A unique flavoenzyme operates in ubiquinone biosynthesis in photosynthesis-related eukaryotes.
A unique flavoenzyme operates in ubiquinone biosynthesis in photosynthesis-related eukaryotes.
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一种独特的黄素酶在光合作用相关真核生物的泛醌生物合成中发挥作用
DOI：
10.1126/sciadv.abl3594
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发表时间：
2021-12-10
期刊：
影响因子：
13.6
通讯作者：
Chen XY
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Xu JJ;Zhang XF;Jiang Y;Fan H;Li JX;Li CY;Zhao Q;Yang L;Hu YH;Martin C;Chen XY
辅酶Q生物合成酶CoqF将植物与动物和真菌区分开来，并通过基因转移和丢失传播。辅酶Q（CoQ）是线粒体呼吸链中的电子转运蛋白，但在真核生物中的生物合成途径仍然只有部分解决。C6-羟基化完成苯醌环的完全取代，这是辅酶Q的标志。在这里，我们表明，植物使用一种独特的黄素依赖性单加氧酶（CoqF），而不是二铁酶（Coq 7）在动物和真菌中作为C6-羟化酶。CoqF在真核生物中早期进化，并广泛分布于光合作用和相关生物中，包括植物、藻类、顶复门和裸藻。在不同组中的独立替代基因丢失和横向基因转移已经使CoqF在真核树中分支，在绿色谱系中占优势。CoqF在链霉菌中的独家存在暗示了在陆地环境中黄素酶与光自养的关联。CoqF提供了一个区分真核生物的系统发育标记，并代表了一个以前未知的针对寄生原生生物的药物设计目标。
The CoQ biosynthetic enzyme CoqF distinguishes plants from animals and fungi and has spread via gene transfer and loss. Coenzyme Q (CoQ) is an electron transporter in the mitochondrial respiratory chain, yet the biosynthetic pathway in eukaryotes remains only partially resolved. C6-hydroxylation completes the benzoquinone ring full substitution, a hallmark of CoQ. Here, we show that plants use a unique flavin-dependent monooxygenase (CoqF), instead of di-iron enzyme (Coq7) operating in animals and fungi, as a C6-hydroxylase. CoqF evolved early in eukaryotes and became widely distributed in photosynthetic and related organisms ranging from plants, algae, apicomplexans, and euglenids. Independent alternative gene losses in different groups and lateral gene transfer have ramified CoqF across the eukaryotic tree with predominance in green lineages. The exclusive presence of CoqF in Streptophyta hints at an association of the flavoenzyme with photoautotrophy in terrestrial environments. CoqF provides a phylogenetic marker distinguishing eukaryotes and represents a previously unknown target for drug design against parasitic protists.
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Adl SM;Bass D;Lane CE;Lukeš J;Schoch CL;Smirnov A;Agatha S;Berney C;Brown MW;Burki F;Cárdenas P;Čepička I;Chistyakova L;Del Campo J;Dunthorn M;Edvardsen B;Eglit Y;Guillou L;Hampl V;Heiss AA;Hoppenrath M;James TY;Karnkowska A;Karpov S;Kim E;Kolisko M;Kudryavtsev A;Lahr DJG;Lara E;Le Gall L;Lynn DH;Mann DG;Massana R;Mitchell EAD;Morrow C;Park JS;Pawlowski JW;Powell MJ;Richter DJ;Rueckert S;Shadwick L;Shimano S;Spiegel FW;Torruella G;Youssef N;Zlatogursky V;Zhang Q
通讯作者：
Zhang Q