β-脱卤酶的基因克隆表达及其酶学性质

根据GenBank中的序列设计引物,克隆芽孢杆菌中的β-脱卤酶基因(命名为bhd)。以pET30a(+)为载体、Escherichia coli BL21(DE3)-CondonPlus为宿主菌,实现了bhd的高效表达。使用HisTrapTMFF亲和层析柱纯化重组β-脱卤酶,分子量约为23.1 kD。酶学性质研究表明,纯化的重组β-脱卤酶水解3-氯丙酸制备3-羟基丙酸的最适反应体系为30°C,100 mmol/L,pH 7.0的磷酸钠缓冲液。在最适反应条件下,重组β-脱卤酶的比活为16.2 U/mg,Km和Vmax分别为3.26μmol/L和17.86 mmol/(min.g protein)。在最适反应条件下,以10 mmol/L 3-氯丙酸为底物,反应36 h的转化率在93%以上。     

R-2-卤代酸脱卤酶的同源模建及底物对映体选择性研究

对来自假单胞菌ZJU26中的R-2-卤代酸脱卤酶(DehI-R)进行同源模建,分析其与底物的相互作用,为解析酶的底物对映体选择性提供理论依据.采用Sybyl中的APM模块首次构建并优化了R-2-卤代酸脱卤酶的三维结构,并用Procheck 验证结构模型的合理性.使用Suflex-Docking模块将结构模型与底物分别进行对接,分析相互之间的作用.序列比对结果显示,R-2-卤代酸脱卤酶与恶臭假单胞菌PP3中DehI的相似性达23.71％.Deh-R模建后的结构与模板很好的吻合.模型比对分析DehI-R中参与催化的残基,除Asn2.03外大部分都比较保守.分子对接结果表明,R-2-氯丙酸和S-2-氯丙酸都可以结合到活性位点上,决定其选择性的是值点Asn203,在RS-2-卤代酸脱卤酶所对应位点的残基为Ala,相比之下,Aan具备较大的空间位阻,从而阻止了S-2-氯丙酸的反应.利用Sybyl中的Biopolymer模块对R-2-卤代酸脱卤酶中的Asn203突变成具有不同空间位阻的Ala、Gly和Gln.突变酶与底物对接结果进一步证实了Asn203位点对R-2-卤代酸脱卤酶的底物对映体选择性作用.     

S-2-氯丙酸脱卤酶的定向进化及其应用

为提高S-2-氯丙酸脱卤酶的活力,通过易错PCR的方法将源于假单胞菌(Pseudomonas sp.CGMCC 3267)的脱卤酶(DehII)进行定向进化,进化酶DehII-B2的比活提高3.9倍。同源模建两者的三维结构,并与底物进行分子对接。结果表明,突变位点为A7I,进化酶DehII-B2的结合能比原始酶降低了1.4kcal/mol,活性中心Asp10与底物α碳原子的距离缩短了0.321 6nm,因而加快了酶反应速率、提高了酶比活。目前,该酶的比活高于实验室已得酶。与原始酶相比,其最适温度和热稳定性略有增加,最适pH和pH稳定性没有明显变化。对该酶的应用做了初步的探索,结果表明在40℃,60mmol/L底物浓度下反应10h,转化率达到49.6%,ees>99.9%,因此该酶有一定的应用价值。     

R-2-氯丙酸脱卤酶的定向进化

通过易错PCR手段将R-2-氯丙酸脱卤酶定向进化,并使用基于Cl-浓度显色反应的高通量筛选得到有效突变子库,发现突变子DehDIV-G2和DehDIV-E7的酶比活力分别提高25.2%和38.7%。通过SYBYL对酶与底物进行分子对接显示,DehDIV-G2的活化能下降0.961 4 kJ/mol,DehDIV-E7的活化能下降2.549 8 kJ/mol。由于酶和底物R-2-氯丙酸的活化能下降,亲和能力提高,从而提高酶的比活力。     

α-氯丙酸脱卤酶发酵条件研究

以从厌氧污泥中分离筛选获得的对α-氯丙酸有高效脱卤能力的微生物菌株W20为出发菌株,对其发酵生产脱卤酶的工艺进行了研究。其产脱卤酶培养基组成为:葡萄糖20.0 g/L,尿素1.0 g/L,酵母膏0.5 g/L,Na2HPO4.12H2O 3.2 g/L,KH2PO41.5 g/L,无水MgSO40.098 g/L,微量元素液10 mL/L,维生素溶液5.0 mL/L。产酶条件为:接种量10%,培养基初始pH7.0,培养温度30℃,装液量80 mL/250 mL摇瓶,摇床转速180 r/min。在以上获得的培养基和培养条件下培养48 h后测酶活,脱卤酶活力达到8.76 U/g干菌体,比在原始条件下提高约10倍。     

