Báo cáo khoa học: Geranylgeranyl reductase involved in the biosynthesis of archaeal membrane lipids in the hyperthermophilic archaeon Archaeoglobus fulgidus

Geranylgeranyl Reductase Involved in the Biosynthesis of Archaeal Membrane Lipids in the Hyperthermophilic Archaeon Archaeoglobus Fulgidus

Tác giả: Motomichi Murakami, Kyohei Shibuya, Toru Nakayama, Tokuzo Nishino, Tohru Yoshimura, and Hisashi Hemmi

Lĩnh vực: Sinh hóa học, Sinh học phân tử

Nội dung tài liệu: Nghiên cứu này tập trung vào việc xác định chức năng của enzyme geranylgeranyl reductase (GGR) từ archaeon có khả năng chịu nhiệt cao, Archaeoglobus fulgidus. Enzyme này được cho là đóng vai trò quan trọng trong việc bão hòa các nhóm geranylgeranyl trong các tiền chất lipid màng, góp phần tạo nên tính ổn định hóa học cho lipid của archaea, đặc biệt trong môi trường khắc nghiệt. Nghiên cứu đã biểu hiện và tinh sạch enzyme tái tổ hợp, sau đó phân tích hoạt tính và đặc tính của nó. Kết quả cho thấy enzyme này có khả năng chuyển đổi các tiền chất lipid chứa nhóm geranylgeranyl thành các nhóm phytanyl, tương tự như enzyme prenyl reductase (PR) cụ thể cho menaquinone đã được báo cáo trước đó từ cùng một loài archaeon. Enzyme này ưu tiên sử dụng 2,3-di-O-geranylgeranylglyceryl phosphate làm cơ chất và yêu cầu natri dithionite làm chất cho electron trong điều kiện in vitro. Phân tích bằng GC-MS xác nhận sản phẩm cuối cùng là axit archaetidic, một thành phần phổ biến của màng archaea. Các phát hiện này củng cố vai trò của GGR trong quá trình sinh tổng hợp lipid màng ở archaea, đặc biệt là trong việc tạo ra các lipid ổn định về mặt hóa học cho các sinh vật sống trong môi trường khắc nghiệt.

Mục lục chi tiết:

• Geranylgeranyl reductase involved in the biosynthesis of archaeal membrane lipids in the hyperthermophilic archaeon Archaeoglobus fulgidus
• Keywords
• Correspondence
• Complete saturation of the geranylgeranyl groups of biosynthetic intermediates of archaeal membrane lipids is an important reaction that confers chemical stability on the lipids of archaea, which generally inhabit extreme conditions.
• The structure of membrane lipids is the most striking characteristic of the Archaea (one of the three domains of life), which includes many extremophiles, such as thermophiles, halophiles and methanogens [1-3].
• Abbreviations
• Archaetidic acid-synthesizing archaeal reductase
• Biosynthetic pathway of archaeal membrane lipids.
• Results
• Recombinant expression and purification of an archaeal GGR homologue
• Figure 2. SDS/PAGE of the recombinant geranylgeranyl reductase (GGR) homologue from Archaeoglobus fulgidus.
• Figure 3. UV-visible spectrum of a geranylgeranyl reductase (GGR) homologue from Archaeoglobus fulgidus.
• GGR assay using radio HPLC
• Figure 4. Radio HPLC analysis of the products from the geranylgeranyl reductase (GGR) assay.
• Product analysis by GC-MS
• Figure 5. GC-MS analysis of the product from the geranylgeranyl reductase (GGR) assay.
• Discussion
• Experimental procedures
• Materials
• General procedures
• Expression and purification of the recombinant enzyme
• Protein sequencing
• Flavin analysis
• Preparation of hypothetical substrates for A. fulgidus GGR
• Radio HPLC assay of GGR
• Extraction of archaeol from H. salinalium
• GC-MS analysis
• Acknowledgements
• References