倪脲脲酶和植物的重要性
大多数或所有植物ureolytic活动(Hogan et al . 1982年)。生产他们必须处理潜在的有毒镍(镍),一个活跃的脲酶的必要条件。没有其他已知的植物倪近年(Gerendas et al . 1999年)而不是6(氢化酶,脲酶脱氢酶,methyl-CoM还原酶,乙酰辅酶a合成酶和超氧化物歧化酶)在细菌(Ragsdale 1998)。EST数据库在大豆脲酶表达及突变分析表明,植物对倪有什么特别通透酶吸收和至少尽可能多的脲酶辅助基因的细菌。附属基因编码的蛋白质必不可少的倪插入apourease体内。值得问为什么植物维持这种医疗设备对合成脲酶和活性部位镍供应。多么重要的是氨和二氧化碳、尿素的水解尿素的来源是什么?
推导和比较成熟的氨基端AA序列(Torisky et al . 1994年)和定位分析(Faye et al . 1985年)表明,脲酶是胞质。Urease-negative大豆突变体生长NH4NO3和N2积累尿素氮(N)来源和展览坏死叶提示“尿素燃烧”(史泰宾斯et al . 1991)。我们的证据表明,代谢源全部或大部分的尿素是精氨酸(Arg) (Polacco史泰宾斯,1995)。参数是一个普遍的N存储/运输复合种子、根、块茎,灯泡,等等。在大豆种子,Arg构成18%的存储蛋白质N(失物,Shelp 1989),和萌发信号大量解放参数转换成鸟氨酸通过诱导线粒体精氨酸酶和尿素(Goldraij Polacco 1999)。更恰当的N固定的命运是酰(尿囊素和allantoate)从固定出口吗大豆根瘤。不超过一个小的部分酰被报道在大豆植物转化为尿素(史泰宾斯,Polacco 1995;温克勒et al . 1987年)和悬浮培养(Stahlhut如是说,Widholm 1989)。但值得考虑,有些品种可能从酰生成尿素,和那些这样做可能有更大的能力来解决N下水的压力。大豆N-fixation水分亏缺敏感(辛克莱Serraj 1995)下叶酰积累(珀塞尔et al . 1998年)。酰可以抑制结节固氮酶(Serraj et al . 1999年)。珀塞尔et al。(2000)提出,敏感品种建立叶酰因为叶allantoate酰胺水解酶(生成氨和二氧化碳直接从allantoate)不活跃是由于锰的木质部交付(Mn)。干旱宽容的品种积累少酰脲,因为他们有一个allantoate amidinohydrolase,从allantoate生成尿素,哪些不需要锰。Mn刺激水分亏缺下的N固定符合这个模型以及一个更早的报告(1985年Shelp,爱尔兰),耐旱品种,枫箭头,尿素生产的allantoate(辛克莱Vadez, 2000)。而令人惊奇的是,假定北美大豆品种的种质基础狭窄可以包含两个酰脲分解的路线,尿素生产商(amidinohydrolases)更常见。最近,amidinohydrolases ureidoglycolate(毛孢子菌病et al . 2000)和allantoate(穆尼奥斯et al . 2001年)纯化从衣藻和鹰嘴豆。
一个活跃类细菌氢化酶,镍金属酶,据报道提高N固定的能量(Ruiz-Argiieso et al . 2000年)。倪激活相关的氢化酶和脲酶吗?奥尔森et al。(2001)报道,氢化酶辅助蛋白质,HypA和HypB所需的全部活动在幽门螺杆菌尿素酶。我们观察到减少活动phylloplane脲酶和氢化酶的细菌,Methylobacterium spp。当它征服脲酶辅助基因突变体,奖金/奖金和欧盟三国/欧盟三国,大豆(荷兰,Polacco 1992)。脲酶的考试可以帮助定义氢化酶的缺陷一步感应活动在一些根瘤菌leguminosarum-legume协会(洛佩兹et al . 1983年)。
无处不在的 |
胚胎 |
|
组织来源 |
胚胎,种皮、叶、 |
胚胎 |
愈伤组织,根 |
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原油种子提取Act.1 Sp |
10“3 | imole x毫克蛋白/分钟 |
1 | imole x毫克蛋白/分钟 |
亚基size2 |
95 kd |
93.5 kd |
Holomeric structure2 |
a3 |
CC3 (Eul-a)或0 c6 (Eul-b) |
pH值optima3 ' 4 |
5.5,8.8 |
7.5 |
公里 |
0.8 mM3 |
19 - 476 mM1 |
羟基脲sensitivity5 |
较小的 |
更大的 |
《荷兰et al . 1987; 2 Polacco et al . 1985; 3克尔et al . 1983;4 Torisky et al . 1984; 5 Polacco,温克勒1984;Polacco et al . 1982。
2。脲酶:基质的脲酶激活——植物、细菌和真菌
