Studies in Carotenogenesis 14. CAROTENOID SYNTHESIS IN THE PHOTOSYNTHETIC BACTERIUM RHODOPSEUDOMONAS SPHEROIDES
- 作者
- T. W. GOODWIN, D. G. LAND, H. G. OSMAN
- 单位
- Department of Biochemistry, The University, Liverpool 3
- 杂志
- Biochemical Journal（1955）
- DOI
- 10.1042/bj0590491
- 所属领域
- 微生物代谢
- 关键词
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解决的核心问题
研究光合细菌Rhodopseudomonas spheroides中类胡萝卜素Y和R的合成及其在有氧/无氧条件下的转化机制。
研究策略
通过比较厌氧和好氧培养条件下的色素组成，利用色谱分离鉴定色素，使用二苯胺及多种代谢抑制剂研究色素合成的调控，并观察洗涤细胞悬浮液中的色素变化。
核心内容
该研究以光合细菌荚膜红假单胞菌（Rhodopseudomonas spheroides）为对象，系统考察了有氧与无氧条件下两种主要类胡萝卜素——黄色素Y和红色素R的合成与转化规律。通过在厌氧、好氧培养及洗涤细胞悬浮液中比较色素组成，并结合色谱分离与多种代谢抑制剂处理，作者发现氧气强烈促进R积累并伴随Y下降：厌氧培养第2天Y浓度（2.40 mg/g干重）约为R（0.86 mg/g）的2.8倍，转好氧后24小时内R从0.95升至1.36 mg/g，Y则从2.38降至1.59 mg/g；而好氧培养中R（2.11 mg/g）约为Y（0.88 mg/g）的2.4倍。该转化对亚砷酸盐、2,4-二硝基酚等抑制剂不敏感，但10^-1 M KCN可使R生成量降至对照的31%。此外，1/70,000浓度二苯胺在延迟约6-7天后才抑制生长与色素合成，且未检测到饱和多烯中间体。结果表明R的积累更可能源于从头合成而非Y的直接转化，且二苯胺的延迟效应暗示存在未知的调控机制，说明该菌的类胡萝卜素合成途径与深红红螺菌（Rsp. rubrum）存在本质差异。
创新点
发现氧气诱导红色素R的积累和黄色素Y的消失，且该过程对多种代谢抑制剂不敏感；二苯胺独特地延迟抑制生长和色素合成但最终恢复；提出Y不一定直接转化为R，R可能从头合成的观点。
研究对象（1）
| 底盘细胞 | 代谢通路 | 基因 | 蛋白 | 功能 | 说明 |
|---|---|---|---|---|---|
| Rhodopseudomonas spheroides | 类胡萝卜素生物合成途径 | — | — | 催化 | 研究该菌中黄色素Y和红色素R的合成与调控 |
关键发现
- 确认Rhodopseudomonas spheroides含有两种主要类胡萝卜素Y和R
- 厌氧培养中Y浓度约为R的2.8倍（如第2天Y=2.40 mg/g干重，R=0.86 mg/g），好氧培养中R约为Y的2.4倍（如第2天R=2.11 mg/g，Y=0.88 mg/g）
- 转好氧后R增加、Y减少，光下24h内R从0.95升至1.36 mg/g，Y从2.38降至1.59 mg/g
- 1/70,000浓度二苯胺抑制生长和色素合成约6-7天后恢复正常，未检测到饱和多烯
- 10^-2 M KCN使R生成量为对照的84%，10^-1 M KCN为31%
- 色素变化对亚砷酸盐、2,4-二硝基酚、磺胺等抑制剂不敏感。
研究结论
R. spheroides的类胡萝卜素合成与Rsp. rubrum不同；有氧条件下R的积累可能源于从头合成而非Y的直接转化；二苯胺的延迟抑制效应暗示存在未知调控机制。