欧洲花楸中鼠李糖合成酶基因 SaRHMs 的克隆及鉴定

鼠李糖合成酶(rhamnose synthase, RHM) 是尿苷二磷酸鼠李糖(UDP-Rha) 生物合成的关键酶, 其在还原型辅酶Ⅰ和还原型辅酶Ⅱ的存在下, 可将尿苷二磷酸葡萄糖(UDP-Glc) 转化为UDP-Rha。本文以酵母提取物(yeast extract, YE) 诱导的欧洲花楸悬浮细胞为研究材料, 基于前期转录组数据, 筛选并克隆出2条RHM基因, 命名为SaRHM1 (GenBank登录号MK213340) 和SaRHM2 (GenBank登录号MK213341)。SaRHM1和SaRHM2基因的开放阅读框分别为2 007、2 040 bp, 分别编码668、679个氨基酸, 生物信息学分析推测其分子质量分别为75.25、76.26 kD, 理论等电点(theoretical pI) 分别为7.24、6.41, 两者均具有RHM家族的保守结构域(GxxGxxG/A和YxxxK)。多重序列比对与系统进化树显示, SaRHM1和SaRHM2与其他物种的RHM具有较高的同源性。体外酶促反应显示, 重组蛋白SaRHM1和SaRHM2均具有将UDP-Glc转化为UDP-Rha的功能。酶促动力学参数显示, SaRHM1和SaRHM2反应的最佳pH分别为9和8, 温度均为40 ℃, 其中SaRHM1和SaRHM2的Km值分别为212.4 ± 56.70和361.0 ± 63.74 μmol·L-1, Vmax值分别为235.5 ± 18.98和516.5 ± 22.30 nmol·min-1·μg-1。本研究首次报道了欧洲花楸RHM基因, 并验证了其功能, 为后续天然产物鼠李糖苷的生物合成提供鼠李糖供体。