聚谷氨酸基因研究进展

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聚谷氨酸基因研究进展

合成γ-聚谷氨酸的相关基因，根据其命名可分为cap(Capsule)和pgs(Polyglutamate synthase)。前者是将γ-聚谷氨酸做为荚膜的结构组成部分，其代表菌株为B.anthracis；后者是将产生的γ-聚谷氨酸分泌到胞外的，是一种胞外产物，其代表菌株类型为B. subtilis。B.anthracis合成的γ-聚D-谷氨酸主要分布在荚膜中，它具有pXO1(108kb) 和pXO2(951kb)2个质粒，最初将有关聚谷氨酸编码的相关基因定位在B.anthracis的pXO2质粒上，称之为capBCA，这也是Makino等[9]在1989年首次报道编码γ-聚谷氨酸生物合成过程的相关基因研究，他们通过基因互补技术，在质粒pXO2上鉴定出呈簇状分布的3个顺反子，并确定其排列顺序为：cap B、cap C和cap A，如图2所示。他们通过对cap BCA这3个蛋白的氨基酸进行分析、定位及对理化处理的敏感性，推测这些属于膜交联酶。后来Urushibata等将cap BCA基因克隆转到大肠杆菌（Escherichia coli）中进行表达，发现cap B是一个重叠基因，能编码2个蛋白cap B和cap B’, cap BCA酶以膜结合蛋白形式存在。另外，在cap BCA基因簇下游发现了编码γ-聚D-谷氨酸解聚酶的基因dep。

Ashiuchi等从B.subtilis IFO3336基因组文库中，筛选到编码γ-聚谷氨酸合成酶复合体的克隆，其能在胞外合成更高分子量的γ-聚谷氨酸；此基因簇包含3个基因：pgs B、pgs C和pgs A，与B.anthracis的cap BCA基因同源性分别为66%、77%和50%。pgs基因排列成簇，如图1所示，下游ywt C基因功能未知，可能编码γ-聚谷氨酸解聚酶（pgd S）的先导小蛋白。他们通过将含有pgs B、pgs C、pgs A、pgs BC、pgs BA、pgs CA和pgs BCA等不同基因分别转化到大肠杆菌中，结果发现，只有完整的pgs BCA基因才能合成γ-聚谷氨酸，B.subtilis Marburg168不能合成γ-聚谷氨酸，但它具有pgs BCA基因，如果换用spac启动子就可以使其具备合成γ-聚谷氨酸的能力，这说明γ-聚谷氨酸合成酶操纵子受不同启动子控制，转录水平的差别造成了合成能力的不同。