维生素C也许是最重要的一种生物合成途径至今未知的小分子。最近，由加州大学洛杉矶分校（UCLA）和达特茅斯医学院致力于研究动物衰老和癌症的研究人员揭开了维生素C合成之谜的最后一层面纱。详细内容刊登于4月26日《Journal of Biological Chemistry》。
UCLA大学 Steven Clarke博士说：“我们当时正研究蠕虫中的一个有趣基因。”结果一个发现带来了另一个发现，达特茅斯医学院Charles Brenner博士说，最终“我们找到了植物合成维生素C的最后一种未知酶。”
微生素C是一种抗氧化剂和酶辅助因子，人体没有合成维生素C的功能，需要从膳食特别是从植物中获取。1998年曾有人提出过一种植物合成维生素C的途径的假说，从那时起假说中的大部分内容都逐步被证实，但所提出的从葡萄糖到维生素C的十步合成法的第七步的关键基因一直没有出现。
工作最初是Clarke实验室研究人员Tara Gomez在模式生物线虫中研究这种基因的作用，基因序列提示此基因属于一种在癌症中会发生变化的基因家族——HIT基因家族，Brenner正在达特茅斯研究的基因家族。于是两个实验室合作，结果发现这种蠕虫基因与拟南芥VTC2基因非常相似。之前研究发现，VTC2基因发生突变与维生素C含量低有关。因此研究目标锁定在VTC2蛋白产物与维生素C合成之间的关系。
由Brenner和Clarke带领的研究小组，在试管中重现了维生素C合成的神奇七步骤，一个被称为第一关键步骤的反应。他们将前六步反应与葡萄糖形成各种细胞成分的多种可能路线联系起来。一旦第六步的反应产物GDP-L-葡萄糖可以退出标记VTC2的出口，原子即开始重新组装形成维生素C，其它副产物很少。剩下的三个步骤，虽然道路曲折但没有岔口，也没有回转。
UCLA博士后Carole Linster在细菌中表达并分离纯化出植物VTC2酶，在准备好GDP-L-葡萄糖后，研究人员发现VTC2是维生素C合成的第七步反应的关键。
因为酶催化的是代表生物调节位点的第一关键步骤，研究人员希望他们的发现能为提高植物维生素C含量带来新的策略，他们认为还需要继续研究VTC2相关基因在动物体内的作用以及这些相关基因与衰老和癌症的关系。
原始出处:
J. Biol. Chem, 10.1074/jbc.M702094200
Submitted on March 9, 2007
Revised on April 25, 2007
Accepted on April 26, 2007
Arabidopsis VTC2 encodes a GDP-L-galactose phosphorylase, the last unknown enzyme in the Smirnoff-Wheeler pathway to ascorbic acid in plants
Carole L. Linster, Tara A. Gomez, Kathryn C. Christensen, Lital N. Adler, Brian D. Young, Charles Brenner, and Steven G. Clarke
Chemistry and Biochemistry, UCLA, Los Angeles, CA 90095-1569
Corresponding Author: clarke@mbi.ucla.edu
Abstract
The first committed step in the biosynthesis of L-ascorbate from D-glucose in plants requires conversion of GDP-L-galactose to L-galactose 1-phosphate by a previously unidentified enzyme. Here we show that the protein encoded by VTC2, a gene mutated in vitamin C-deficient Arabidopsis thaliana strains, is a member of the GalT/Apa1 branch of the histidine triad protein superfamily that catalyzes the conversion of GDP-L-galactose to L-galactose 1-phosphate in a reaction that consumes inorganic phosphate and produces GDP. In characterizing recombinant VTC2 from Arabidopsis thaliana as a specific GDP-L-galactose/GDP-D-glucose phosphorylase, we conclude that enzymes catalyzing each of the ten steps of the Smirnoff-Wheeler pathway from glucose to ascorbate have been identified. Finally, we identify VTC2 homologs in plants, invertebrates, and vertebrates, suggesting that a similar reaction is used widely in nature.