在大豆有两种截然不同的,non-allelic脲酶同功酶——胚胎(种子,embryo-specific)和无处不在的(代谢,tissue-ubiquitous) - Eul和Eu4基因编码,分别(荷兰Polacco总结,1994)。一些区分属性表1中给出。胚胎的a3或a6结构,而无处不在的被观察到a3 (Polacco et al . 1985年)。看似完全不同的是,(y) 3大多数细菌尿素酶的结构。然而,这三个不同的子单元与单一共线的植物(和真菌[图1])亚基。克雷伯氏菌和杰克大豆脲酶> 50% AA身份在他们地区(Mulrooney Hausinger 1990)保持一致。
Ardbidopsis 840 838 AA AA杰克bean
5非洲酒,835
K / ebsfef / 1 dd + 1 + 567 AA
5非洲酒,835
K / ebsfef / 1 dd + 1 + 567 AA
图1所示。亚基结构的细菌和真核脲酶和AA身份co-aligned地区。美国非洲酒脲酶只有一个95 kDa亚基,但序列之间的身份细菌和植物脲酶。身份决定了DNASIS 2.5软件(日立软件工程公司,横滨)。
真菌(粟酒裂殖酵母)的亲缘脲酶(Tange,丹羽宇一郎1997)两个植物脲酶是如图1所示。洋刀豆脲酶是胚胎同工酶。组织分布和代谢函数拟南芥脲酶(Zonia et al . 1995年)表明,它是无处不在的类型。大豆脲酶有限序列数据显示高度的关联性两洋刀豆胚胎脲酶同功酶(Torisky et al . 1994;克鲁格et al . 1987年)。我们的工作的假设是正确确定配件从大豆和拟南芥可以激活相关的蛋白质,形似植物的脲酶非洲酒。表2表明,大豆包含两个配件脲酶同功酶基因的激活。
3所示。在大豆脲酶辅助基因候选人
表2总结了我们所知的基因控制大豆脲酶的活动。因为两个或三个细菌的结构基因融合基因,我们推断,配件的数量基因也可能减少如果细菌同行表示为域融合植物蛋白质。这个假说不仅是吸引人的,因为我们将有更少的基因特征,还因为复合物中细菌辅助蛋白质已被证明。细菌尿素酶集群包含,除了2或3 +倪转运蛋白结构基因,最多4辅助蛋白质:被保险人——chaperone-like蛋白质,UreE——Ni-binding与富有蛋白质糖基,UreF——基本正确插入Ni活性部位,和UreG——可能GTPase。保险,UreF UreG形式与apo-urease交互的复杂。每个是至关重要的一个活跃的脲酶,体内。UreE删除50%正常的脲酶活性,但倪补充可以增加这个基础水平。Hausinger的实验室一直在推进我们的知识的前沿的细菌尿素酶激活(见Hausinger Karplus 2001审查)。
脲酶突变体的活动 |
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轨迹 + |
功能结构(胚胎)1 ' 2结构(无处不在)1 |
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奖金欧盟三国Eu5 |
附件 |
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“Meyer-Bothling Polacco 1987;2 torisky et al . 1994;3 polacco et al . 1999;4 freyermuth et al . 2000。
“Meyer-Bothling Polacco 1987;2 torisky et al . 1994;3 polacco et al . 1999;4 freyermuth et al . 2000。
4所示。大豆蛋白质UreG-like欧盟三国Ni-binding能力
EST数据库的几个工厂确认UreG,尽管我们偶然发现的第一只克隆它。这是最好的保存附件基因在植物中细菌和似乎是守恒的,拟南芥和大豆分享80%的身份和88%的相似性。通过利用植物UreG互补,我们得出这样的结论:大豆欧盟三国编码UreG直接同源:(1)eu3-el / eu3-el零变异缺乏UreG抗原,信使rna基因组EcoRV片段和UreG同源性。(2)主导,漏水的等位基因,Eu3-e3,包含一个丙氨酸,缬氨酸替换。(3)的欧盟三国Anti-UreG灭活基因产物的脲酶在体外激活混合奖金/奖金+ eu3-el / eu3-el发展胚胎提取物(Freyermuth et al . 2000年)。大豆UreG绑定到一个Ni列,按预期从富有的n端,只发现在植物UreGs (Witte et al . 2001年)。这个他让我们考虑一个UreG-UreE融合,特别是UreE任何植物数据库中尚未报道。
5。在王国UreG互补
UreG序列细菌和植物之间是守恒的。因此它不是太奇怪,土豆UreG得以补充,虽然在低效率、克雷伯氏菌的UreG删除操纵子(Witte et al . 2001年)。这发生在尽管富有N-extension UreG的工厂。我们没有观察到拟南芥UreG互补的r . leguminosarum UreG中断。
相似性越大UreG和脲酶之间(图1)美国非洲酒和植物对植物UreG导致更大的期待在美国非洲酒。
继续阅读:大豆外包装和UreF寻找轨迹
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