葉綠醇焦磷酸(phyty—PP)與尿黑酸(HGA)的縮合是生育酚生物合成的關鍵步驟。催化這步反應的是尿黑酸葉綠醇轉移酶。在植物中尿黑酸葉綠基轉移酶(HPT)是生育酚生物合成途徑中的一個限速酶，它催化尿黑酸(HGA)與葉綠基二磷酸(PDP)發生縮合反應，生成2一甲一6一葉綠基一1，4一氫醌。
基本介紹
- 中文名：尿黑酸葉綠基轉移酶
- 外文名： Homogentisate phytyltransferase
- 簡寫：HPT
- 存在生物：植物中
- 本質：限速酶
- 有關生物途徑：維生素E的合成
維生素E,天然維生素E(α一生育酚)生物合成途徑,尿黑酸葉綠醇轉移酶(HPT) 簡介,
維生素E
維生素E能促進人體內黃體激素的分泌，具有抗不育活性，所以又稱生育酚。生育酚在植物葉綠體中含量十分豐富，它能夠保護脂類雙層膜上的多不飽和脂肪酸免受脂肪氧化酶的攻擊。此外，維生素E對於提高動物的免疫力，改善動物肉質，提高動物的繁殖性能，緩解動物應激反應等具有良好的效果。
在植物中尿黑酸葉綠基轉移酶(HPT)是生育酚生物合成途徑中的一個限速酶，它催化尿黑酸(HGA)與葉綠基二磷酸(PDP)發生縮合反應，生成2一甲一6一葉綠基一1，4一氫醌。將擬南芥的HPT基因構建到表達載體上，然後重新轉化到擬南芥中進行組成型表達，這樣在轉基因擬南芥的葉片中生育酚的總量比野生型增加了4.4倍，在種子中生育酚的總含量比野生型高40%。
天然維生素E(α一生育酚)生物合成途徑
在幾種天然維生素E中，α一生育酚的生物合成途徑研究得最為清楚。早在20世紀60-70年代研究者就通過放射性同位素標記技術研究α一生育酚的生物合成，到80年代已基本上闡明高等植物的α一生育酚生物合成途徑及其在葉綠體中的合成位點。光合生物通過一系列的酶促反應合成α一生育酚。
α一生育酚的生物合成前體來自於非甲羥戊酸途徑和莽草酸兩種不同的合成途徑。生育酚的疏水尾部的合成前體葉綠醇焦磷酸(phytyl—PP)來源於質體的非甲羥戊酸途徑(non-mevalonate pathway in plastids)而產生的異戊烯焦磷酸(isopentenyl pyrophosphate，IPP)。IPP在GGDP合酶 (geranylgeranyldiphosphate synthases)的催化下逐步還原形成生育酚的飽和側鏈一葉綠醇焦磷酸(phytyl—PP)；芳香環頭部是經由莽革酸合成途徑合成的。對羥甲基丙酮酸(p—hydroxyphenylpyruvate，HPP)在對羥甲基丙酮酸雙加氧酶(p—hydroxypheny]pyruvate dioxygenase，BPPDase)的催化下合成生育酚的芳香環頭部——尿黑酸(homogentisic acid，HGA)，它是生育酚和質體醌的公共芳香環前體。α一生育酚生物合成的第一步是HGA與葉綠醇一PP在尿黑酸異戊二烯基轉移酶(Prenyltransferase)的作用下發生異戊二烯化，生成生育酚合成的公共中間體一2一甲基—6一葉綠醇苯醌(2—methyl一6一phytyl—1，4—benzoquinone，MPBQ)。α一生育酚合成的第二步是環的甲基化和環的環化。生育酚環化酶(Tocopherol Cyclase)、MPBQ甲基轉移酶(Methyttransferase。MPBQ MT)和γ—TMT 甲基轉移酶(γ—tocopherolmethyltransferase，γ—TMT)出現在特定的組織中。在光合生物的。α一生育酚生物合成途徑中，上述的3種酶決定了一個細胞或組織中的生育酚組分。環化酶直接作用於MPBQ產生了δ一生育酚形式。而MPBQ甲基轉移酶則先作用於芳香環C2位，形成了2，3一二甲基一5一葉綠醇苯醌(2，3—dimethyl—5—phytyl—1，4—benzoquinone，DMPBQ)。隨後在生育酚環化酶的作用下生成γ一生育酚，第二次甲基化是γ一生育酚甲基轉移酶作用於芳香環C3位上，使γ一生育酚和δ一生育酚分別形成α一生育酚和β一生育酚。Grusak和Dellapenna認為第一次環的甲基化反應是生育酚和質體醌合成所共有，因此是由一個酶所催化的，該酶底物廣泛，而且僅對底物環上甲基化的位點特異。最近通過體外酶活分析新鑑定出一個甲基轉移酶，它能有效催化β一生育酚和質體醌C3位置上的甲基化，但此酶是否為α一生育酚生物合成途徑中的第一個甲基轉移酶，仍有待進一步研究．催化第二次環甲基化的γ一生育酚甲基轉移酶(γ—tocopherolmethyltransferase，γ—TMT)活性與第一個甲基轉移酶顯著不同，生育酚芳香環頭部的C5位置是它催化甲基化反應的特異性位點。體外酶活分析證實，當把不同甲基取代的生育酚作為底物時，只有γ一生育酚和δ一生育酚能被它利用，分別甲基化成α一生育酚和β一生育酚。
如上所述，α一、γ一生育酚的生物合成途徑已基本上得到闡明，但δ一和β一生育酚是如何產生的，現在仍不完全清楚。儘管在體外用放射性同位素標記前體測量了許多酶的活性，但由於它們多為膜結合蛋白、在細胞內含量很低、並且多定位於質體中，純化困難，因此嚴重阻礙了各酶功能的鑑定。
尿黑酸葉綠醇轉移酶(HPT) 簡介
葉綠醇焦磷酸(phyty—PP)與尿黑酸(HGA)的縮合是生育酚生物合成的關鍵步驟。催化這步反應的是尿黑酸葉綠醇轉移酶，它是一種膜結合蛋白，是生育酚和質體醌生物合成途徑的分支點，它催化的反應是一個潛在的調節合成途徑流向的關鍵酶促步驟。通過與葉綠素合成酶同源的序列，分別從藍藻聚球藻Synechocystis sp．PCC6803和擬南芥中分離鑑定了HPT基因。這兩種生物的HPT基因的體外酶活實驗證明該酶的最適底物為HGA和葉綠醇一PP。但僅有聚球藻Synechocystis sp．PCC 6803的HPT可以利用GGDP為底物，由此可以推斷在低等植物如藍藻中，同一個HPT酶既能催化葉綠醇-pp與HGA的縮合麗最終生成生育酚，也能催化GGDP與HGA的縮合而產生三烯生育酚。進一步的研究證實擬南芥和藍藻的HPT都不能利用茄尼基二磷酸(solanesyldiphosphate)為底物來合成質體醌—9。此外，聚球藻Synechocystis sp．PCC 6803 HPT基因功能缺失導致了生育酚的缺乏而不影響質體醌一9的水平，表明在藍藻Synechocystis sp．PCC 6803的生育酚和質體醌的合成途徑中，有兩種不同的聚異戊烯基轉移酶存在，推測在高等植物中也可能是類似的情況。
