Luxgは、細菌発光のための機能するフラビンレダクターゼです

Luxg遺伝子は、海洋照明細菌のルクスオペロンの一部です。Luxgは、細菌発光のために還元フラビンモノヌクレオチド（FMN）を供給するフラビンレダクターゼであることが提案されています。ただし、遺伝子産物が正常に発現し、特徴付けられていないため、この役割は確立されていません。この研究では、レイグニティTH1のフォトバクテリウムのルクスは、ネイティブおよびC末端のHIS6タグ付き形態の両方で、大腸菌でクローン化され、発現しました。配列分析は、タンパク質が26.3 kDaのサブユニット分子量に対応する237のアミノ酸で構成されていることを示しています。両方の表現されたラクスの形態は、均一性に精製され、それらの生化学的特性が特徴付けられました。精製されたLuxgはホモダイマーであり、補綴グループが縛られていません。酵素は、遊離フラビンの存在下でNADHの酸化を触媒することができ、照明細菌のフラビン還元酵素として機能できることを示しています。NADPHは、Luxg反応の還元基板としても使用できますが、NADHよりもはるかに効率が低くなります。NADHとFMNを基質として、ラインウェーバーバークプロットは、成分動力学モデルに特徴的な一連の収束線を明らかにしました。4度C pH 8.0の定常状態の速度データから、NADHの場合はkm、FMNではkm、KCATはそれぞれ15.1 microM、2.7 microM、および1.7 s（-1）と計算されました。P. leiognathi Th1とVibrio CampbelliiのLuxgとLuciferaseの間の結合アッセイは、Luxgがin vitroでの光発光のためにFMNHを供給できることも示しました。P. leiognathi Th1のLuxg遺伝子ノックアウト変異体は、ネイティブP. leiognathi Th1と比較してはるかに薄暗い発光表現型を示し、Luxgがin vivoでの発光反応のFMNHの最も重要な供給源であることを意味します。

The luxG gene is part of the lux operon of marine luminous bacteria. luxG has been proposed to be a flavin reductase that supplies reduced flavin mononucleotide (FMN) for bacterial luminescence. However, this role has never been established because the gene product has not been successfully expressed and characterized. In this study, luxG from Photobacterium leiognathi TH1 was cloned and expressed in Escherichia coli in both native and C-terminal His6-tagged forms. Sequence analysis indicates that the protein consists of 237 amino acids, corresponding to a subunit molecular mass of 26.3 kDa. Both expressed forms of LuxG were purified to homogeneity, and their biochemical properties were characterized. Purified LuxG is homodimeric and has no bound prosthetic group. The enzyme can catalyze oxidation of NADH in the presence of free flavin, indicating that it can function as a flavin reductase in luminous bacteria. NADPH can also be used as a reducing substrate for the LuxG reaction, but with much less efficiency than NADH. With NADH and FMN as substrates, a Lineweaver-Burk plot revealed a series of convergent lines characteristic of a ternary-complex kinetic model. From steady-state kinetics data at 4 degrees C pH 8.0, Km for NADH, Km for FMN, and kcat were calculated to be 15.1 microM, 2.7 microM, and 1.7 s(-1), respectively. Coupled assays between LuxG and luciferases from P. leiognathi TH1 and Vibrio campbellii also showed that LuxG could supply FMNH- for light emission in vitro. A luxG gene knockout mutant of P. leiognathi TH1 exhibited a much dimmer luminescent phenotype compared to the native P. leiognathi TH1, implying that LuxG is the most significant source of FMNH- for the luminescence reaction in vivo.