黃龍全，張劍韻

維生素B6（VB6）是一組可相互轉(zhuǎn)換的吡啶衍生物的總稱，包括吡哆醇（pyridoxine，PN）、吡哆胺（pyridoxamine，PM）、吡哆醛（pyridoxal，PL）、磷酸吡哆醇（pyridoxine 5′－phosphate，PNP）、磷酸吡哆胺（pyridoxamine 5′－phosphate，PMP）和磷酸吡哆醛（pyridoxal 5′－phosphate，PLP）。其 中，PLP 是140多種細(xì)胞酶的輔酶，在生物體內(nèi)發(fā)揮廣泛、重要的作用。植物和微生物是自然界VB6的制造者，動(dòng)物從食物中獲得VB6。在植物體內(nèi)，PLP作為胱硫醚合成酶［1］、氨基環(huán)丙烷羧化物合成酶［2］、絲氨酸棕櫚酰轉(zhuǎn)移酶［3］、蘇氨酸合成酶［4］、胱硫醚裂合酶［5］等的輔酶有詳細(xì)研究；PLP 也是乙烯、葉綠素和生長(zhǎng)素 合 成 所 必 需 的［6－7］；PLP 還 涉 及 亞 油 酸 和 淀 粉 的合成［8］。近年來(lái)發(fā)現(xiàn)VB6也是抗氧化劑，可有效淬滅單線態(tài)氧和超氧陰離子自由基［9－10］；它作為細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)的調(diào)節(jié)分子，對(duì)細(xì)胞膜上的離子通道具有調(diào)節(jié)作用［11］；它發(fā)揮抗逆作用，保護(hù)植物免受低溫、紫外線、氧化、滲透壓等環(huán)境脅迫的影響［12－13］。無(wú)論是闡明VB6參與調(diào)控植物生長(zhǎng)發(fā)育和環(huán)境反應(yīng)的機(jī)理，通過(guò)遺傳改良提高食源性植物的VB6含量，還是利用VB6的特殊生理功能提高植物的逆境適應(yīng)能力，都依賴于對(duì)VB6代謝的研究。植物VB6代謝包括VB6的從頭合成和合成后的代謝轉(zhuǎn)換。本文綜述了植物VB6從頭合成與代謝轉(zhuǎn)換的研究進(jìn)展。

1 植物VB6 的從頭合成

1.1 自然界存在兩種VB6 從頭合成途徑

至今發(fā)現(xiàn)兩種VB6從頭合成途徑（de novo synthetic pathway），兩者的底物、產(chǎn)物和作用酶均不相同。首先發(fā)現(xiàn)的DXP依賴途徑（DXP dependent pathway）在大腸桿菌有詳細(xì)研究，利用1－脫氧－D－木酮糖－5－磷酸（DXP）和4－磷酸羥基－蘇氨酸首先合成PNP，再經(jīng)PNP氧化酶的作用，轉(zhuǎn)變?yōu)镻LP后用于細(xì)胞代謝過(guò)程［14］。

另外一條途徑DXP 非依賴途徑（DXP independent pathway）于1999年發(fā)現(xiàn)。該途徑以谷氨酰胺、3－磷酸甘油醛（或磷酸二羥丙酮）和5－磷酸核糖（或5－磷酸核酮糖）為底物直接合成PLP［15－17］（圖1）。Ehrenshaft等［15］在研究尾孢菌（C.nicotianae）對(duì)自身毒素的抗性中發(fā)現(xiàn)了涉及VB6代謝的新基因，最初指定為單線態(tài)氧抗性基因SOR1，后來(lái)鑒定為PDX1。2001年又從尾孢菌鑒定出涉及VB6合成的第2 個(gè)基因PDX2［16］。目前已經(jīng)明確PDX1和PDX2構(gòu)成PLP合酶復(fù)合體（PLP synthase complex），PDX2發(fā)揮谷氨酰胺酶的作用，催化從谷氨酰胺產(chǎn)生氨；PDX1發(fā)揮閉環(huán)蛋白的作用，催化5－磷酸核糖、3－磷酸甘油醛和氨的縮合，完成PLP 的合成［17］。DXP非依賴途徑的產(chǎn)物直接用于細(xì)胞代謝，生物效率高于DXP依賴途徑，是自然界VB6的主要合成途徑。DXP 非依賴途徑通過(guò)谷氨酰胺將VB6和氨基酸代謝聯(lián)系起來(lái)，通過(guò)丙糖和戊糖磷酸代謝池又將VB6與細(xì)胞能量途徑聯(lián)系起來(lái)。

