丝氨酸羟甲基转移酶（SHMT）在人源与大肠杆菌中的多功能性比较研究

《Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Proteins and Proteomics》：Multifunctionality analysis of serine hydroxymethyltransferases from human and Escherichia coli

本文系统比较了人源（胞质hSHMT1与线粒体hSHMT2）和大肠杆菌（EcSHMT）丝氨酸羟甲基转移酶的多功能活性，发现三者均具备典型的羟甲基转移酶、D-丝氨酸脱水酶及低特异性L-苏氨酸醛缩酶活性，但缺乏外消旋酶等其他活性。研究揭示了SHMT在氨基酸代谢与叶酸循环中的多重作用，为靶向SHMT的抗癌/抗疟药物研发提供了新视角。

　　

章节亮点

化学品

L-氨基酸及其对应的D-氨基酸购自富士胶片和光纯药（日本大阪）、Nacalai Tesque（日本京都）、东京化学工业株式会社（日本东京）和Sigma-Aldrich（美国圣路易斯）。L-别-苏氨酸（L-allo-Thr）和D-别-苏氨酸（D-allo-Thr）购自东京化学工业株式会社。L-苏式-苯丝氨酸购自Santa Cruz Biotechnology（美国达拉斯）。磷酸吡哆醛（PLP）和邻苯二甲醛（OPA）购自富士胶片和光纯药。

SHMTs多功能性验证

SHMT是一种多功能酶，除羟甲基转移酶和D-丝氨酸脱水酶活性外，还具有多种其他活性。因此，我们针对三种人源SHMTs（hSHMT1、hSHMT2）和大肠杆菌SHMT（EcSHMT）的潜在醛缩酶、外消旋酶、裂解酶、脱水酶、氨基转移酶和脱羧酶活性进行了探究。虽然苏氨酸醛缩酶活性已在多种SHMTs中被报道，但我们进一步表征了其酶学特性，包括底物特异性和动力学参数。外消旋酶活性方面，仅EcSHMT检测到微弱的丙氨酸外消旋酶活性，而三种SHMTs均未对其他氨基酸表现出外消旋酶活性。

结论

已知细菌SHMTs（如EcSHMT）具有多种酶活性，但关于哺乳动物SHMTs多功能性的认知仍较有限。本研究首次系统比较了三种SHMTs（两种人源SHMTs和EcSHMT）的多功能性，并通过相同实验方法进行横向对比。结果表明，三者除对D-丝氨酸的脱水酶活性外，均未表现出外消旋酶、裂解酶或其他脱水酶活性，亦无天冬氨酸脱羧酶活性。研究凸显了SHMTs作为多功能酶的核心特征：保守的羟甲基转移酶功能、D-丝氨酸脱水酶功能以及低特异性的L-苏氨酸醛缩酶功能。