Abstract Here, we report a novel melanin-type pyomelanin pigment derived from Ralstonia pickettii. Melanin-pigment producing R. pickettii was screened from soil sources; its specific growth rates were observed to be 0.143 h−1 and 0.091 h−1 in LB and NB media, respectively. The highest pigment production was 90.9 ± 5.3 mg/L (1.5 mg/L/h) in M9 minimal medium supplemented with l -tyrosine and copper ions. Purified melanin pigments exhibited a distinct spectral feature of λmax at 290 nm and a 108.9 μg/mL IC50 value for ABTS radical scavenging capacity. To identify the genes involved in pigment production, the gene sequences were annotated using sequence analysis. We identified four putative 4-hydroxyphenyl pyruvate dioxygenase (HPPD)-encoding genes responsible for pyomelanin synthesis from l -tyrosine. One hppD gene was amplified and expressed in E. coil BL21(DE3) KSYH. The HPPD protein was expressed in the soluble fraction, and the recombinant E. coli strain could produce pyomelanin at levels up to 315.5 ± 12.9 mg/L (13.1 mg/L/h) in 24 h. Pyomelanin production was highly dependent on metal ions. Additionally, the gene annotation results revealed that R. pickettii could produce eumelanin through a tyrosinase dependent pathway, and the l -DOPA (L-dihydroxyphenylalanine) intermediate was observed during LC/MS analysis, suggesting that the isolated strain produced eumelanin and pyomelanin simultaneously. These findings provide valuable information regarding melanin synthesis and applications for industrial use.

中文翻译：

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使用从大肠埃希氏杆菌中分离的 4-羟基苯基丙酮酸双加氧酶异源生产 pyomelanin 生物聚合物

摘要 在这里，我们报告了一种源自 Ralstonia pickettii 的新型黑色素型 pyomelanin 色素。从土壤来源筛选出产黑色素的R.pickettii；在 LB 和 NB 培养基中，观察到其比生长率分别为 0.143 h-1 和 0.091 h-1。在补充有 l-酪氨酸和铜离子的 M9 基本培养基中，最高色素产量为 90.9 ± 5.3 mg/L (1.5 mg/L/h)。纯化的黑色素在 290 nm 处表现出明显的 λmax 光谱特征和 108.9 μg/mL 的 ABTS 自由基清除能力 IC50 值。为了鉴定参与色素产生的基因，使用序列分析对基因序列进行注释。我们确定了四个推定的 4-羟苯基丙酮酸双加氧酶 (HPPD) 编码基因，这些基因负责从 l-酪氨酸合成脓黑色素。一个 hppD 基因在大肠杆菌中被扩增和表达。线圈 BL21(DE3) KSYH。HPPD 蛋白在可溶性部分表达，重组大肠杆菌菌株可在 24 小时内产生高达 315.5 ± 12.9 mg/L (13.1 mg/L/h) 的脓黑色素。Pyomelanin 的产生高度依赖于金属离子。此外，基因注释结果显示，R.pickettii 可以通过酪氨酸酶依赖性途径产生真黑色素，并且在 LC/MS 分析过程中观察到 l-DOPA（L-二羟基苯丙氨酸）中间体，表明分离菌株同时产生真黑色素和脓黑色素。这些发现提供了有关黑色素合成和工业应用的宝贵信息。1 毫克/升/小时）在 24 小时内。Pyomelanin 的产生高度依赖于金属离子。此外，基因注释结果显示，R.pickettii 可以通过酪氨酸酶依赖性途径产生真黑色素，并且在 LC/MS 分析过程中观察到 l-DOPA（L-二羟基苯丙氨酸）中间体，表明分离菌株同时产生真黑色素和脓黑色素。这些发现提供了有关黑色素合成和工业应用的宝贵信息。1 毫克/升/小时）在 24 小时内。Pyomelanin 的产生高度依赖于金属离子。此外，基因注释结果显示，R.pickettii 可以通过酪氨酸酶依赖性途径产生真黑色素，并且在 LC/MS 分析过程中观察到 l-DOPA（L-二羟基苯丙氨酸）中间体，表明分离菌株同时产生真黑色素和脓黑色素。这些发现提供了有关黑色素合成和工业应用的宝贵信息。表明分离的菌株同时产生真黑色素和脓黑色素。这些发现提供了有关黑色素合成和工业应用的宝贵信息。表明分离的菌株同时产生真黑色素和脓黑色素。这些发现提供了有关黑色素合成和工业应用的宝贵信息。