1.2 植物通過(guò)DXP非依賴途徑從頭合成VB6

VB6合成途徑作用酶及其編碼基因的鑒定是極為重要的一歩。學(xué)術(shù)界很長(zhǎng)時(shí)間認(rèn)為植物通過(guò)DXP依賴途徑合成VB6，但始終沒(méi)有找到實(shí)驗(yàn)依據(jù)。作為植物逆境應(yīng)答中VB6作用研究的一部分，2005年Denslow 等［18］從煙草鑒定出PDX1 和PDX2同源序列。使用兼并引物的基因擴(kuò)增獲得2個(gè)PDX1序列，彼此相差15個(gè)堿基，編碼相同氨基酸序列，可能是2 個(gè)等位基因或者2 個(gè)拷貝。PDX2為單拷貝基因，表達(dá)也遠(yuǎn)低于PDX1。多個(gè)研究小組從擬南芥也鑒定出PDX1和PDX2同源序列，并開(kāi)展了更為深入的研究［13，19－23］。目前已經(jīng)明確植物通過(guò)DXP非依賴途徑從頭合成VB6。

圖1 DXP非依賴性維生素B6 合成途徑Fig.1 DXP independent vitamin B6synthetic pathway

擬南芥PDX2也是單拷貝基因，位于5號(hào)染色體上（At5g60540），基因長(zhǎng)度為2 180bp，含有7個(gè)外顯子，轉(zhuǎn)錄長(zhǎng)度為768bp，編碼255個(gè)氨基酸、理論分子量為27 303Da的蛋白。存在3個(gè)PDX1同系物，分別命名為AtPDX1.1、AtPDX1.2和AtPDX1.3。PDX1.1（At2g38230）、PDX1.2（At3g16050）和PDX1.3（At5g01410）分別位于2號(hào)、3號(hào)和5號(hào)染色體上。PDX1.1和PDX1.3具有89%的相似性，而與PDX1.2的相似性為60%。擬南芥還存在一個(gè)小的不完全拷貝（PDX1.4），其與PDX1.1基因上游序列33%相同，在細(xì)胞代謝中可能沒(méi)有作用。PDX1同系物都沒(méi)有基因內(nèi)含子，提示其原核起源。PDX1.1、PDX1.2和PDX1.3的轉(zhuǎn)錄長(zhǎng)度分別為1 053、1 380和1 297bp。PDX2對(duì)擬南芥的生長(zhǎng)發(fā)育至關(guān)重要，突變體胚胎致死［19，23］。因?yàn)殡y以獲得PDX2的純合突變體，所以大量的研究集中 在PDX1同系物上［13，19－22］。其 中PDX1.3 的 轉(zhuǎn)錄豐度最高，突變體表型和VB6水平的變化最大，研究也最為詳細(xì)。

PDX1.1基因沉默植物出現(xiàn)萎黃和根系生長(zhǎng)不良，而PDX1.1和PDX1.3基因都沉默植物葉片萎黃畸形，多數(shù)死亡，幸存植物的花朵小、未能結(jié)籽，提 示PDX1.1 和PDX1.3可能存在功能重疊［21］。Titiz等［20］對(duì)PDX1.1 和PDX1.3 基因進(jìn)行了TDNA 插入突變。pdx1.3突變體的表型與Wagner等的結(jié)果非常相似，但pdx1.1突變體的VB6水平?jīng)]有下降，也不呈現(xiàn)萎黃表型。Titiz等也進(jìn)行了PDX1.1和PDX1.3雙突變，惡化的表型和致命的雙突變也預(yù)示兩基因至少部分功能重疊。但是，2個(gè)基因的時(shí)空表達(dá)存在差異［13，20－21］，提示兩者也可能具有相對(duì)獨(dú)立的功能，在擬南芥基因組中都有存在的意義。擬南芥PDX1.2的作用還不清楚，基因插入突變體的表型與野生型沒(méi)有差異［21］。但擬南芥遭遇紫外線和氧化脅迫時(shí)PDX1.2轉(zhuǎn)錄上調(diào)［22］，提示PDX1.2可能在脅迫條件下發(fā)揮作用。

