L-精氨酸生物合成的代谢流量分析

建立并完善了谷氨酸棒杆菌GWY020及其2个逐步叠加不同遗传标记的突变株HUI821和GUI089合成L-精氨酸的中心代谢网络。分别测定了它们在特定培养时段(50 h~52 h)L-精氨酸等代谢物的胞外浓度, 由此计算这一时段这些代谢物在发酵液中积累(或消耗)的速率, 分别作出这3株菌在拟稳态下的代谢流量分布图, 进而研究育种过程中不同遗传标记的叠加对代谢网络中L-精氨酸合成流量分布的影响。结果表明遗传标记的引入使流量分配发生了重大变化, 节点处的流量分配朝着有利于L-精氨酸合成的方向改变。从代谢流量分析角度上, 证明结构类似物抗性和敏感性突变是代谢流导向和设计育种的有效手段, 代谢流量分析将成为设计育种的提供新思路。     

昆虫精氨酸激酶的研究进展

精氨酸激酶(arginine kinase,AK)是广泛分布于无脊椎动物组织内的磷酸原激酶,在能量代谢方面起着关键性作用,与昆虫和其他无脊椎动物的一系列重要生命活动密切相关。本文从组织化学和结构特点、cDNA序列特征和表达、生理学和生物学功能3个方面概述了昆虫精氨酸激酶的研究进展,探讨了未来的主要研究领域。     

精氨酸激酶研究进展

能量代谢是生物体重要的生命活动之一。精氨酸激酶广泛分布于低等与高等无脊椎动物中,现已经在直翅目、蜚蠊目、鞘翅目、鳞翅目、双翅目、膜翅目等多种昆虫中得到证实,是无脊椎动物中能量代谢的重要酶之一。随着研究的深入,精氨酸激酶的应用前景逐渐显现。对无脊椎动物体内精氨酸激酶的理化性质、表达规律及应用前景等方面的研究进展进行了综述,并提出了一些建议,以期为精氨酸激酶今后的研究做铺垫。     

L-精氨酸生物合成机制及其代谢工程育种研究进展

L-精氨酸是人体半必需的氨基酸,在生命代谢过程中起着非常重要的作用,且具有广泛的应用价值及市场需求。目前,L-精氨酸主要采用微生物发酵法进行生产,为了提高L-精氨酸的产量和稳定性,最有效的方法是优化L-精氨酸生产菌株,通过代谢工程改造微生物菌株有望达到这一目的。本文分析了微生物中L-精氨酸的代谢途径和调控机制,并综述了构建高产L-精氨酸的代谢工程策略。此外,展望了菌株稳定性和底物扩展利用的未来研究方向。     

检测瓜氨酸和非对称二甲基精氨酸的化学发光方法

非对称二甲基精氨酸（ADMA）是内源性一氧化氮合酶抑制剂,被公认是一种与心血管疾病、糖尿病、性功能障碍和肾功能衰竭等多种疾病密切相关的危险因子. 本文通过化学发光法检测瓜氨酸或ADMA经鸟氨酸氨基甲酰转移酶（ArcB）和氨基甲酰磷酸激酶（ArcC）偶联生成的ATP,并对该方法检测的灵敏度和动态范围进行了初步评价.1）从绿脓杆菌中克隆了鸟氨酸氨基甲酰转移酶和氨基甲酰磷酸激酶,转化大肠杆菌实现高效可溶性表达,用镍柱亲和纯化得到融合蛋白,TLC薄层层析法定性和测氨法定量验证了融合蛋白活性.2）用化学发光法检测了瓜氨酸或ADMA经相应酶偶联反应后的产物ATP,并且对实验进行了优化,结果表明两者都能在偶联酶作用下催化释放ATP,相应的底物浓度检测下限为01 μmol/L,检测结果接近正常生理血清中ADMA的浓度,且远低于正常生理血清中瓜氨酸浓度. 用正常尿液样品检测结果表明,该方法可行,为下一步血清和血浆样品的检测奠定了基础.     

精氨酸激酶蛋白及分子生物学的研究进展

在无脊椎动物体内,精氨酸激酶(arginine kinase)在能量代谢过程中发挥着重要的作用.随着研究的深入,越来越多的数据表明,精氨酸激酶的作用不仅限于提供和维持能量的平衡,而且对生命活动的调控起到重要作用.综述无脊椎动物体内精氨酸激酶的进化历程、蛋白特性、特异表达及生物学功能等方面的研究进展,为深入研究无脊椎动物的抗性调控机制提供必要的参考.此外,对无脊椎动物精氨酸激酶的重要性和研究中存在的问题进行讨论.     

