70年代以前,發(fā)現(xiàn)有的細菌甲醇脫氫酶(MDH)輔基的某些性質與喋啶的相似,直到1979年,sialshuyr等^[1]采用x--射線衍射技術,分析了假單胞菌，TPI MDH輔基的丙酮加成物晶體結構,才首次闡明該輔基的分子結構,并命名為吡咯喹啉醌(簡稱PQQ)。隨后相繼發(fā)現(xiàn)有的葡萄糖脫氫酶、乙酰脫氫酶等的輔基也為PQQ（表1）。

PQQ的生物合成

自從PQQ的化學結構被闡明以來^[1]，國外一些學者便開始研究人工合成的方法。雖然已有報道^[2]，PQQ廣泛存在于細菌、植物和動物等生物體中。目前僅證實一些革蘭陰性細菌可合成PQQ（表1）。

通過1984年用甲基營養(yǎng)菌作供試菌株到1992年以生絲微菌TKO441作為生產菌株，建立了用瓶狀發(fā)酵罐生產PQQ的一種適當程序。

影響PQQ生物合成的因素可以概括為以下幾方面：

1.1 篩選高產菌株是PQQ生物合成的前提。多數(shù)甲基營養(yǎng)菌是PQQ的高產菌株，這類菌株以甲醇為碳源，當培養(yǎng)進入指數(shù)末期或穩(wěn)定期前期時，細菌開始分泌PQQ，進入穩(wěn)定期后期時，PQQ的累計量達到最大。而到指數(shù)期后期時，甲醇已快耗盡，MDH不再為細菌生存所必需，這時該沒酶就容易喪失活性，并解離出PQQ。

1.2 供試菌若不產生脫輔基酶蛋白,就不會合成PQQO但,酶蛋白與PQQ二者之間合成的依賴性并不緊密。因為有的細菌僅產生酶蛋白部分;有的細菌則可產生過量的p《蘇2(相對酶蛋白的量而言),并分泌到胞外.這類細菌有利于PQQ的發(fā)酵生產;還有的細菌僅產生很少量的PQQ。

1.3 有的細菌產生醒酶蛋白及其輔基PQQ時,并非必須有醌酶蛋白的底物存在。但是當所用碳源并非釀酶蛋白合成的誘導物時,一般PQQ合成率則較低。uakrami等^[3]用生絲微菌TK0441發(fā)酵時,發(fā)現(xiàn)Fe²⁺濃度會影響PQQ產量。當適當減少液體培養(yǎng)基中Fe²⁺含量時,培養(yǎng)液內的PQQ含量和細胞中的MDH活性均可增高。另外,增加培養(yǎng)基中的Mg,+含量,培養(yǎng)液中雜蛋白產量會減少,對PQQ提純有利。

1.4 在培養(yǎng)細菌初期,若加人少量PQQ時,會促進PQQ的產生。

2 PQQ的生物學特性及其應用

2.1 作為酶的輔基參與生命活動

2.2 作為生長因子或維生素。PQQ不僅可作為某些細菌酶的輔基,而且還可作為有些細菌的生長因子^[4]。另外,在哺乳動物中,PQQ及其甘氨酸加成物(OQP)也顯示出重要的生物學功能。

2.3 參與非酶系統(tǒng)的氧化還原反應。PQQ有抗氧化、清除自由基的功效。

3 結論

PQQ生物合成的遺傳學研究還處在起步階段,對一些基因的結構、功能還了解較少。但隨著研究的不斷深人,有此問題將會逐步弄清,對PQQ生物合成途徑也將會從本質上得到認識。另外,鑒于PQQ廣泛存在于生物界,加之目前的研究已顯示出重要的生物學意義,因此可以預見,PQQ在實踐中的應用潛力不容低估。

文獻

[1] Salishury S A, Forrest H S, Cruse W B T el al.Nature,1979,280(5725):843~844.

[2] Kumazawa T,Sato K,˙Seno H et al. Biochem J,1995,307:331~333.

[3] Urakami T, Kazuga Y. Appl Environ Microbiol,1992,58(12):3970~3976.

[4] Ameyama M, Matsushita. K Shlnagawa. E, et al. Vita and Horm.1991,46:229~270.

[5] 曹志方，王銀善[N].微生物學通報，1997（5）：286~290.