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毕氏酵母是一类以甲醇为唯一碳源的酵母,其独特的生物学特性正日益受到生物学家的关注并已将其发展成为高效稳定的外源蛋白质表达系统。然而目前对毕氏酵母的生物学研究主要集中于甲醇及过氧化物生物代谢的相关基因上,对其含硫氨基酸的代谢途径却所知甚少。甲硫氨酸合酶位于含硫氨基酸代谢的分支点,在生物体内具有重要的作用,正日渐成为目前研究的一个热点。本文就以毕氏酵母的甲硫氨酸合酶为研究对象,通过克隆酶基因、鉴定酶的生物学功能、分析酶蛋白序列结构等手段,系统地阐述了该酶的性能和功用,为进一步了解毕氏酵母内含硫氨基酸的代谢打下坚实的基础。
实验中我们首先通过比较不同生物来源的甲硫氨酸合酶基因,确定了该基因的保守区序列,根据该区序列设计了相应的简并引物,并利用PCR法克隆了毕氏酵母甲硫氨酸合酶的保守区片段;另外,利用RACE技术我们获得了该基因的3’及5’区片段。片段拼接所得的完整序列编码一个含768个氨基酸残基的蛋白质,通过SDS-PAGE及Westerm Blot分析,该蛋白质分子量大约为86KDa;而且将该基因转入甲硫氨酸合酶缺陷型的酿酒酵母内表达,能够恢复该缺陷型酵母在基本培养基上的生长,这说明该蛋白质确实催化了甲硫氨酸的生物合成。
在明确基因/蛋白质全序列的基础上,我们利用生物分析软件对其序列进行分析,结果显示毕氏酵母的甲硫氨酸合酶蛋白质序列和酿酒酵母来源的酶蛋白有76%的序列同源性。进化树分析结果显示毕氏酵母和其他生物的甲硫氨酸合酶均来源于共同的祖先;保守结构域数据库搜索结果表明毕氏酵母甲硫氨酸合酶是由两个起不同作用的功能域构成;蛋白质同源模建的结果显示该酶蛋白是一类α/β型蛋白质,酶的活性位点在C端功能域。活性位点内的His<,655>、Cys<,657>和Cys<,737>与锌离子形成配位结构,这是催化作用所必须的;同时,C端结构域中514~536位氨基酸残基形成环状结构参与了酶和底物CH<,3->H<,4>PteGlu<,n>(n≥3)的结合。
目前,该基因/蛋白质序列已经提交到GenBank/EMBL/DDBJ数据库,登录号为AY601648。