非水相中脂肪酶催化甘油三酯转酯反应动力学

本文研究了脂肪酶在己烷中催化甘油三丁酸酯与硬脂酸之间的转酯反应动力学。转酯反应分为二个连续的反应步骤:由酯生成的酰基酶复合物的水解和由酸生成的酰基酶复合物的醇解,整个反应符合乒乓反应机制,动力学参数为:K_m(酯)=3.2×10~(-2)mol/L,K_m(酸)=6.9×10~(-2)mol/L,V_m=1.7×10~(-4)mol/L·min。     

产酸丙酸杆菌FS1171产丙酸发酵动力学研究

对产酸丙酸杆菌（Propionibacterium acidogenes）FS1171产丙酸的分批发酵动力学进行研究,基于经典发酵动力学模型（Logistic、Luedeking-Piret、Dose-Resp方程）及Origin软件优选模型（Boltzmann方程）两种方法分别构建丙酸发酵过程中菌体生长、丙酸合成及底物甘油消耗随时间变化的动力学模型,软件分析表明,经典发酵动力学构建的模型拟合度整体不如Boltzmann方程构建的动力学模型,但前者所构建的3个动力学模型之间有较好的关联性,两种方法构建的模型拟合值和实验值能较好的吻合,说明所构建的产酸丙酸杆菌的发酵动力学能较好地反应丙酸杆菌的发酵过程,为优化发酵过程和工业上放大生产丙酸提供参考。     

天冬酰胺酶及PEG_2-天冬酰胺酶对L-天冬酰胺、谷氨酰胺亲和性的研究

本文报导了天冬酰胺酶及PEG_2-天冬酰胺酶对废物L-天冬酰胺、谷氨酰胺亲和性的研究,结果表明:PEG_2-天冬酰胺酶对谷氨酰胺的亲和性明显强于天冬酰胺酶(Km值分别为7.35×10~(-3)mol/L和7.14×10~(-2)mol/L),对天冬酰胺的亲和性略强于天冬酰胺酶(Km值分别为2.9×10~(-5)mol/L和4.0×10~(-5)mol/L)。天冬酰胺酶和PEG_2-天冬酰胺酶的CD光谱表明:天冬酰胺和谷氨酰胺对天冬酰胺酶和PEG_2-天冬酰胺酶的构象影响较大,但天冬酰胺酶和PEG_2-天冬酰胺酶的构象变化趋势有明显的不同。     

来自假单胞菌ZJU26的R-2-氯丙酸脱卤酶的手性识别过程研究

立体选择性是2-卤代酸脱卤酶最重要的性质之一,但目前其手性识别过程尚不明确,对其进行研究和解析具有重要意义。以来自假单胞菌ZJU26的R-2-氯丙酸脱卤酶dehDIV-R为模型,研究了R-2-卤代酸脱卤酶的手性识别过程。首先通过测定反应产物的构型,确定dehDIV-R催化底物为S_N2反应。通过Discovery Studio 3.0对dehDIV-R进行同源模建及底物分子对接,由对接结果和序列比对确定dehDIV-R立体选择性的关键位点Asn236,预测dehDIV-R的立体选择性与反应时底物到达反应位置的空间位阻密切相关。对dehDIV-R进行虚拟突变,将Asn236位点突变成具有不同空间位阻的残基Ala和Ser,并分别与底物分子进行分子对接,预测突变酶的立体选择性。根据预测结果,对Asn236氨基酸残基进行定点突变,发现在Asn236突变为Ala后的A1酶显示出对RS底物的活力;在Asn236突变为Ser后的S1酶显示出与原始酶相反的立体选择性,实现了立体选择性的反转。与模型的预测结果相符,证明了模型的合理性。     

心肌d_1-肾上腺素受体激动对豚鼠心室乳头肌的影响

用α-受体激动剂新福林(5.0×10~(-6)mol/L)激动豚鼠心室乳头肌α-受体,观察乳头肌跨膜动作电位和收缩力的变化,并用α_1-受体阻断剂哌唑嗪(5.0×10~(-7)mol/L)和α_2-受体阻断剂育亨宾(5.0×10~(-7)mol/L)来判别何种α-受体亚型参与。实验中,β-受体阻断剂心得安(1.0×10~(-6)mol/L)始终存在。实验结果表明心肌α_1-受体激动使(1) 豚鼠心室乳头肌收缩力增强;(2) 收缩峰时间延长;舒张期不变;(3) 快反应动作电位时程延长;(4) 慢反应动作电位零相最大除极速率增加。提示,心肌α_1-受体激动的电生理和正性变力效应的离子机制可能是促进慢内向离子流,使Ca~(2 )内流增加。     

