70年代以前,發(fā)現有的細菌甲醇脫氫酶(MDH)輔基的某些性質(zhì)與喋啶的相似,直到1979年,sialshuyr等^[1]采用x--射線(xiàn)衍射技術(shù),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(jiǎn)稱(chēng)PQQ)。隨后相繼發(fā)現有的葡萄糖脫氫酶、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(xué)結構被闡明以來(lái)^[1]，國外一些學(xué)者便開(kāi)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(dòng)物等生物體中。目前僅證實(shí)一些革蘭陰性細菌可合成PQQ（表1）。

通過(guò)1984年用甲基營(yíng)養菌作供試菌株到1992年以生絲微菌TKO441作為生產(chǎn)菌株，建立了用瓶狀發(fā)酵罐生產(chǎn)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(chǎn)菌株是PQQ生物合成的前提。多數甲基營(yíng)養菌是PQQ的高產(chǎn)菌株，這類(lèi)菌株以甲醇為碳源，當培養進(jìn)入指數末期或穩定期前期時(shí)，細菌開(kāi)始分泌PQQ，進(jìn)入穩定期后期時(shí)，PQQ的累計量達到最大。而到指數期后期時(shí)，甲醇已快耗盡，MDH不再為細菌生存所必需，這時(shí)該沒(méi)酶就容易喪失活性，并解離出PQQ。

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

1.3 有的細菌產(chǎn)生醒酶蛋白及其輔基PQQ時(shí),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(shí),一般PQQ合成率則較低。uakrami等^[3]用生絲微菌TK0441發(fā)酵時(shí),發(fā)現Fe²⁺濃度會(huì )影響PQQ產(chǎn)量。當適當減少液體培養基中Fe²⁺含量時(shí),培養液內的PQQ含量和細胞中的MDH活性均可增高。另外,增加培養基中的Mg,+含量,培養液中雜蛋白產(chǎn)量會(huì )減少,對PQQ提純有利。

1.4 在培養細菌初期,若加人少量PQQ時(shí),會(huì )促進(jìn)PQQ的產(chǎn)生。

2 PQQ的生物學(xué)特性及其應用

2.1 作為酶的輔基參與生命活動(dòng)

2.2 作為生長(cháng)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(cháng)因子^[4]。另外,在哺乳動(dòng)物中,PQQ及其甘氨酸加成物(OQP)也顯示出重要的生物學(xué)功能。

2.3 參與非酶系統的氧化還原反應。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(xué)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(zhù)研究的不斷深人,有此問(wèn)題將會(huì )逐步弄清,對PQQ生物合成途徑也將會(huì )從本質(zhì)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(xué)意義,因此可以預見(jiàn),PQQ在實(shí)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(xué)通報，1997（5）：286~290.