生物合成聚乳酸研究进展

聚乳酸（polylactic acid, PLA）是以乳酸为原料聚合而成的非天然生物可降解塑料;具有优良的生物降解性;是碳达峰、碳中和背景下传统石油基塑料的重要替代品之一。作为典型的碳中和材料;PLA正逐步成为国民经济和社会发展所需的基础性大宗原材料。目前;PLA主要通过生物发酵与化学聚合相结合的工艺生产;生产过程复杂;成本较高;且存在毒性物质残留的隐患。因此;更加绿色便捷的生产方法开发成为PLA合成领域的关注热点。随着合成生物学、蛋白质工程和代谢工程的快速发展;PLA全生物合成关键酶被逐渐挖掘和改造;PLA全生物合成路径被设计和组装;以具有工业化属性的微生物为底盘构建一步合成PLA的细胞工厂成为现实;为PLA的绿色合成提供了新的解决方案。然而;生物合成法面临PLA产量低、产品性能差等问题;难以满足工业化生产的要求。因此;提高PLA生物合成效率和改善产品性能成为PLA生物合成技术开发的重点。本文首先对PLA及其合成方法进行了介绍;并系统分析了化学合成法与生物合成法各自的优势和不足;随后;总结了PLA生物合成的途径和关键酶;着重从蛋白质工程和代谢工程两个方面归纳了PLA生物合成的调控策略;最后;对PLA生物合成技术升级发展中面临的关键挑战和未来研究趋势进行了系统的分析和展望;旨在为更高效、更绿色的PLA生物合成系统的设计和开发提供有益参考。     

生物酶法合成L-精氨酸衍生物的研究进展

L-精氨酸是一种碱性氨基酸,具有多样化的官能团,是合成多种有用化合物的前体,其衍生物广泛应用于医疗、食品和化妆品等领域。L-精氨酸衍生物的合成方法有化学法、发酵法和酶法。在当前绿色经济和可持续发展的背景下,对比各种生产方法,生物酶法合成L-精氨酸衍生物具有明显优势。因此本文重点介绍了L-精氨酸衍生化的典型产品和合成技术,并介绍了生物酶法合成L-精氨酸衍生物未来可能的发展方向。     

三萜皂苷生物合成途径研究进展

三萜皂苷是一类重要的植物次生代谢产物,在体外具有抗癌、抗病毒、降低胆固醇等药理学作用。由于三萜皂苷生物合成途径中的关键酶在细胞中的表达水平较低,决定了其在植物中的含量低,因而对其生物合成途径的探讨具有重要的现实意义和应用价值。     

原核生物的NHEJ修复途径

DNA双链断裂(DSBs)是严重的DNA损伤形式之一,生物体对DSBs的修复可通过同源重组(HR)或非同源末端连接途径(NHEJ)进行。长期以来,人们普遍认为HR是细菌DSBs修复的惟一途径,但在分支杆菌和其它原核生物体内NHEJ途径的发现,使这一观念得以颠覆。最近的研究表明,细菌NHEJ修复系统是一个双组分系统,包含一个多功能的DNA连接酶(LigD)和DNA末端结合蛋白Ku,具有DSBs修复所需的断裂末段识别、末端加工和连接活性。重点综述细菌NHEJ修复系统的组成、结构以及生理功能。     

蜡酯合成途径及关键酶的研究进展

蜡酯对于生物的生命活动具有重要意义,研究表明植物和动物的蜡酯合成存在保守途径。即脂酰辅酶A（fatty acyl-CoA）在脂酰辅酶A还原酶（fatty acyl-CoAreductase,FAR）的作用下还原成脂肪醇,脂肪醇和脂酰辅酶A在蜡酯合酶（wax synthase,WS）的作用下生成酯,FAR和WS是该途径的关键酶,这两个酶的结构和功能在不同物种之间表现出很大差异,目前对于这两个酶缺乏系统的归纳分析。该文综述了蜡酯合成途径及FAR和WS的序列特征、生化特性及参与的生理功能,分析了这两种酶相关研究存在的问题,旨在为昆虫的蜡酯合成研究提供参考。     

L-精氨酸-L-焦谷氨酸的应用及合成

L-精氨酸应用很广泛,但受到溶解性差及味感差的限制,其应用领域无法再拓宽。与L-焦谷氨酸配伍,制成L-精氨酸-L-焦谷氨酸复合盐,可应用在医疗、保健、化妆品等行业,并可使得单体的精氨酸和焦谷氨酸的应用功效增强。     

Arginine Catabolism and the Arginine Succinyltransferase Pathway in Escherichia coli