1.3 植物VB6 的從頭合成涉及逆境應(yīng)答

煙草感染假單胞桿菌后PDX1和PDX2的基因表達(dá)下調(diào)，而水楊酸和茉莉酮酸甲酯處理可致基因短暫上調(diào)［18］。Chen等［13］在分離干旱和鹽脅迫響應(yīng)蛋白互作伴侶的酵母雙雜交實(shí)驗(yàn)中，首先分離出PDX1.3。植物的根、莖、葉、花和長(zhǎng)角果都能檢測(cè)出PDX1.3的轉(zhuǎn)錄，基因的最強(qiáng)表達(dá)出現(xiàn)在脈管組織和保衛(wèi)細(xì)胞。pdx1.3突變體的葉綠體和根的生長(zhǎng)異常，幼苗的根對(duì)鹽和甘露醇敏感，提示PDX1.3蛋白涉及對(duì)滲透和離子脅迫的生物應(yīng)答。pdx1.3突變體根部缺乏色氨酸依賴性生長(zhǎng)素的合成，這可能是出現(xiàn)短根表型的原因［24］。2006年，Wagner等［21］獲得了PDX1.3基因EMS 突變體rsr4－1，突變體的蔗糖響應(yīng)下降，呈現(xiàn)根生長(zhǎng)退化、矮小和退綠葉。突變體的表型可以采用向生長(zhǎng)媒體中添加PL 的方法加以恢復(fù)，添加PN、PM 或者PLP可部分恢復(fù)。

Denslow 等［22］報(bào)道了非生物脅迫下擬南芥PLP合酶基因的應(yīng)答調(diào)節(jié)。正常狀態(tài)下，擬南芥PDX1.1和PDX1.3高水平表達(dá)，PDX1.2不表達(dá)或低水平表達(dá)，PDX2中間水平表達(dá)。在植物遭遇強(qiáng)光、低溫、干旱、紫外線、百草枯和臭氧時(shí)，PDX1和PDX2基因都上調(diào)。作者進(jìn)一步分析多種脅迫因子對(duì)煙草VB6存在形態(tài)的影響，發(fā)現(xiàn)PLP 水平不同程度地應(yīng)答上升，并引起PL 和PN 的相應(yīng)變化，隨后回歸對(duì)照水平［25］。

2007年Herrero 等［26］在煙草中表達(dá)尾孢菌PLP合成酶基因，嘗試提高煙草的VB6含量。結(jié)果僅有一個(gè)株系VB6水平的增加達(dá)到顯著水平，比野生型和轉(zhuǎn)化對(duì)照系高出約17%。然而，轉(zhuǎn)化系煙草內(nèi)源PDX1和PDX2 基因的表達(dá)下降，提示植物VB6的從頭合成受到嚴(yán)格調(diào)控。2011年，Raschke等［27］在擬南芥過(guò)量表達(dá)PDX 蛋白，獲得了VB6含量顯著增加的植株。他們還發(fā)現(xiàn)僅能提高PDX1的蛋白表達(dá)量，高VB6含量植株的生長(zhǎng)期延長(zhǎng)，細(xì)胞體積增大，對(duì)氧化脅迫的抵抗性也增強(qiáng)。

1.4 VB6 從頭合成途徑的細(xì)胞定位

PDX1和PDX2 復(fù)合體的細(xì)胞定位還存在爭(zhēng)議。Tambasco－Studart等報(bào)道所有PDX1和PDX2蛋白都定位于細(xì)胞溶質(zhì)［19］。然而，Chen 等［13］把PDX1.3定位于細(xì)胞器和膜系統(tǒng)。Denslow 等［21］也報(bào)道能夠從質(zhì)膜和細(xì)胞核觀察到PDX2 蛋白。從SUBA 擬南芥亞細(xì)胞定位數(shù)據(jù)庫(kù)匯總的亞細(xì)胞定位信息看，PDX1和PDX2定位于細(xì)胞溶質(zhì)和細(xì)胞器?；陬A(yù)測(cè)程序，PDX1.1、PDX1.3 和PDX2定位于細(xì)胞溶質(zhì)、線粒體和質(zhì)體，PDX1.2定位于細(xì)胞溶質(zhì)和線粒體。

