомераза . В: PLoS One . лента 7 , вып. 6 , 2012, с. e39550 , doi : 10.1371 / journal.pone.0039550 , PMID 22745782 , PMC 3382138 (полный текст).
  3. ↑ П.Д. Фрейзер, Н. Мисава, Х. Линден, С. Ямано, К. Кобаяши: Экспрессия в Escherichia coli, очистка и реактивация рекомбинантной фитоен-десатуразы Erwinia uredovora . В: Журнал биологической химии . лента 267 , нет. 28 , 5 октября 1992 г., ISSN  0021-9258 , стр. 19891-19895 , PMID 1400305 .
  4. ↑ a b Александр Р. Мойс, Салим Аль-Бабили, Элеонора Т. Вюрцель: Механистические аспекты биосинтеза каротиноидов . В: Химические обзоры . лента 114 , нет. 1 , 8 января 2014 г., ISSN  1520-6890 , с. 164-193 , DOI : 10.1021 / cr400106y , PMID 24175570 .
  5. ↑ П. Д. Фрейзер, Х. Линден, Г. Сандманн: Очистка и реактивация рекомбинантной фитоен-десатуразы Synechococcus из сверхэкспрессирующего штамма Escherichia coli. В: Биохимический журнал . лента 291 , нет. 3 , 1 мая 1993 г., ISSN  0264-6021 , с. 687-692 , PMID 8489496 .
  6. ↑ TA Dailey, HA Dailey: Идентификация суперсемейства FAD, содержащего протопорфириногеноксидазы, моноаминоксидазы и фитоиндесатуразу. Экспрессия и характеристика фитоэн-десатуразы Myxococcus xanthus . В: Журнал биологической химии . лента 273 , нет. 22 , 29 мая 1998 г., ISSN  0021-9258 , стр. 13658-13662 , PMID 9593705 .
  7. ↑ С.Р. Норрис, Т.Р. Барретт, Д. ДеллаПенна: Генетическое изучение синтеза каротиноидов у арабидопсиса определяет пластохинон как важный компонент десатурации фитоена . В кн . : Растительная клетка . лента 7 , вып. 12 декабря 1995 г., ISSN  1040-4651 , стр. 2139-2149 , doi : 10.1105 / tpc.7.12.2139 , PMID 8718624 , PMC 161068 (полный текст).
  8. ↑ Томас Зейтц, Майкл Г. Хоффманн, Хансйорг Кремер: Гербициды для сельского хозяйства: химическая борьба с сорняками . В: ЧиуЗ . лента 37 , нет. 2 , 2003, с. 118 , DOI : 10.1002 / ciuz.200300279 .
  9. ↑ Генджи Цинь, Хунъя Гу, Лигенг Ма, Ибен Пэн, Син Ван Дэн: Нарушение гена фитоэн-десатуразы приводит к появлению у Arabidopsis фенотипов альбиносов и карликов, нарушая биосинтез хлорофилла, каротиноидов и гиббереллина . В: Cell Research . лента 17 , нет. 5 , 2007, ISSN  1748-7838 , с. 471-482 , DOI : 10.1038 / cr.2007.40 , PMID 17486124 .
  10. ↑ Чикако Нишитани, Наруми Хираи, Садао Комори, Масато Вада, Кадзума Окада: Эффективное редактирование генома в Apple с использованием системы CRISPR / Cas9 . В кн . : Научные отчеты . лента 6 , 2016, ISSN  2045-2322 , с. 31481 , doi : 10.1038 / srep31481 , PMID 27530958 , PMC 4987624 (полный текст).
  11. ↑ Икуко Накадзима, Юсуке Бан, Акифуми Адзума, Нориюки Оноуэ, Такая Моригути: CRISPR / Cas9-опосредованный целевой мутагенез винограда . В: PloS One . лента 12 , вып. 5 , 2017, ISSN  1932-6203 , с. e0177966 , doi : 10.1371 / journal.pone.0177966 , PMID 28542349 , PMC 5436839 (полный текст).
  12. ↑ Питер Шопфер: Физиология растений . Elsevier, Spektrum Akademischer Verlag, Мюнхен 2010, ISBN 978-3-8274-2351-1 , стр. 382-383 .