ALGAL RESEARCH（IF=4.401）2021-03-01

深圳大学 胡章立、李辉课题组

人体主要依靠食物和营养剂补充吸收足够的叶黄素，叶黄素是一种重要的、有益于眼睛和心脏健康的抗氧化剂。在植物中，番茄红素-ε-环化酶（LCYE）是叶黄素合成途径中的关键酶，其将番茄红素转化为δ-胡萝卜素、α-胡萝卜素和叶黄素。本研究首次成功克隆了CvLCYE，即Chlorella vulgaris（一种富含叶黄素的绿藻）基因组中进化保守的番茄红素环化酶。同源性分析表明，CvLCYE蛋白的氨基酸序列与其他水生绿藻包括Chlorella vulgaris、Auxenochlorella protothecoides strain CS-41、Chromochloris zofingiensis、Chlamydomonas reinhardtii的氨基酸序列高度同源。同时，这与CvLCYE蛋白质序列的UPGMA树分析结果一致。CvLCYE蛋白的生物信息学分析结果表明，在第64至475个氨基酸之间存在一个典型的番茄红素环化酶结构域（Pfam05834）。预测CvLCYE蛋白的3D结构为β链-α螺旋-β链，该结构在所有已知的LCYE中都是保守的。亚细胞定位试验表明，CvLCYE-GFP融合蛋白位于拟南芥原生质体的细胞质中。通过高效液相色谱（HPLC）对番茄红素含量进行分析，与表达空载体的菌株相比，表达CvLCYE的大肠杆菌菌株由于番茄红素的消耗而呈现淡粉色，表达空载体的菌株则由于番茄红素的积累而呈现粉红色。HPLC的结果很有力地表明CvLCYE能够催化番茄红素转化。此外，在藻类研究的模式生物莱茵衣藻中，CvLCYE的酶活性也得到了证实。值得注意的是，我们发现表达CvLCYE的转基因莱茵衣藻中，叶黄素含量比野生型增加了2.3倍左右。这些结果为叶黄素合成中CvLCYE的正向调控作用提供了深入的了解，以及在Chlorella vulgaris等藻类中对叶黄素代谢途径进行分子育种打下良好基础。

原文及链接：Molecular cloning and functional characterization of CvLCYE, a key enzyme in lutein synthesis pathway in Chlorella vulgaris. 

https://doi.org/10.1016/j.algal.2021.102246