2 植物VB6 從頭合成后的代謝轉(zhuǎn)換

除了VB6的從頭合成，細(xì)菌和真核生物細(xì)胞中還普遍存在一條相似的PLP補(bǔ)救途徑，補(bǔ)救途徑涉及一系列酶的作用，通過(guò)VB6各型的代謝轉(zhuǎn)換使得細(xì)胞能夠直接利用外源PN、PM 或PL來(lái)合成細(xì)胞代謝所需要的PLP。補(bǔ)救途徑在微生物和哺乳動(dòng)物有詳細(xì)研究。雖然PLP是占優(yōu)勢(shì)的輔酶型，其他形式的VB6在細(xì)胞中通過(guò)補(bǔ)救途徑也保持動(dòng)態(tài)平衡。

2.1 植物PL激酶

PL激酶（PL kinase，EC 2.7.1.35）在金屬陽(yáng)離子的存在下，利用ATP催化PL、PN 和PM 的5′位醇基磷酸化，生成相應(yīng)的磷酸酯型。從大腸桿菌發(fā)現(xiàn)兩種PL 激酶，pdxk 基因編碼普通PL 激酶，而pdxy 基因編碼的特殊PL 激酶僅以PL 為底物，且活性很低［28－29］。目前，真核生物中僅發(fā)現(xiàn)pdxk 基因，而多數(shù)原核生物同時(shí)具有pdxk和pdxy。

2002、2004和2008年，分別從擬南芥［30］、小麥［31］和油菜［32］克隆出PL 激酶基因。從擬南芥鑒定出的At5g37850與大腸桿菌pdxk 同源，與哺乳動(dòng)物PL 激酶氨基酸序列的相似性大于40%。At5g37850也稱SOS4，其突變體對(duì)鹽高度敏感。擬南芥SOS4基因在葉、莖、根和花均等表達(dá)，根尖高度表達(dá)，種子吸水60h后可檢測(cè)出PL 激酶基因的表達(dá)。小麥基因組至少有2個(gè)PL 激酶拷貝，在根、芽、穗和花藥均有轉(zhuǎn)錄。油菜也有2 個(gè)PL 激酶拷貝，基因的轉(zhuǎn)錄受發(fā)育和環(huán)境的調(diào)節(jié)。目前還缺乏采用實(shí)驗(yàn)的方法對(duì)PL 激酶進(jìn)行細(xì)胞定位，預(yù)測(cè)結(jié)果表示存在于質(zhì)體和線粒體。

擬南芥SOS4基因突變的研究證明PL 激酶是一個(gè)新的鹽耐受性決定因子，其突變體sos4 萎黃，與野生型相比植株重量減輕，根部對(duì)蔗糖和鹽高度敏感，存在NaCl時(shí)根的生長(zhǎng)嚴(yán)重受損；突變體出乎預(yù)料地出現(xiàn)了VB6積累，其中PLP 的增加量最為顯著，其次是PN 和PM［33］。PLP 的增加可能是因?yàn)閺念^合成途徑基因的上調(diào)，因?yàn)閟os4 突變體PDX 基因的轉(zhuǎn)錄量比野生型的高。除了對(duì)鹽和蔗糖敏感，sos4突變體耐旱而不耐寒。最近發(fā)現(xiàn)葉綠體依靠PL激酶維持磷酸酯型VB6水平［34］。

