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鱼腥藻7120是一种丝状体蓝藻,含营养细胞和异型胞,营养细胞能进行光合作用,异形胞可进行固氮作用,所以常被作为研究光合和固氮作用的模式生物之一。2001年,KazusaDNA研究所完成对鱼腥藻7120全基因组的测序,随后该物种中许多基因产物的功能也被相继测定,然而,仍有部分基因功能未被鉴定,如all1723的基因,对它的了解仍局限在生物信息学预测的结果,认为该基因产物是一个可能的醛缩酶。
碳碳合成是有机化学中最重要的反应之一,由酶催化的碳碳合成由于其具有立体选择性催化底物的能力而被广泛应用于有机化合物的合成。在这个领域,由于醛缩酶催化的醛缩反应被应用于糖类、多羟基抗生素及其它许多具有生物活性的化合物的合成,因此近年来醛缩酶家族被很多学者关注。在醛缩酶家族中,最具代表性的是果糖-1,6-二磷酸醛缩酶,它能催化果糖-1,6-二磷酸、3-磷酸甘油醛和磷酸二羟丙酮之间的可逆反应。果糖-1,6-二磷酸醛缩酶参与了生物体很多重要的代谢反应,是卡尔文循环中固定CO2后第一个催化由3C化合物转化为6C化合物的酶,处于第一个分支点上,同时它也是控制光合作用速率的重要酶之一。其次它也参与了糖酵解反应,这个代谢过程中果糖-1,6-二磷酸醛缩酶的作用和卡尔文循环中正好相反,是将6C化合物转为3C化合物。另外它也参与了糖异生、磷酸戊糖途径等,它是生物体进行有氧代谢与无氧酵解的关键酶之一。
因此本研究对鱼腥藻7120中这一可能的醛缩酶基因all1723的功能进行了鉴定,并进一步对其酶学性质与蛋白功能进行分析。结果显示,无论是生物信息学还是实验的手段均鉴定all1723基因产物是果糖-1,6-二磷酸醛缩酶;all1723基因产物在pH8.0时活性最高,添加0.2mM的Mg2+时能极大地提高其活性,而1mM的EDTA会完全抑制其活性;利用同源重组获得all1723基因的敲除和过表达的突变株,并在DNA水平上鉴定正确,以便进一步的功能鉴定。