原核生物中生物素代谢调控因子研究进展

陈昱宏，吴 杭，张部昌

(安徽大学 物质科学与信息技术研究院 生命科学学院，合肥 230601)

生物素(也称维生素H或B7)是一种重要的微量营养素，可作为生物素依赖性酶(生物素依赖性羧化酶、脱羧酶和转羧酶)的辅助因子，它通过共价键与赖氨酸残基相连，参与脂肪酸合成、氨基酸代谢和糖异生等代谢过程[1-2]。原核生物通常通过外界摄取或自身合成两种途径获得生物素，但部分原核生物(生物素营养缺陷型)体内不具有完整的生物素代谢途径，因此只能摄取外界生物素[3-4]。原核生物中常见的生物素依赖性酶有丙酮酸羧化酶[5]和丙酰辅酶A羧化酶[6]等。在大肠杆菌(Escherichiacoli)中，存在单一的生物素依赖性酶，即乙酰辅酶A羧化酶，催化脂肪酸生物合成途径的第一步[7-8]。当缺乏生物素时，细胞活力降低，甚至导致死亡[9-10]。而生物素充足时，细胞内代谢过程加快，产生大量的代谢产物[4]。

在多数原核生物中，编码生物素的生物合成酶基因通常聚集成操纵子[11]，这些基因具有较高的保守性,见图1(a)[2,12]。目前，对大肠杆菌和枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis)的生物素合成途径研究比较深入，大体分为庚二酰-CoA的合成和双环的组装两个部分[2]。如图1(b)所示，庚二酰-CoA的合成途径主要分为两种，包括以大肠杆菌为代表的BioC-BioH途径[13-14]和以枯草芽孢杆菌为代表的BioI-BioW途径[15-16]。有些原核微生物进化出BioV[17]、BioZ[18]等，可代替BioH的功能。而双环的组装相对保守[2]，其过程近年来也逐渐被揭示[1-2]。7-酮基-8-氨基壬酸(KAPA)是该过程的第一个中间产物，由7-酮基-8-氨基壬酸合酶(BioF)将L-丙氨酸组装到庚二酰-CoA而成。……