2.2 植物PNP氧化酶

補(bǔ)救途徑的另一個(gè)重要酶是FMN 依賴性PNP氧化酶（PNP oxidase，EC 1.4.3.5），氧化底物PNP和PMP上的4′位醇基或氨基為醛基，生成PLP。2007年克隆出擬南芥At5g49970基因，編碼蛋白由3個(gè)部分構(gòu)成，N 端為葉綠體轉(zhuǎn)運(yùn)肽，中部為未知功能的Yjef＿N 區(qū)域，C 端為PNP氧化酶（PDX3）［35］。Sang等［35］在大腸桿菌中表達(dá)該基因，通過(guò)酶活性分析證明了其功能。擬南芥PNP氧化酶在不同組織中的表達(dá)存在差異，受光、熱、ABA 和乙烯處理的上調(diào)，受干旱和NaCl的下調(diào)。生物信息學(xué)預(yù)測(cè)PNP 氧化酶定位于葉綠體，也獲得了GFT－AtPPOX 融合實(shí)驗(yàn)的支持。Gonzalez等［33］采用對(duì)大腸桿菌pdxh 突變體的互補(bǔ)實(shí)驗(yàn)，也驗(yàn)證了擬南芥At5g49970的PNP氧化酶功能。他們還對(duì)該基因進(jìn)行了插入突變，2個(gè)獨(dú)立插入突變系氧化酶的活力均下降。pdx3 突變體的VB6總水平下降，而VB6各型與野生型相比較沒(méi)有顯著差異。生長(zhǎng)在標(biāo)準(zhǔn)室內(nèi)環(huán)境中的pdx3 突變體比野生型對(duì)照矮小。高光照條件下，pdx3 突變體對(duì)增強(qiáng)的光照反應(yīng)遲鈍，植株重量無(wú)變化，而野生型在強(qiáng)光照條件下生長(zhǎng)量增加。突變體對(duì)低溫、鹽與蔗糖引起的滲透壓響應(yīng)與野生型無(wú)區(qū)別。pdx3 突變體的SOS4以及從頭合成途徑基因，特別是PDX1.1基因的表達(dá)增強(qiáng)。雖然從頭合成途徑基因的表達(dá)增加，但pdx3突變體與野生型或者sos4突變體相比較，PDX1的酶活力下降。2011年Sang等［36］又報(bào)道PNP 氧化酶在細(xì)胞溶質(zhì)和葉綠體中將PNP 和PMP 氧化為PLP。

2.3 植物PL還原酶

PL還原酶（PL reductase，EC 1.1.1.65）也稱為PN 脫氫酶，利用NADPH 將PL 還原成PN，反應(yīng)在體外是可逆的，但在體內(nèi)逆反應(yīng)幾乎不可能發(fā)生。2004年，Morita等［37］發(fā)現(xiàn)裂殖酵母PL 還原酶基因突變體能夠在缺乏VB6的合成培養(yǎng)基上生長(zhǎng)，認(rèn)為該酶對(duì)酵母生存而言是非必要的，僅涉及PL轉(zhuǎn)變?yōu)镻N 后的細(xì)胞排出。

2011年，采用序列同源比對(duì)的方法從擬南芥鑒定出PL 還原酶（PLR1），在酵母PL 還原酶缺失突變體中表達(dá)AtPLR1 編碼區(qū)域，驗(yàn)證了該酶催化NADPH 依賴性PL 的 還 原 反 應(yīng)［38］。采 用T－DNA插入突變的研究發(fā)現(xiàn)，plr1突變體VB6從頭合成途徑基因的表達(dá)水平變化不大，而補(bǔ)救途徑作用酶PDX3和SOS4 基因的表達(dá)發(fā)生顯著變化。并且，pdx3和sos4突變體AtPLR1 基因的表達(dá)也上調(diào)。高效液相色譜的分析結(jié)果顯示，2 個(gè)plr1 突變體VB6總水平下降，其中PL、PLP、PM 和PMP 水平顯著下降，而PN 和PNP 沒(méi)有顯著變化。突變體PL水平下降和PN 水平?jīng)]有變化是很意外的，提示AtPLR1基因的表達(dá)產(chǎn)物可能不是唯一的PL 還原反應(yīng)的作用酶。突變體的根系生長(zhǎng)正常，但植株明顯小于野生型；對(duì)低溫和高光照的抵抗性與野生型沒(méi)有差異，但明顯受NaCl和甘露醇的抑制，提示PL還原酶也可能涉及植物對(duì)滲透脅迫的抵抗性。

