Thermus Thermophilus RQ-1のトレハロース生合成：トレハロース-6-リン酸シンターゼおよびトレハロース-6-リン酸ホスファターゼの生化学的特性

Thermus Thermophilus RQ-1、すなわちOTSA [トレハロース - リン酸シンターゼ（TPS）]、OTSB [トレハロース - リン酸ホスファターゼ（TPP）]、およびTRES [トレハロース合成酵素（TRES））の遺伝子[トレハロース - リン酸シンターゼ（TPS）]、OTSA [トレハロース - リン酸ホスファターゼ（TPP）]の遺伝子構造的にリンクされています。TPS/TPP経路は、この経路を介してトレハロースを合成できない変異体は、野生型株よりもトレハロース枯渇培地では浸透圧性が低かったため、浸透圧性に役割を果たします。OTSAおよびOTSB遺伝子は、大腸菌と対応する組換え酵素で個別にクローン化および過剰発現されています。TPSおよびTPPの見かけの分子量は、それぞれ52 kDaと26 kDaでした。組換えTPSは、この順にグルコシルドナーとして、グルコシル-6-リン酸をトレハロース-6-リン酸（T6P）としてこの順に、UDP-グルコース、TDP-グルコース、ADP-グルコース、またはGDP-グルコースを利用しました（T6P）。組換えTPPは、T6Pのトレハロースへの脱リン酸化を触媒しました。この酵素はまた、G6Pを脱リン酸化し、この活性はNDP-グルコースによって強化されました。TPSは、6.0近くの約98度CおよびpHで最適な活性を持っていました。TPPは、70度近く、pH 7.0で最大のアクティビティを持っていました。酵素は非常に熱安定性がありました。100度Cで、TPSの半減期は31分、TPPの半減期は40分でした。酵素は、活性のために二重カチオンの存在を必要としませんでした。ただし、Co2+とMg2+の存在は、TPSとTPPの両方を刺激します。これは、好熱性生物からのTPSおよびTPPの特性評価の最初の報告です。

The genes for trehalose synthesis in Thermus thermophilus RQ-1, namely otsA [trehalose-phosphate synthase (TPS)], otsB [trehalose-phosphate phosphatase (TPP)], and treS [trehalose synthase (maltose converting) (TreS)] genes are structurally linked. The TPS/TPP pathway plays a role in osmoadaptation, since mutants unable to synthesize trehalose via this pathway were less osmotolerant, in trehalose-deprived medium, than the wild-type strain. The otsA and otsB genes have now been individually cloned and overexpressed in Escherichia coli and the corresponding recombinant enzymes purified. The apparent molecular masses of TPS and TPP were 52 and 26 kDa, respectively. The recombinant TPS utilized UDP-glucose, TDP-glucose, ADP-glucose, or GDP-glucose, in this order as glucosyl donors, and glucose-6-phosphate as the glucosyl acceptor to produce trehalose-6-phosphate (T6P). The recombinant TPP catalyzed the dephosphorylation of T6P to trehalose. This enzyme also dephosphorylated G6P, and this activity was enhanced by NDP-glucose. TPS had an optimal activity at about 98 degrees C and pH near 6.0; TPP had a maximal activity near 70 degrees C and at pH 7.0. The enzymes were extremely thermostable: at 100 degrees C, TPS had a half-life of 31 min, and TPP had a half-life of 40 min. The enzymes did not require the presence of divalent cations for activity; however, the presence of Co2+ and Mg2+ stimulates both TPS and TPP. This is the first report of the characterization of TPS and TPP from a thermophilic organism.