カロテノイド生合成：フィトエンの合成を触媒する二機能性酵素の分離と特性評価

フィトエンは、カロテノイドの生合成における最初のC（40）中間体です。2つの酵素活性によって形成され、（I）2つの分子のゲラニルジェラニルジホリン酸の結合と、プリプヒトエン二リン酸を得て、（II）プレイトゥエンジホリン酸のフィトエンへの変換。Capsicum Chromoplast Spromaを使用して、全体的な活動が単一のタンパク質に存在することを示しています。これは、アフィニティクロマトグラフィーによる均一性に精製されています。単量体構造と分子サイズ（M（R）47,500）は、ナドッソ（4）/ページおよびグリセロール勾配遠心分離によって実証されました。クロモプラスト間質からの酵素活性の免疫拡散と免疫沈降を可能にする特定の抗体を使用することにより、さらなる特性評価が達成されました。2つの反応は、従来のMichayis-Menten速度論に続き、それぞれ0.30マムと0.27のマムのK（M）値が、ゲラニルジェラニル二リン酸およびプレイトゥエエンジホリン酸です。酵素の活性は、Mn（2+）の存在に厳密に依存します。この選択性は、潜在的にライバルの酵素を他の色素性テルペノイドに変換する可能性のあるライバルの酵素を伴う競合を調節する要因の1つである可能性があります。2つの酵素反応は、無機ピロリン酸とアルギニン特異的試薬ヒドロキシフェニルグリオキサールによって阻害されました。たとえば、2つの反応が速度論的に分離されていませんでした。これらの特性は、同じ酵素が2つの連続した反応を触媒することを強く示唆しており、それをフィトエンシンターゼと命名することを提案しています。

Phytoene is the first C(40) intermediate in the biogenesis of carotenoids. It is formed by two enzyme activities, catalyzing (i) the coupling of two molecules of geranylgeranyl diphosphate to yield prephytoene diphosphate and (ii) the conversion of prephytoene diphosphate into phytoene. We show now, with Capsicum chromoplast stroma, that the overall activity resides in a single protein, which has been purified to homogeneity by affinity chromatography. The monomeric structure and the molecular size (M(r) 47,500) were demonstrated by NaDodSO(4)/PAGE and glycerol gradient centrifugation. Further characterization was achieved by using specific antibodies which allowed immunofractionation and immunoprecipitation of the enzymatic activity from chromoplast stroma. The two reactions followed conventional Michaelis-Menten kinetics, with K(m) values of 0.30 muM and 0.27 muM, respectively, for geranylgeranyl diphosphate and prephytoene diphosphate. The activity of the enzyme depends strictly upon the presence of Mn(2+). This selectivity may be one of the factors regulating the competition with potentially rival enzymes converting geranylgeranyl diphosphate into other plastid terpenoids. The two enzymatic reactions were inhibited by inorganic pyrophosphate and by the arginine-specific reagent hydroxyphenylglyoxal. In no instance were the two reactions kinetically uncoupled. These properties strongly suggest that the same enzyme catalyzes the two consecutive reactions, and we propose to name it phytoene synthase.