理论教育 漆酶在多酚氧化酶导论中的多样性

漆酶在多酚氧化酶导论中的多样性

时间:2023-10-17 理论教育 版权反馈
【摘要】:在立枯丝核菌和镰刀菌内测定了4种不同的漆酶,灰霉菌内至少存在3种漆酶。对于漆酶而言,在某种程度上,这种多样性源自未知的分离与纯化过程。真菌漆酶的共性在于基因的多样性,在许多物种内可以观察到多种漆酶的同工酶形式。据推测,同一物种内,漆酶的旁系同源拷贝可特别地进化以执行多种针对性的功能。

漆酶在多酚氧化酶导论中的多样性

与高等植物中少之又少的漆酶特性描述相反,真菌内关于漆酶的研究十分丰富。几乎所有存在漆酶的真菌中都包含数种漆酶。这些酶类偶尔被指代为1类漆酶和2类漆酶,它们常在分子量上存在差异,并在栗疫属内具有额外形式。在立枯丝核菌和镰刀菌内测定了4种不同的漆酶,灰霉菌内至少存在3种漆酶。其中灰霉菌漆酶主要分布于细胞外,并在纯化的细胞外基质中测定了酶活性,该菌也具有组成型的胞内漆酶。现已克隆得到多种漆酶的基因,并在合适的基因寄存器中储存。许多真菌物种中,组成型和诱导型漆酶均有报道。

对于漆酶而言,在某种程度上,这种多样性源自未知的分离与纯化过程。不过目前可以肯定一点,不同漆酶间的糖配基在数量与组成上存在明显差异。如今,借助基因敲除技术将已知漆酶灭活常用来发现新漆酶。有关漆酶分子质量、最适pH和底物专一性的报道丰富多样。

有报道发现了缺失600 nm典型吸收峰的类漆酶。例如,侧耳属内,“白漆酶”和“黄漆酶”同时存在,推测黄漆酶内的铜是还原态,但以此来判定黄漆酶似乎又不合适。此类酶可能不应划为漆酶,尽管它们与铜蓝漆酶具有相似的底物(Palmieri and Giardina et al.,1997;Palmieri and Giardina et al.,2000)。

真菌漆酶的共性在于基因的多样性,在许多物种内可以观察到多种漆酶的同工酶形式。Perry等人发现在担子菌门双孢蘑菇同一染色体上存在两个漆酶基因,这也是真菌漆酶基因家族首次被报道(Perry et al.,1993)。随后,在长绒毛栓菌和血红栓菌中鉴定出5个明显的漆酶基因家族,在立枯丝核菌中鉴定出4个,在Trametes sp.162、Trametes sp.AH28-2和禾顶囊壳中鉴定出3个。在侧耳属内也观察到了漆酶基因家族的存在,凤尾菇中4个,杏鲍菇中2个,以及平菇中7个(Giardina and Faraco et al.,2010)。随着越来越多的真菌基因序列被分析鉴定,漆酶基因家族的特征描述亦得到增强。在灰盖鬼伞的基因中鉴定出17个非等位漆酶基因,其中至少9个基因翻译出功能性漆酶产物(Kilaru et al.,2006)。同样地,在褐腐菌基因组中鉴定到2个漆酶基因模型表明褐腐真菌内也存在漆酶基因。对外生菌根真菌双色蜡蘑基因的分析表明该菌MCO家族共包括11个成员,其中9个与漆酶狭义上一致(Courty et al.,2009)。分析最新公布的平菇基因可发现到之前未特征描述的漆酶基因,进一步丰富了漆酶基因,增加至12个(未发表数据)。(www.daowen.com)

上述例子中有许多真菌都存在漆酶基因簇。双孢蘑菇中串联的两个漆酶基因相距1.5 kb,立枯丝核菌中3个漆酶基因串联在一个12 kb的片段内,平菇内某150 kb片段包含7个漆酶基因。灰盖鬼伞的17个基因分布于染色体组中7个不同座位,而在双色蜡蘑中,除了3个基因簇外,漆酶基因随机分布,暗示着更为复杂的漆酶基因重复。根据内含子组成和蛋白质相似性,可将漆酶亚家族划分为7个基因家族(Kilaru et al.,2006)。

复杂的漆酶基因家族引发出一个关键问题:真菌为何需要多个漆酶?有似乎合理的解释:随真菌生命周期推进,漆酶需要表现不同生理功能。真菌漆酶可参与去木质作用、子实体形成、无性繁殖期色素形成、致病性以及与竞争者的相互作用。腐生真菌和菌根真菌的漆酶还参与土壤有机质循环(Luis et al.,2005)。据推测,同一物种内,漆酶的旁系同源拷贝可特别地进化以执行多种针对性的功能。对担子菌门漆酶的进化分析进一步支持了这一观点,邻接树的序列簇,至少是部分序列簇可以映射出各类酶的功能(Hoegger et al.,2006)。

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