甾类雌激素叠氮化物与雌二醇17β-脱氢酶的激光亲和反应

以雌酮为原料,经过硝化、还原、重氮化及叠氮化钠处理,得到2-叠氮雌酮、4-叠氮雌酮、2-叠氮雌二醇和4-叠氮雌二醇。本文测定这四种叠氮衍生物作为雌二醇17β-脱氢酶底物的表观条件K_m依次为;1.75×10~(-4)mol/L、2.37×10~(-4)mol/L、1.39×10~(-4)mol/L、1.97×10~(-4)mol/L。在280nm波长激光照射下,它们均使雌二醇17β-脱氢酶失活,并遵循准一级动力学规律。如果这类亲和反应发生在雌激素依赖性肿瘤细胞内的雌激素酶或受体上,使酶或受体失去活性而不能发挥其正常的生理功能,可能会抑制肿瘤细胞的生长。用320nm波长激光照射时,四种化合物都没有使酶失活的作用。     

蛹虫草菌胞外多糖发酵及其发酵动力学

蛹虫草菌(Cordyceps militaris)胞外多糖(EPS)的发酵过程和发酵动力学进行了研究。基于Logitic方程和Luedeking-Piret方程,得到了描述发酵过程的动力学数学模型和模型参数,同时对实验数据与模型进行了验证比较。模型计算与实验结果拟合良好,模型正确地反应了蛹虫草菌胞外多糖的发酵过程及其动力学机制。     

赤小豆抑制剂对胰蛋白酶不可逆抑制作用的动力学探讨

本文从中药赤小豆(Phaseolus Calcaratus,Roxb)中分离出一种胰蛋白酶抑制剂。通过一系列酶促反应动力学的研究表明,赤小豆抑制剂对胰蛋白酶有较强的不可逆竞争性抑制作用。其Km和ki值分别为1.43×10~(-3)mmol/L和2.4×10~(-6)mmol/L。     

X射线衍射晶体法解析脱卤酶DehDIV-R结构的研究

R-2-卤代酸脱卤酶能立体选择性水解R-2-卤代酸。解析酶的单晶结构对提高酶的选择性和活性提供了直接的结构指导,是目前酶结构领域研究的前沿。以实验室前期得到的来自假单胞菌ZJU26的R-2-氯丙酸脱卤酶(Deh DIV-R)为研究对象,采用X射线衍射晶体法进行结构解析。采用pp SUMO载体融合表达Deh DIV-R蛋白,依次通过Ni-NTA亲和层析、透析酶切、二次NiNTA亲和层析以及凝胶过滤层析纯化得到单一条带,且均一性好的蛋白。接着对结晶条件进行初筛与优化,得到的最佳结晶条件为0.1mol/L HEPES p H 7,12%PEG 6 000,0.2mol/L Mg Cl2,8mmol/L CHAPS。晶体在上海同步辐射光源BL18U1线站上收集衍射数据,采用分子置换法成功解析获得了分辨率为2.35的Deh DIV-R的晶体结构。Ramachandran图表明98.02%的氨基酸位于最适区,证明了该结构的合理性。Deh DIV-R的纯化、结晶以及结构解析为进一步深入了解其结构和功能奠定了基础。     

啤酒糟固态发酵产β-葡萄糖苷酶的研究

利用啤酒糟为培养基对黑曲霉固态发酵产β-葡萄糖苷酶的工艺条件进行了优化和动力学研究。单因素试验表明,最适产酶温度、料液比和接种量分别为30℃、1∶5(啤酒糟∶水,g∶mL)和10%(mL/g);利用L9(34)正交试验优化反应条件,结果表明,在25℃,初始料水比为1:5,接种量10%的条件下,培养4d,β-葡萄糖苷酶的酶活可达10.85U/g。动力学研究表明,β-葡萄糖苷酶在96h进入产酶的高峰期,120h达到酶活最大值。     

蔗糖-葡萄糖双功能酶传感器的研究

结合蔗糖转化酶(INV)酶管与葡萄糖氧化酶(GOD)-葡萄糖变旋酶(MUT)双酶电极构成一种新的蔗糖传感器。该传感器可以分别用于蔗糖及葡萄糖的测定。蔗糖经酶管作用产生α-D-葡萄糖,再用COD-MUT双酶电极定糖。若是样品中蔗糖和葡萄糖共存,比较样品流经不同路径(Ws和Wg)时传感器的响应值,可以排除葡萄糖对蔗糖测定的干扰。传感器的最适pH和温度范围分别为:5.0—6.5和30—40℃。在稳态法实验中,传感器的线性范围为:2.5×10~(-4)—5×10~(-3)mol/L。传感器的重复性很好,CV<1％。该传感器在用于测定发酵培养基(含葡萄糖)的蔗糖含量,平均回收率为97.9％。传感器与糖度计法测定的相关系数为0.997。传感器至少可以稳定使用8天以上。     

