八氢番茄红素脱氢酶的研究进展-微生物学报.pdfVIP

微生物学报 Acta Microbiologica Sinica 2016, 56(11): 1680-1690 /actamicrocn DOI: 10.13343/ki.wsxb Mini-Review 小型综述 八氢番茄红素脱氢酶的研究进展 * 李春季，李炳学 ，韩晓日 沈阳农业大学土地与环境学院，土肥资源高效利用国家工程实验室，辽宁 沈阳 110866 摘要：类胡萝卜素是一类超过700种的萜烯基团类不饱和化合物的总称，根据结构可分为胡萝卜素族和 叶黄素族，具有较高的营养价值。八氢番茄红素脱氢酶是类胡萝卜素生物合成途径中的首要限速酶，它 参与催化无色的八氢番茄红素转变成有色类胡萝卜素，发挥着中心调控作用。不同生物源的八氢番茄红 素脱氢酶在功能上呈现多样性，在大多数蓝细菌，藻类和高等植物的类胡萝卜素生物合成途径中，由 CrtP ，CrtQ和异构酶CrtH或PDS ，ZDS和异构酶Z-ISO 、CrtISO共同参与番茄红素的形成，而在大多数微 生物中只有CrtI-type一种酶来完成八氢番茄红素的脱氢反应，且根据脱氢步骤的不同分别可生成链孢红 素、番茄红素或脱氢番茄红素。本文阐述了不同生物源八氢番茄红素脱氢酶的基因分离与鉴定，功能多 样性及表达调控机制等必威体育精装版研究进展，并进行了进化分析，为八氢番茄红素脱氢酶的深入研究及利用基 因工程策略生产类胡萝卜素的应用提供重要信息。 关键词：类胡萝卜素, 八氢番茄红素脱氢酶, 功能多样性, 进化分析, 调控机制 类胡萝卜素是自然界中广泛存在的一种类异 azotoformans) [ 4 ] 和地中海嗜盐古菌(Haloferax 戊二烯物质，具有许多重要的生物学功能，例如 mediterrane)[5]等。在植物中，类胡萝卜素主要位 它们可以作为维生素A 的前体物质，具有抗衰老 于细胞膜和质体，参与光捕获和抗氧化等功能， [ 1] [6] 以及潜在的抗癌抗肿瘤功能等 。在自然界中， 并赋予茎、叶、花和果实等器官丰富颜色 。研 所有的光合生物(包括细菌，藻类和高等植物)和 究发现，绿色阔嘴鸭(Calyptomena viridis)羽毛[7] 一些非光合生物能合成类胡萝卜素，其中绝大部 中，三文鱼(Salmon)[ 8 ] 和纳滨对虾(Litopenaeus [2] [9] 分类胡萝卜素属于C40和C30类 。环境中的许多 vannamei) 体中也含有类胡萝卜素。 微生物可以合成类胡萝卜素，例如三孢布拉霉 微生物类胡萝卜素生物合成主要步骤如图1 ： (Blakeslea trispora)[3] ，固氮红细菌(Rhodobacter 乙酰辅酶A在3-羧基-3- 甲基戊二酸单酰辅酶A酶的 基金项目：国家自然科学基金面上项目 ；沈阳市科技创新农业科技攻关专项(F13-143-3-00) ；中国博士后科学基金项 目(2012M510836 ，2013T6