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嗜热古菌激烈火球菌中新型葡萄糖-6-磷酸异构酶

Novel type of glucose-6-phosphate isomerase in the hyperthermophilic archaeon Pyrococcus furiosus.

作者信息

Hansen T, Oehlmann M, Schönheit P

机构信息

Institut für Allgemeine Mikrobiologie, Christian-Albrechts-Universität Kiel, Am Botanischen Garten 1-9, D-24118 Kiel, Germany.

出版信息

J Bacteriol. 2001 Jun;183(11):3428-35. doi: 10.1128/JB.183.11.3428-3435.2001.

Abstract

Glucose-6-phosphate isomerase (phosphoglucose isomerase [PGI]) (EC 5.3.1.9) from the hyperthermophilic archaeon Pyrococcus furiosus was purified 500-fold to homogeneity. The enzyme had an apparent molecular mass of 43 kDa and was composed of a single type of subunit of 23 kDa indicating a homodimeric (alpha(2)) structure. Kinetic constants of the enzyme were determined at the optimal pH 7 and at 80 degrees C. Rate dependence on both substrates followed Michaelis-Menten kinetics. The apparent K(m) values for glucose-6-phosphate and fructose-6-phosphate were 8.7 and 1.0 mM, respectively, and the corresponding apparent V(max) values were 800 and 130 U/mg. The enzyme had a temperature optimum of 96 degrees C and showed a significant thermostability up to 100 degrees C, which is in accordance with its physiological function under hyperthermophilic conditions. Based on the N-terminal amino acid sequence of the subunit, a single open reading frame (ORF; Pf_209264) was identified in the genome of P. furiosus. The ORF was characterized by functional overexpression in Escherichia coli as a gene, pgi, encoding glucose-6-phosphate isomerase. The recombinant PGI was purified and showed molecular and kinetic properties almost identical to those of the native PGI purified from P. furiosus. The deduced amino acid sequence of P. furiosus PGI did not reveal significant similarity to the conserved PGI superfamily of eubacteria and eucarya. This is the first description of an archaeal PGI, which represents a novel type of PGI.

摘要

来自嗜热古菌激烈火球菌(Pyrococcus furiosus)的葡萄糖-6-磷酸异构酶(磷酸葡萄糖异构酶[PGI])(EC 5.3.1.9)被纯化了500倍达到同质。该酶的表观分子量为43 kDa,由单一类型的23 kDa亚基组成,表明是同二聚体(α(2))结构。在最适pH 7和80℃下测定了该酶的动力学常数。对两种底物的速率依赖性遵循米氏动力学。葡萄糖-6-磷酸和果糖-6-磷酸的表观K(m)值分别为8.7和1.0 mM,相应的表观V(max)值分别为800和130 U/mg。该酶的最适温度为96℃,在高达100℃时表现出显著的热稳定性,这与其在嗜热条件下的生理功能一致。基于亚基的N端氨基酸序列,在激烈火球菌的基因组中鉴定出一个单一的开放阅读框(ORF;Pf_209264)。该ORF通过在大肠杆菌中的功能过表达被表征为一个编码葡萄糖-6-磷酸异构酶的基因,即pgi。重组PGI被纯化,其分子和动力学性质与从激烈火球菌纯化的天然PGI几乎相同。激烈火球菌PGI的推导氨基酸序列与真细菌和真核生物保守的PGI超家族没有显著相似性。这是对古菌PGI的首次描述,它代表了一种新型的PGI。

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