Recherches sur la biosynthèse des caroténoïdes chez un microorganisme. Production de caroténoïdes marqués par Phycomyces blakesleeanus
- 作者
- E. C. GROB, G. G. PORETTI, A. VON MURALT, W. H. SCHÖPFER
- 单位
- 伯尔尼大学植物学研究所；伯尔尼Th. Kocher研究所
- 杂志
- Experientia（1951）
- DOI
- 10.1007/BF02138999
- 所属领域
- 代谢工程
- 关键词
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解决的核心问题
验证乙酸盐是否为Phycomyces blakesleeanus中类胡萝卜素（特别是β-胡萝卜素）生物合成的直接前体，并定量其碳原子贡献。
研究策略
构建非产类胡萝卜素的培养基（以乳酸铵代替葡萄糖和天冬酰胺），加入乙酸盐恢复类胡萝卜素合成；使用¹⁴C标记的乙酸盐（¹⁴CH₃COONa和CH₃¹⁴COONa）进行培养，提取类胡萝卜素，测量放射性，计算标记碳掺入比例。
研究路线图
核心内容
该研究以Phycomyces blakesleeanus为对象，验证乙酸盐是否为类胡萝卜素生物合成的直接前体。作者构建了以乳酸铵替代葡萄糖和天冬酰胺的非产色素培养基，加入乙酸盐后类胡萝卜素合成得以恢复，而仅含乳酸铵时合成完全缺失。在此基础上，分别用¹⁴CH₃COONa和CH₃¹⁴COONa进行培养，提取类胡萝卜素并测量放射性。结果显示，乙酸盐甲基碳贡献了约25%的类胡萝卜素碳骨架，羧基碳贡献约50%，二者相加达75%，其余碳来自培养基中的乳酸铵等内源代谢物。实验中，从5.28 g干菌体中获得3.4 mg类胡萝卜素。这一结果首次直接证明了乙酸盐是β-胡萝卜素生物合成的前体，并定量区分了两种碳原子的贡献比例。该方法利用放射性标记示踪类胡萝卜素代谢途径，可推广至Mucor hiemalis、Rhodotorula rubra等其他微生物及高等植物，为后续类胡萝卜素生物合成机制研究奠定了基础。
创新点
首次直接证明乙酸盐是Phycomyces中β-胡萝卜素生物合成的前体；定量测定甲基碳和羧基碳的贡献比例（25%和50%）；建立了利用放射性标记代谢物研究类胡萝卜素生物合成的方法，可推广至其他微生物和高等植物。
研究对象（3）
| 底盘细胞 | 代谢通路 | 基因 | 蛋白 | 功能 | 说明 |
|---|---|---|---|---|---|
| Phycomyces blakesleeanus | 类胡萝卜素生物合成 | — | — | 区室化 | 主要研究对象，乙酸盐的添加恢复类胡萝卜素合成 |
| Mucor hiemalis | 类胡萝卜素生物合成 | — | — | 区室化 | 优良的类胡萝卜素生产者，乙酸盐也促进其生产 |
| Rhodotorula rubra | 类胡萝卜素生物合成 | — | — | 区室化 | 同样观察到乙酸盐的促进作用 |
关键发现
- 在乳酸铵+乙酸盐培养基中，类胡萝卜素总量（消光系数）为0.416，而乳酸铵+葡萄糖为1.50，葡萄糖+天冬酰胺为1.78，仅乳酸铵为0
- ¹⁴CH₃COONa实验获得5.2843 g干菌体和3.4 mg类胡萝卜素，约25%的类胡萝卜素碳原子来自乙酸盐甲基
- CH₃¹⁴COONa实验显示50%的碳原子来自羧基。
研究结论
实验证实乙酸盐是β-胡萝卜素生物合成的前体，其中甲基碳贡献25%的碳骨架，羧基碳贡献50%；该方法为研究其他生物类胡萝卜素代谢提供了有效工具。