高级醇 · 代谢工程文献库

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Dolichol biosynthesis in the yeast Saccharomyces cerevisiae: an insight into the regulatory role of farnesyl diphosphate synthase

作者
Kariona Grabińska, Grażyna Palamarczyk
单位
Institute of Biochemistry and Biophysics, Polish Academy of Sciences, Laboratory of Fungal Glycobiology, Pawinskiego 5a, 02 106 Warsaw, Poland
杂志
FEMS Yeast Research（2002）
DOI
10.1016/S1567-1356(02)00110-1
所属领域
代谢工程
关键词
Dolichol biosynthesisFarnesyl diphosphate synthaseSaccharomyces cerevisiae
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解决的核心问题

酿酒酵母中多萜醇生物合成的调控机制，特别是法尼基二磷酸合酶（FPPS）及其产物FPP/GPP对多萜醇分支的调控作用，以及Yta7蛋白在FPP分配中的角色。

研究策略

综述文献并整合作者实验室的研究数据，包括基因过表达、突变分析、转录分析、体外酶活测定和蛋白质互作研究。

研究路线图

100%
核心问题：多萜醇合成调控机制
研究策略：综述+多组学实验整合
关键改造1：FPPS突变酶(erg20-2)
关键改造2：RER2敲除+ERG20过表达
关键改造3：YTA7基因缺失
核心发现：Yta7-FPPS互作调控FPP分配
发现：FPP/GPP水平调控SRT1转录
发现：多萜醇链长与含量受FPPS产物调控
结论：甲羟戊酸途径代谢调控新机制
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核心内容

该综述结合作者实验室数据，系统探讨了酿酒酵母中多萜醇生物合成的调控机制，重点关注法尼基二磷酸合酶（FPPS，由ERG20编码）及其产物FPP/GPP对多萜醇分支的调控作用。研究发现，野生型FPPS产生FPP与GPP的比例为75:25，而突变酶erg20-2活性降低约10倍且主要生成GPP（70%）。在erg9突变体中过表达erg20-2使脱氢多萜醇含量增加100倍，多萜醇含量增加10倍，链长延伸至C135。敲除RER2使cis-PTase活性降至野生型的2.7%，但细胞仍存活；在此背景下过表达erg20-2可使SRT1相关活性和多萜醇含量增加80%。研究还揭示了YTA7缺失导致角鲨烯含量加倍而麦角固醇不变，同时多萜醇和cis-PTase活性下降，外源FPP可恢复该表型。这些结果说明Yta7蛋白参与FPP在甾醇与多萜醇分支间的分配，而FPP/GPP水平通过调控SRT1转录影响多萜醇合成与链长，为甲羟戊酸途径的代谢调控提供了新视角。

创新点

提出Yta7蛋白作为FPPS的互作伙伴，参与FPP在甾醇和多萜醇分支间的分配；发现FPP/GPP水平可调控SRT1基因转录，从而影响多萜醇链长与含量。

研究对象（6）

底盘细胞代谢通路基因蛋白功能说明
酿酒酵母 (Saccharomyces cerevisiae) 甲羟戊酸途径/多萜醇生物合成 ERG20 法尼基二磷酸合酶 (FPPS) 催化 催化IPP与DMAPP缩合生成GPP和FPP，是甲羟戊酸途径的分支点酶，产物FPP/GPP比为75:25
酿酒酵母 (Saccharomyces cerevisiae) 甲羟戊酸途径/多萜醇生物合成 RER2 顺式异戊烯基转移酶 (Rer2p) 催化 催化FPP与IPP缩合生成多萜醇前体，定位于内质网，缺失时活性降至野生型的2.7%
酿酒酵母 (Saccharomyces cerevisiae) 甲羟戊酸途径/多萜醇生物合成 SRT1 替代性顺式异戊烯基转移酶 (Srt1p) 催化 负责合成哺乳动物型长链多萜醇（C95-C110），定位于脂质颗粒，其转录受FPP/GPP调控
酿酒酵母 (Saccharomyces cerevisiae) 甲羟戊酸途径/多萜醇生物合成 YTA7 Yta7p (AAA ATPase家族蛋白) 调控 定位于内质网膜，与FPPS互作，参与FPP在甾醇和多萜醇分支间的分配，缺失导致角鲨烯加倍、多萜醇减少
酿酒酵母 (Saccharomyces cerevisiae) 甲羟戊酸途径/多萜醇生物合成 HMG2 Hmg2p (3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶同工酶) 催化 催化HMG-CoA生成甲羟戊酸，其降解受FPP信号调控，半衰期50-60分钟
酿酒酵母 (Saccharomyces cerevisiae) 甲羟戊酸途径/麦角固醇合成 ERG9 角鲨烯合酶 催化 催化两分子FPP缩合生成角鲨烯，其缺失或抑制导致FPP积累，影响多萜醇合成

关键发现

  1. 敲除RER2使cis-PTase活性降至野生型的2.7%，但Δrer2细胞仍存活
  2. 过表达突变FPPS（erg20-2）在erg9突变体中使脱氢多萜醇含量增加100倍，多萜醇含量增加10倍，链长增至C135
  3. 野生型FPPS产生FPP:GPP=75:25，突变酶活性降低约10倍且主要生成GPP（70%）
  4. Hmg2p半衰期为50-60分钟，洛伐他汀可延长其半衰期，而角鲨烯合酶抑制剂增加其降解
  5. 在Δrer2细胞中过表达erg20-2使SRT1相关cis-PTase活性和多萜醇含量增加80%
  6. ERG20在强诱导型启动子下过表达使FPPS终产物增加至少16倍
  7. YTA7缺失导致角鲨烯含量加倍而麦角固醇不变，同时多萜醇和cis-PTase活性下降，外源FPP可恢复
  8. YTA7缺失还使RER2转录增加。

研究结论

Yta7蛋白参与FPP在麦角固醇和多萜醇分支间的分配，FPPS产物（FPP和GPP）水平通过调控SRT1基因转录来影响多萜醇的合成和链长，从而在甲羟戊酸途径的代谢调控中发挥重要作用。