植物的葉際是一個(gè)復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)，具有豐富的微生物多樣性。這些微生物改變植物體表微環(huán)境和參與物質(zhì)循環(huán)。VB6是水溶性維生素，其跨膜轉(zhuǎn)移已有廣泛的研究，很早就明確只有非磷酸酯型VB6能夠穿越細(xì)胞膜。植物即可以從環(huán)境中吸收VB6，過(guò)量VB6也向環(huán)境釋放［39］。我們發(fā)現(xiàn)葉際微生物在煙草葉面可以將來(lái)源于葉組織的PL 還原為PN，提示植物PL 的還原可能還存在葉際微生物的作用［40］。

2.4 煙草VB6 的代謝轉(zhuǎn)換與調(diào)控

作為重要經(jīng)濟(jì)作物和模式植物，煙草VB6從頭合成途徑最早被闡明。我們以組培煙草為材料構(gòu)建無(wú)菌實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ停馕隽酥参矬w內(nèi)VB6的代謝轉(zhuǎn)換，獲得了代謝轉(zhuǎn)換的重要調(diào)控信息。采用底物（PL、PM 和PN）飼喂和應(yīng)答分析的研究發(fā)現(xiàn)，煙草葉片組織中PLP保持穩(wěn)定、PL 水平受到控制，PL 還原為PN 以及PM 與PL的相互轉(zhuǎn)化是VB6代謝轉(zhuǎn)換的重要內(nèi)容［39］。在建立以HPLC 檢測(cè)為基礎(chǔ)的VB6代謝酶活性檢測(cè)方法的基礎(chǔ)上，從煙草葉片組織鑒定出PL激酶、PNP氧化酶、PL還原酶，以及酶促PM－PL轉(zhuǎn)換和PLP 水解脫磷酸反應(yīng)，在體外最適反應(yīng)條件下，葉片組織粗提液中這些酶的催化活力分別為0.15、0.10、0.08、0.64和23.08nmol·min－1·mg－1，在代謝酶活力水平上探討了植物體內(nèi)VB6的代謝轉(zhuǎn)換［41］。我們的研究結(jié)果提示PLP→PL→PN 是植物（煙草）體內(nèi)VB6從頭合成后代謝轉(zhuǎn)換的主體流向，PL 激酶和PNP氧化酶構(gòu)成的PLP補(bǔ)救合成以及酶促PM 和PL 的相互轉(zhuǎn)換是VB6主體代謝的補(bǔ)充（圖2）。

2.5 煙草PLP磷酸酶的初步鑒定

PLP的水解在動(dòng)物和微生物有詳細(xì)研究，受特異和非特異性磷酸酶的作用。堿性磷酸酶涉及維持細(xì)胞外PLP濃度的穩(wěn)定，而酸性磷酸酶涉及細(xì)胞內(nèi)PLP濃度的穩(wěn)定。1992年從人紅細(xì)胞純化出特異性PLP磷酸酶［42］，2003年從人腦克隆出PLP 磷酸酶基因［43］，從老鼠組織cDNA中也克隆出PLP 磷酸酶基因。我們以PLP為底物，從煙草純化出水解PLP、PMP和PNP的磷酸酶。該酶為二聚體結(jié)構(gòu)、分子量約為50kD，是一個(gè)新的非特異性酸性磷酸酶［44］。植物體內(nèi)是否存在特異性PLP 磷酸酶還有待進(jìn)一步的研究。