Arginine catabolism produces ammonia without transferring nitrogen to another compound, yet the only known pathway of arginine catabolism in Escherichia coli (through arginine decarboxylase) does not produce ammonia. Our aims were to find the ammonia-producing pathway of arginine catabolism in E. coli and to examine its function. We showed that the only previously described pathway of arginine catabolism, which does not produce ammonia, accounted for only 3% of the arginine consumed. A search for another arginine catabolic pathway led to discovery of the ammonia-producing arginine succinyltransferase (AST) pathway in E. coli. Nitrogen limitation induced this pathway in both E. coli and Klebsiella aerogenes, but the mechanisms of activation clearly differed in these two organisms. We identified the E. coli gene for succinylornithine aminotransferase, the third enzyme of the AST pathway, which appears to be the first of an astCADBE operon. Its disruption prevented arginine catabolism, impaired ornithine utilization, and affected the synthesis of all the enzymes of the AST pathway. Disruption of astB eliminated succinylarginine dihydrolase activity and prevented arginine utilization but did not impair ornithine catabolism. Overproduction of AST enzymes resulted in faster growth with arginine and aspartate. We conclude that the AST pathway is necessary for aerobic arginine catabolism in E. coli and that at least one enzyme of this pathway contributes to ornithine catabolism.     

组蛋白精氨酸甲基化与斑马鱼早期发育

发育是由基因的特定时空表达模式来调控的,其表观遗传机制已越来越受到关注。组蛋白精氨酸甲基化是一种重要的翻译后修饰,由蛋白质精氨酸甲基化酶催化产生,对染色体的结构与功能具有重要调控作用。不同位点的精氨酸甲基化与其相邻位点的翻译后修饰具有复杂的对话机制,并可招募或阻碍相关效应分子的结合,进而导致转录激活或抑制。斑马鱼作为一种重要的发育生物学研究模式动物,已为蛋白质精氨酸甲基化酶在早期发育过程中的生理功能的研究提供了大量资料。该文对组蛋白精氨酸甲基化的产生、对话调控机制及其对斑马鱼早期发育调控功能的研究进行综述。     

Notch信号通路与生殖干细胞研究进展

Notch信号通路是一个在进化中高度保守的信号通道,具有调控细胞增殖、分化及凋亡的作用。近年来,随着研究的不断深入,发现Notch信号通路与生殖干细胞的增殖分化及干细胞微环境的作用机理密切关联,Notch信号通路在生殖系统发育及疾病治疗中的作用机制逐渐引起人们的广泛关注。该文综合论述了Notch信号通路的生理特性及功能,重点阐述Notch信号通路在精原干细胞、卵巢生殖干细胞及生殖干细胞微环境系统中的调控机制。     

Measurement of Arginine Carboxypeptidase-Generating Activity of Adult Plasma

Arginine carboxypeptidase (CPR) is a novel carboxypeptidase which was first described by Campbell and Okada. CPR is generated from a stable precursor of CPR (proCPR) during coagulation or under other circumstances and is promptly inactivated at 37 C. Therefore, it is not easy to determine CPR in blood samples. Since proCPR can be separated from the other basic carboxypeptidase (carboxypeptidase N; CPN) by passing plasma through DEAE gel, we have established a method to determine the amount of proCPR after converting it to active CPR by trypsin treatment. We first separated the proCPR from CPN using a filter cup tube (FC tube) packed with DEAE Sephadex, and measured activity after conversion of the enzyme to its active form using trypsin. With this method, no significant decrease in proCPR was noted in the plasma of patients including those with rheumatoid arthritis (RA), although CPR activity in fresh sera has been reported to be decreased. This discrepancy suggests that proCPR is not depleted in most patient sera, but that the level of activity of the enzyme which converts proCPR into active CPR may be compromised in RA patients.     

Participation of Mevalonate in the Biosynthetic Pathway of Ipomeamarone

1. The incorporation of mevalonate-2-¹⁴C into ipomeamarone in sweet potato root tissue infected by Ceratocystis fimbriata was demonstrated, but the rate was low when compared with acetate-2-¹⁴C. No dilution effect of mevalonate was noted during the incorporation of acetate-2-¹⁴C into ipomeamarone. This is very likely to result from the passive transfer of mevalonate into the cells.

2. No dilution effect of acetate during the incorporation of mevalonate-2-¹⁴C into ipomeamarone was noted. This indicates that mevalonate is not incorporated into ipomeamarone after its conversion to acetate.

3. Evidence for incorporation of acetate-2-¹⁴C into mevalonate was shown by the fact that the specific radioactivity of mevalonic acid benzhydrylamide was not lowered throughout repetitive crystallizations. These data also support the participation of mevalonate in ipomeamarone synthesis as an intermediate.