拟南芥AtAAS作为5-羟色氨酸脱羧酶连接血清素形成与褪黑素代谢的功能鉴定

《Frontiers in Plant Science》：Functional characterization of AtAAS as a 5-hydroxytryptophan decarboxylase linking serotonin formation to melatonin metabolism in Arabidopsis thaliana

　　

摘要
引言：血清素（serotonin）和褪黑素（melatonin）是参与植物生长、胁迫响应和氧化还原平衡的信号分子。动物通过5-羟色氨酸（5-hydroxytryptophan, 5-HTP）产生血清素，而植物被认为利用色胺（tryptamine）途径。尽管5-HTP存在于植物中，但其向血清素的转化一直缺乏遗传学上明确界定的酶。
方法：研究人员对拟南芥芳香醛合酶（Arabidopsis aromatic aldehyde synthase, AtAAS）进行了系统发育和结构分析，表达了重组AtAAS，并在体外检测了其5-HTP脱羧酶活性。测定了酶动力学参数，并定量了拟南芥内源5-HTP水平。进一步利用AtAAS的T-DNA插入突变体，评估了5-HTP饲喂后血清素的积累，并测定了正常生长条件下血清素、N-乙酰血清素（N-acetylserotonin）和褪黑素的内源水平。
结果：AtAAS在系统发育和结构上与动物芳香族氨基酸脱羧酶相似，并在体外有效催化5-HTP转化为血清素（最适pH 7.5，55°C；K_m = 1.806 mM，V_max = 3.089 nmol/min/mg）。拟南芥中可检测到内源5-HTP。与野生型植株相比，AtAAS T-DNA插入突变体在5-HTP饲喂后血清素积累减少，且在正常生长条件下，下游N-乙酰血清素和褪黑素的内源水平也降低。
讨论：该发现揭示了植物血清素生物合成中的酶可塑性，并为拟南芥中一种此前未被识别的5-HTP依赖性途径提供了证据。

论文解读：AtAAS将5-HTP脱羧为血清素并连接褪黑素代谢

血清素（serotonin）和褪黑素（melatonin）是植物中重要的信号分子，参与生长、胁迫响应和氧化还原平衡。在动物中，色氨酸先经色氨酸羟化酶生成5-羟色氨酸（5-hydroxytryptophan，5-HTP），再经