鑒定纖細裸藻中與無氧副澱粉降解有關的葡聚糖酶和磷酸化酶

纖細裸藻能積累大量的β-1,3-葡聚糖,并線性聚合形成顆粒狀的副澱粉作爲貯藏多糖。纖細裸藻在無氧條件下快速分解副澱粉并将其轉化爲蠟酯産生ATP。早期研究已在纖細裸藻中鑒定出存在三種主要的β-1,3-葡聚糖酶,但目前尚不清楚這些酶是否主要負責副澱粉的降解過程。在本研究中,我們首先證明了這些已知的β-1,3-葡聚糖酶不是無氧副澱粉降解所必需的,然後進行了功能蛋白質組學和反向遺傳學分析,以确定負責副澱粉降解的酶。對從分離的副澱粉中提取的蛋白質進行蛋白質組學分析,發現兩種内切葡聚糖酶(EgENG1A和EgENG2)和一種層狀糊精磷酸化酶(EgLDP1)是潛在的副澱粉降解酶。此外,基于生物信息學對這些酶同源蛋白的鑒定表明,在副澱粉降解過程中,還有一種葡聚糖酶(EgENG1B)和兩種磷酸化酶(EgLDP2和EgP1)參與。同時敲除任意2~3個内切葡聚糖酶基因均可顯著延緩副澱粉在無氧條件下的降解。兩個編碼層狀糊精磷酸化酶基因的敲除細胞系dKD-ldp1/p1在副澱粉合成和降解方面表現出比單敲除細胞系更爲顯著的表型,表明EgLDP1和EgP1共同調節副澱粉代謝。這些結果清楚地表明,在本研究中确定的葡聚糖酶和磷酸化酶在無氧條件下的大量副澱粉降解中發揮作用。

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