不同植物源的黄烷酮-3-羟化酶的催化特性

作者：张欣宇; 董潞娜; 曹浩; 刘加鼎; 赵百锁; 王海胜^*

来源：微生物学通报, 2022, 49(03): 875-887.

DOI：10.13344/j.microbiol.china.210533

• 黄烷酮-3-羟化酶
• 酶学性质
• 异源表达
• 二氢山奈酚
• 柚皮素

【背景】黄烷酮-3-羟化酶(flavanone-3-hydroxylase,F3H)是黄酮类化合物代谢途径中的关键酶之一，不同植物来源的F3H催化特性可能存在差异，并对黄酮类化合物的生物合成产生重要影响。【目的】比较分析不同植物源F3H的酶学性质、异源催化能力差异，为今后在黄酮类化合物代谢工程中F3H的选用提供参考。【方法】通过系统进化分析选择来自茶树(Camellia sinensis)、银杏(Ginkgo biloba)和大豆(Glycine max)的F3H基因，诱导表达后用亲和层析对F3H进行纯化，以柚皮素为底物表征不同植物来源F3H的酶学性质；采用单因素分析法对F3H在原核宿主Escherichia coli和真核宿主Saccharomyces cerevisiae体内的催化活性进行分析。【结果】酶学性质分析发现，Cs F3H、Gb F3H和Gm F3H的最适反应温度分别为40、40和35°C，最适反应p H值分别为7.5、7.0和7.5。催化动力学研究发现，Cs F3H的kcat/Km为0.36 L/(mmol·s)，高于Gb F3H和Gm F3H。体内催化实验表明，当底物柚皮素的浓度为500μmol/L时，Cs F3H、Gm F3H单基因大肠杆菌工程菌对柚皮素的转化率达80%以上，而Gb F3H工程菌对柚皮素的转化率仅为23.8%;3种单基因酵母工程菌对柚皮素的转化率都在40%左右，没有明显差异。【结论】不同植物源的F3H催化活性存在差异，而且同一种F3H在原核底盘细胞与真核底盘细胞中催化能力也存在较大差异，3种F3H中Cs F3H具有优良的催化性能，并在原核底盘细胞内有较好的应用潜力。

• 单位
  中国农业科学院研究生院