Three serendipitous pathways in E. coli can bypass a block in pyridoxal-5'-phosphate synthesis.
Three serendipitous pathways in E. coli can bypass a block in pyridoxal-5'-phosphate synthesis.
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DOI：
10.1038/msb.2010.88
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发表时间：
2010-11-30
影响因子：
9.9
通讯作者：
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
细菌基因组编码了数百到数千种酶，其中大多数是专门用于特定功能的。然而，大多数酶也有低效的混杂活动，通常没有任何用途。混杂的反应可以拼凑在一起，形成多步骤的代谢途径。在这种偶然途径中增加酶的表达或活性的突变可以将通过该途径的通量提高到生理上显著的水平。在这项研究中，我们描述了在缺乏4-磷酸赤胞酸（4PE）脱氢酶（PdxB）的大肠杆菌菌株中，当七个不同基因中的一个过度表达时，三种偶然途径允许合成吡哆醛-5 ' -磷酸（PLP）的发现。我们已经详细描述了其中一种途径。该途径转移了丝氨酸生物合成的物质，并在正常PLP合成途径的下游产生一种中间体，这种中间体位于PdxB缺乏引起的阻滞的下游。该途径中的步骤由一种功能未知的蛋白质、一种生理作用未知的广泛性酶和一种通常具有其他功能的酶的混杂活性催化。其中一步可能是非酶作用的。
Bacterial genomes encode hundreds to thousands of enzymes, most of which are specialized for particular functions. However, most enzymes have inefficient promiscuous activities, as well, that generally serve no purpose. Promiscuous reactions can be patched together to form multistep metabolic pathways. Mutations that increase expression or activity of enzymes in such serendipitous pathways can elevate flux through the pathway to a physiologically significant level. In this study, we describe the discovery of three serendipitous pathways that allow synthesis of pyridoxal-5′-phosphate (PLP) in a strain of E. coli that lacks 4-phosphoerythronate (4PE) dehydrogenase (PdxB) when one of seven different genes is overexpressed. We have characterized one of these pathways in detail. This pathway diverts material from serine biosynthesis and generates an intermediate in the normal PLP synthesis pathway downstream of the block caused by lack of PdxB. Steps in the pathway are catalyzed by a protein of unknown function, a broad-specificity enzyme whose physiological role is unknown, and a promiscuous activity of an enzyme that normally serves another function. One step in the pathway may be non-enzymatic.
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