2.6 煙草PL和PM 相互轉(zhuǎn)換作用酶的初步鑒定

很早就發(fā)現(xiàn)某些生物體內(nèi)存在PL 和PM 的相互轉(zhuǎn)換。從大腸桿菌和兔肝純化出PM－草酰乙酸轉(zhuǎn)氨酶，該酶可逆性地催化PM 和草酰乙酸、PL 和天冬氨酸之間的轉(zhuǎn)氨反應(yīng)，但是最終被認(rèn)為是一個(gè)未知轉(zhuǎn)氨酶的脫輔基形式［45］。因?yàn)樵撐淖髡甙l(fā)現(xiàn)從豬心純化出的谷氨酸－草酰乙酸轉(zhuǎn)氨酶在脫去輔酶PLP或者PMP后，也能夠催化PM 和酮酸之間的轉(zhuǎn)氨反應(yīng)。PM－丙酮酸轉(zhuǎn)氨酶（PM－pyruvate aminotransferase，EC 2.6.1.30）和PMP－α－酮戊二酸轉(zhuǎn)氨酶（PMP－α－ketoglutarateaminotranferase，EC2.6.1.54）是目前已經(jīng)明確和僅有的PLP非依賴性轉(zhuǎn)氨酶，特異性地以VB6為底物而非輔酶，參與VB6代謝轉(zhuǎn)換［46－47］。我們?cè)诎l(fā)現(xiàn)煙草體內(nèi)存在PM 和PL相互轉(zhuǎn)換的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步純化出其作用酶。結(jié)果表示煙草體內(nèi)存在PM－丙酮酸轉(zhuǎn)氨酶，對(duì)PM 和PL的相互轉(zhuǎn)換發(fā)揮主導(dǎo)作用，同時(shí)也明確煙草的谷氨酸－草酰乙酸轉(zhuǎn)氨酶在脫去輔酶后，能夠催化PM 和草酰乙酸或者α－酮戊二酸之間的轉(zhuǎn)氨反應(yīng)［48］。

圖2 煙草體內(nèi)維生素B6 代謝轉(zhuǎn)換示意圖［39］Fig.2 Postulated interconversions of different vitamin B6forms in tobacco plants［39］Thick arrow shows the predominant VB6 metabolic flux

3 展 望

植物合成的VB6對(duì)植物自身的生長(zhǎng)發(fā)育和逆境適應(yīng)，以及人和動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)具有重要意義。植物VB6從頭合成途徑已經(jīng)明確，研究積累也較豐富，而代謝轉(zhuǎn)換尚未明了，還有許多不明之處。PN 葡糖苷（PN glucoside）是植物體內(nèi)特有的VB6衍生物［49］，可能受UDP－葡萄糖依賴性葡糖基轉(zhuǎn)移酶（UDP－glucose－dependentglucosyltransferase）的 作用由PN 生成。植物體內(nèi)水解PLP、PMP 和PNP的磷酸酶、PM－丙酮酸轉(zhuǎn)氨酶以及催化生成PN 葡糖苷的葡糖基轉(zhuǎn)移酶，都還需要在基因水平上加以明確。雖然從擬南芥鑒定出PL 還原酶基因，但T－DNA插入突變的研究結(jié)果顯示該基因的表達(dá)產(chǎn)物不是唯一的作用酶［37］。植物體內(nèi)PL 的還原和PN 的形成還需要更加深入的研究。

同時(shí)，從植物檢出4－吡哆酸（4－pyridoxic acid）［50］，盡管其起源和去向還是未解之謎，但提出了VB6的異化問(wèn)題。因?yàn)?－吡哆酸在哺乳動(dòng)物是排泄型VB6，在微生物是VB6降解途徑的一個(gè)中間產(chǎn)物。至今從細(xì)菌發(fā)現(xiàn)兩種VB6降解途徑，PM－丙酮酸轉(zhuǎn)氨酶是降解途徑Ⅰ的重要作用酶［51］。從煙草分離出PM－丙酮酸轉(zhuǎn)氨酶，暗示植物體內(nèi)可能存在VB6降解途徑Ⅰ。對(duì)植物VB6降解的研究具有重要意義，是VB6代謝平衡機(jī)制的重要內(nèi)容，還將為今后通過(guò)基因工程技術(shù)提高食源性植物的VB6含量提供靶標(biāo)基因。

另外，植物的質(zhì)體、線粒體和過(guò)氧化物酶體等都存在重要的PLP依賴酶，這些酶的活力受制于細(xì)胞器內(nèi)PLP 的平衡供給。PLP 不能通過(guò)質(zhì)膜，并且PLP的4′位醛基非常活潑，極易與伯胺和仲胺形成醛亞胺結(jié)構(gòu)。PLP與非VB6蛋白的非特異性結(jié)合將導(dǎo)致生理功能的紊亂。因此，植物VB6從頭合成與代謝轉(zhuǎn)換的調(diào)控機(jī)制也是亟待研究的重要科學(xué)問(wèn)題。

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