擬南芥10-甲酰基四氫葉酸去甲酰酶在光呼吸作用中的重要性

Collakova E, Goyer A, Naponelli V, Krassovskaya I, Gregory JF 3rd, Hanson AD, Shachar-Hill Y. Plant Cell. 2008 Jul;20(7):1818-32. Epub 2008 Jul 15.

摘要：在原核生物中，PurU (10-甲酰基四氫葉酸[THF] 去甲酰酶) 在嘌呤和甘氨酸生物合成中將10-甲酰基THF 代謝成甲酸和THF。擬南芥基因組含有兩個公認的purU 基因，At4g17360 和At5g47435。同時敲除這些基因后，植物會比野生型更小、顏色更淺。在上述基因雙敲除(dKO) 的植物中甘氨酸水平提高了70 倍，5-和10-甲酰基THF 水平持續增長。dKO 的胚胎在胚芽和早期子葉形成階段發育終止。dKO 的成熟種子外表皺縮，內含脂質少，且不能發芽。但dKO 只是在某些條件下導致死亡，并且在無光呼吸的環境下可被生長所修復。另外，培育的dKO 長角果在蔗糖存在的條件下可恢復正常的胚胎發育和種子活性，提示種子和胚胎的發育表型是母體效應的結果。我們的發現與光呼吸中At4g17360 和At5g47435 蛋白的參與相符，這兩種蛋白能阻止5-甲酰基THF 過量蓄積，是甘氨酸脫羧酶/絲氨酸羥甲基轉移酶復合物的潛在抑制劑。去除編碼雙功能5,10-亞甲基THF 脫氫酶/5, 10-次甲基THF 環水解酶(作用于5-甲酰基THF 形成的上游)的At2g38660 基因后，dKO 植物恢復了其野生型表型，進一步證明了這一點。