吡咯喹啉醌的生物合成及其应用

　　70年代以前，发现有的细菌甲醇脱氢酶（MDH）辅基的某些性质与喋啶的相似，直到1979年，sialshuyr等〔1〕采用x射线衍射技术，分析了假单胞菌，TPIMDH辅基的丙酮加成物晶体结构，才首次阐明该辅基的分子结构，并命名为吡咯喹啉醌（简称PQQ）。随后相继发现有的葡萄糖脱氢酶、乙酰脱氢酶等的辅基也为PQQ（表1）。
　　PQQ的生物合成
　　自从PQQ的化学结构被阐明以来〔1〕，国外一些学者便开始研究人工合成的方法。虽然已有报道〔2〕，PQQ广泛存在于细菌、植物和动物等生物体中。目前仅证实一些革兰阴性细菌可合成PQQ（表1）。
　　表1：产生PQQ细菌及其对应的醌蛋白
　　通过1984年用甲基营养菌作供试菌株到1992年以生丝微菌TKO441作为生产菌株，建立了用瓶状发酵罐生产PQQ的一种适当程序。
　　影响PQQ生物合成的因素可以概括为以下几方面：筛选高产菌株是PQQ生物合成的前提。多数甲基营养菌是PQQ的高产菌株，这类菌株以甲醇为碳源，当培养进入指数末期或稳定期前期时，细菌开始分泌PQQ，进入稳定期后期时，PQQ的累计量达到最大。而到指数期后期时，甲醇已快耗尽，MDH不再为细菌生存所必需，这时该没酶就容易丧失活性，并解离出PQQ。供试菌若不产生脱辅基酶蛋白，就不会合成PQQO但，酶蛋白与PQQ二者之间合成的依赖性并不紧密。因为有的细菌仅产生酶蛋白部分；有的细菌则可产生过量的p《苏2（相对酶蛋白的量而言），并分泌到胞外。这类细菌有利于PQQ的发酵生产；还有的细菌仅产生很少量的PQQ。有的细菌产生醒酶蛋白及其辅基PQQ时，并非必须有醌酶蛋白的底物存在。但是当所用碳源并非酿酶蛋白合成的诱导物时，一般PQQ合成率则较低。uakrami等〔3〕用生丝微菌TK0441发酵时，发现Fe2浓度会影响PQQ产量。当适当减少液体培养基中Fe2含量时，培养液内的PQQ含量和细胞中的MDH活性均可增高。另外，增加培养基中的Mg，含量，培养液中杂蛋白产量会减少，对PQQ提纯有利。在培养细菌初期，若加人少量PQQ时，会促进PQQ的产生。
　　2PQQ的生物学特性及其应用
　　2。1作为酶的辅基参与生命活动
　　2。2作为生长因子或维生素。PQQ不仅可作为某些细菌酶的辅基，而且还可作为有些细菌的生长因子〔4〕。另外，在哺乳动物中，PQQ及其甘氨酸加成物（OQP）也显示出重要的生物学功能。
　　2。3参与非酶系统的氧化还原反应。PQQ有抗氧化、清除自由基的功效。
　　3结论
　　PQQ生物合成的遗传学研究还处在起步阶段，对一些基因的结构、功能还了解较少。但随着研究的不断深人，有此问题将会逐步弄清，对PQQ生物合成途径也将会从本质上得到认识。另外，鉴于PQQ广泛存在于生物界，加之目前的研究已显示出重要的生物学意义，因此可以预见，PQQ在实践中的应用潜力不容低估。
　　文献SalishurySA，ForrestHS，CruseWBTelal。Nature，1979，280（5725）：843844。KumazawaT，SatoK，SenoHetal。BiochemJ，1995，307：331333。UrakamiT，KazugaY。ApplEnvironMicrobiol，1992，58（12）：39703976。AmeyamaM，Matsushita。KShlnagawa。E，etal。VitaandHorm。1991，46：229270。曹志方，王银善〔N〕。微生物学通报，1997（5）：286290。