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聚磷相关酶：ppk和ppk2基因的区别

2017-04-08 16:31阅读：

http://blog.sina.cn/dpool/blog/u/1812096841

3 聚磷相关酶及其酶学调控 ( Enzymes and their regulation involved in microbial polyphosphate accumulation)
在生物体内，多种酶共同调控 poly⁃P 的合成和 分解代谢，见图 2( Brown and Kornberg， 2008; 魏峥 等， 2009):多聚磷酸盐激酶(PPK)、多聚磷酸盐酯 酶(PPX)、多聚磷酸盐内切酶(PPN)、聚磷酸盐葡 萄糖激酶 (PPGK)、 poly⁃P⁃AMP⁃磷酸转移酶 (PAP)、聚磷酸盐果糖激酶和聚磷酸盐甘露糖激酶 等.在上述各种酶中，研究较为深入的是 PPK 和 PPX.它们与 poly⁃P 的代谢密切相关，分别由 ppk 和 ppx 基因编码.
聚磷相关酶：ppk和ppk2基因的区别

3.1 多聚磷酸盐激酶(PPK) 多聚磷酸盐激酶是与生物体内 poly⁃P 代谢相
关的关键酶.它催化 ATP 末端的磷酸基团可逆地转 移到长链多聚磷酸盐(poly⁃P) 上，形成长度可达 1000 甚至更长的正磷酸盐线状或环状多聚物，又称 PPK( Shi et al.， 2015; Hossain et al.， 2008).
反应式：ATP+(poly⁃P)n←→ADP+(poly⁃P)n+1(PPK); 除 PPK 外，近年来研究表明，一些微生物还存 在另一种结构比 PPK 简单，既可催化 GTP 上的磷 酸基团转移到 poly⁃P 上，同时又可催化 poly⁃P 生成 GTP 的酶 PPK2(Ishige et al.， 2002; Sureka et al.， 2009; Gangaiah et al.， 2010; Nocek et al.， 2008).其
反应式:
GDP+(poly⁃P)n+1←→GTP+(poly⁃P)n(PPK2);
PPK 最为保守，与 PPK2 的氨基酸序列相似度 极低.PPK2 和 PPK 具有 4 个显著不同的特征.1从 进化程度分析证实 PPK2 是比 PPK 更古老的蛋白 ( Achbergerová and Nahálka， 2014 ); 2 PPK 和 PPK2 对鸟苷酸和腺苷酸的选择性不同(黄金玲等， 2014; Díaz et al.， 2013):PPK2 可同等程度的催化 GTP 和 ATP 合成 poly⁃P;而 PPK 只能以 ATP 为底 物合成 poly⁃P. PPK2 也能够利用 poly⁃P 合成 GTP 或 ATP，且利用 poly⁃P 合成 GTP 的能力是合成 ATP 的 30 多倍;3与 PPK 相比，PPK2 作用底物是短链 poly⁃P，且主要参与 poly⁃P 的分解代谢(黄金玲等， 2014);4当 poly⁃P 的含量足够时，poly⁃P 间可发生 齐聚反应使生物体内的 PPK2 活性提高 10 倍，但 PPK 并不因此而发生变化.
目前为止，已从上百种细菌体内分离纯化出 PPK，而对真核生物体内 PPK 的研究不多.有研究者 从假丝酵母 (Candida sp.) 和盘基网柄菌 (D. discoideum)中发现了 PPK 的存在.研究发现盘基网 柄菌的 PPK 具有 1050 个氨基酸残基，而大肠杆菌 的 PPK 只有 688 个氨基酸残基，其氨基端多出的 370 多个氨基酸残基与大肠杆菌的 PPK 蛋白无同 源性(Rao et al.， 2009).可以推断在蛋白结构上真 核生物 PPK 和原核生物的 PPK 是有差异的.大肠杆 菌的 PPK 结构分析显示其 PPK 是一个具有 4 个结 构域的二聚体，其活性位点位于一个 ATP 结合口袋 (ABP)的结构通道内，通道调节着 poly⁃P 的迁移 (Brown and Kornberg， 2008).Kornberg 对 PPK 结构 分析发现，ABP 有可能是 PPK 抑制因子的靶位点， 一旦抑制因子与 ABP 结合就会破坏 PPK 二聚体结 构致使 PPK 失活(Brown and Kornberg， 2008). Kumble 等研究表明，在大肠杆菌形成 poly⁃P 的过程 中，ATP 末端磷酸基团先被转移到 PPK 的组氨酸残 基 H441 和 H460 上形成一个磷酸酶中介体，随后， 在 PPK 的催化下，使 poly⁃P 的链长增加. 一旦对 H441 和 H460 进行定点诱变发现突变体蛋白不具 有合成 poly⁃P 的能力.对变铅青链霉菌(S.lividans) 的组氨酸标签蛋白分析发现其 PPK 与大肠杆菌的 PPK 具有相似的酶学特性，所不同的是 S.lividans 的 磷酸酶中介体可能是 ATP 的末端磷酸基团被转移 到保守组氨酸残基 H517 和 H536 上而形成的.


摘自论文：DOI:10.13671 / j.hjkxxb.2015.0007
袁林江，周国标，南亚萍.2015.微生物聚磷及其酶学调控[J].环境科学学报，35(7):1955⁃1962
Yuan L J， Zhou G B， Nan Y P. 2015. Review on microbial polyphosphate accumulation and its enzymological regulation [ J]. Acta Scientiae Circumstantiae，35( 7) :1955⁃ 1962

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