水稻腺苷5′-磷酰硫酸激酶编码基因的克隆及其酶活分析

摘要 硫是植物生长所必需的大量元素之一。植物通过根系吸收土壤中的硫酸盐，经ATP硫酸化酶活化为腺苷5′磷酰硫酸（adenosine 5′phosphosulfate，APS）。APS的代谢包括初级代谢和次级代谢，分别是APS还原酶催化APS生成亚硫酸盐；腺苷5′磷酰硫酸激酶（adenosine 5′phosphosulfate kinase，APSK）催化APS磷酸化生成3′磷酸腺苷5′磷酰硫酸（3′phosphoadenosine 5′phosphosulfate，PAPS），PAPS进一步作为硫酸根供体参与胞内的硫酸化反应。近年来的研究表明，拟南芥APSK在调节硫的初级和次级代谢的过程中具有重要功能，且受氧化胁迫的APSK1（OsAPSK1）在亚基C86和C119间形成二硫键降低其催化活性。水稻的同工酶是否也会受到氧化还原调控尚无相关报道。对APSK序列进行分析，发现水稻APSK1含有与拟南芥APSK1 C86和C69同源的半胱氨酸。本研究对水稻APSK1基因进行了克隆、双突变和酶活分析。OsAPSK1及双突变C36A/C69A经原核表达、纯化，获得了OsAPSK1及双突变蛋白。体外酶活分析表明，在氧化环境中OsAPSK1活性受到抑制，而C36A/C69A双突变蛋白不受氧化环境的影响。推测水稻胞内受到氧化胁迫时会降低OsAPSK1的活性，从而促进还原型谷胱甘肽的合成，提高水稻的抗氧化能力。通过分析PAPS的含量与氧化胁迫之间的相关性及不同OsAPSK亚型的活性调节机制等将有利于进一步阐明APSK在胞内的功能