小麦甲羟戊酸激酶中重要氨基酸残基的功能分析

【作者】 褚蔚； 李永波； 崔德周； 樊庆琦； 隋新霞； 黄承彦； 楚秀生；

【机构】 山东省农业科学院作物研究所/农业部黄淮北部小麦生物学与遗传育种重点实验室/小麦玉米国家工程实验室；

【摘要】 植物体内的类异戊二烯代谢产物如细胞分裂素、赤霉素、脱落酸、叶绿素、类萜、辅酶Q、甾醇和一些植物毒素等是维持植物生长发育及应对环境胁迫所必需的重要物质。植物中的异戊二烯类代谢产物主要是通过细胞内甲羟戊酸代谢途径中一系列酶催化合成的,其中甲羟戊酸激酶(MVK/MK;EC2.7.1.36)是这一代谢途径中三个ATP依赖酶中的第一个关键限速酶,将底物甲羟戊酸5位上的羟基磷酸化,形成中间产物甲羟戊酸-5-磷酸,并释放出ADP。本研究从小麦品种济麦22中分离克隆了甲羟戊酸激酶基因TaMVK,其开放阅读框(ORF)长度为1167 bp,编码388个氨基酸残基。对编码的相关氨基酸残基密码子进行了定点诱变,获得A14S、A24T、Q35N、Q35R、V135E、G139D、M142L、M142F、F142Y、A144S、S153C、L165M和N332S等13个小麦TaMVK基因突变体。通过原核蛋白质表达、酶蛋白纯化和酶动力学研究,获得了小麦TaMVK基因野生型和突变体的酶动力学参数。研究发现,小麦TaMVK基因突变体A14S、V135E和G139D的催化活性明显增强,但另外几个突变体的酶活性显著下降。这些基因突变体对小麦农艺性状的作用将利用基因工程技术做进一步研究。更多还原