鉴定纤细裸藻中与无氧副淀粉降解有关的葡聚糖酶和磷酸化酶

纤细裸藻能积累大量的β-1,3-葡聚糖,并线性聚合形成颗粒状的副淀粉作为贮藏多糖。纤细裸藻在无氧条件下快速分解副淀粉并将其转化为蜡酯产生ATP。早期研究已在纤细裸藻中鉴定出存在三种主要的β-1,3-葡聚糖酶,但目前尚不清楚这些酶是否主要负责副淀粉的降解过程。在本研究中,我们首先证明了这些已知的β-1,3-葡聚糖酶不是无氧副淀粉降解所必需的,然后进行了功能蛋白质组学和反向遗传学分析,以确定负责副淀粉降解的酶。对从分离的副淀粉中提取的蛋白质进行蛋白质组学分析,发现两种内切葡聚糖酶(EgENG1A和EgENG2)和一种层状糊精磷酸化酶(EgLDP1)是潜在的副淀粉降解酶。此外,基于生物信息学对这些酶同源蛋白的鉴定表明,在副淀粉降解过程中,还有一种葡聚糖酶(EgENG1B)和两种磷酸化酶(EgLDP2和EgP1)参与。同时敲除任意2~3个内切葡聚糖酶基因均可显著延缓副淀粉在无氧条件下的降解。两个编码层状糊精磷酸化酶基因的敲除细胞系dKD-ldp1/p1在副淀粉合成和降解方面表现出比单敲除细胞系更为显著的表型,表明EgLDP1和EgP1共同调节副淀粉代谢。这些结果清楚地表明,在本研究中确定的葡聚糖酶和磷酸化酶在无氧条件下的大量副淀粉降解中发挥作用。

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