次氯酸与不饱和脂肪酸氧化机制和转化产物的理论研究

摘要 目的：揭示次氯酸与不饱和脂肪酸的氧化反应机制及转化产物。方法：运用Gaussian 16软件包,采用密度泛函方法M06-2X(D3),结合6-31+G(d)基组,在SMD液相水模型水平下进行计算。结果：次氯酸与单不饱和脂肪酸油酸的氧化反应是先形成氯鎓离子中间体,氯鎓离子再与水分子反应生成氯醇,第一步氯鎓离子的形成是控速步骤,其反应活化自由能~8 kcal/mol。环氧化合物和短链的醛是两种转化产物,前者由氯醇脱氯化氢而来,而后者由环氧化合物和氯醇通过系列与次氯酸根的反应而得到,生成它们的控速步骤的反应活化自由能分别为23 和24 kcal/mol。选取两个乙基为取代基的乙烯为油酸模型,其与次氯酸反应的活化自由能仅比油酸高1 kcal/mol。计算得到次氯酸与亚油酸、顺-9,反-11 亚油酸、梓树酸和花生四烯酸模型氧化反应生成氯醇的活化自由能分别是~10、13、16和14 kcal/mol。结论：氯鎓离子中间体机制是次氯酸与不饱和脂肪酸氧化反应的主要机制,反应的活化自由能通常低于15 kcal/mol,意味着此氧化反应动力学上容易发生。氧化产物氯醇能转化为环氧化合物和短链的醛,但活化自由能较高,约23和24 kcal/mol。选取距离双键3个碳以内的结构为不饱和脂肪酸模型,它能够很好地反映不饱和脂肪酸的反应活性。     

脱卤酶化学修饰的研究

脱卤酶是催化α-卤酸转化为α-羟基酸的酶。本文用各种化学修饰剂对脱卤酶YL、109和H-2进行化学修饰。实验结果表明作用于丝氨酸、赖氨酸、色氨酸残基的试剂对酶活无明显影响,而作用于组氨酸、精氨酸和带羧基氨基酸残基的试剂使酶活降低。底物对化学修饰剂有保护作用。组氨酸、精氨酸和带羧基氨基酸(答氨酸或天冬氨酸)残基为脱卤酶活力所必需。     

慢性心力衰竭大鼠主动脉舒缩功能的变化及其机制

为探讨心力衰竭诱导的血管舒缩功能紊乱的相关机制,本实验对心梗后大鼠慢性心力衰竭(chronic heart failure,CHF)模型胸主动脉血管环的舒缩功能变化及可能的病理学机制进行了研究。将Sprague-Dawley大鼠随机分为两组:假手术(sham)组和慢性心衰(CHF)组。通过冠脉结扎法制作大鼠CHF模型。手术10周后,检测大鼠血流动力学指标及相关参数,之后迅速取出心脏并称重,TTC染色法检测心梗面积。制备大鼠胸主动脉环,利用敏感的肌张力描记技术,比较sham组和CHF组胸主动脉环的舒缩功能,观察血管环对KCl、CaCl2、苯肾上腺素(phenyle phrine,PE)和咖啡因(caffeine)的收缩反应以及对乙酰胆碱(acetylcholine,ACh)的舒张反应。并进一步研究一氧化氮合酶(nitricoxide synthase,NOS)抑制剂N-硝基-L-精氨酸甲酯(N-nitrl-L-arginine methylester,L-NAME)和非选择性环氧合酶(cyclooxy genase,COX)抑制剂吲哚美辛(indomethacin,Indo)对两组胸主动脉环ACh的反应曲线的影响。结果显示:(1)与sham组相比,CHF组大鼠胸主动脉环对血管收缩剂KCl(5～100mmol/L)和PE(1×10-8～3×10-4mol/L)的反应性明显提高,对血管舒张剂ACh(1×10-12～1×10-4mol/L)的反应性显著性降低(P0.01,P0.05);(2)L-NAME(1mmol/L)预处理后,CHF组血管对ACh(1×10-7～1×10-4mol/L)介导的内皮依赖性收缩明显增强(P0.05),加入Indo(10μmol/L)后该现象消失;(3)与Indo未处理组相比,Indo(10μmol/L)预处理后,CHF组血管对ACh(1×10-12～1×10-4mol/L)介导的舒张反应明显增强(P0.05);(4)在无钙K-H液中,与sham组相比,CHF组血管对CaCl2(1×10-4～3×10-2mol/L)介导的钙依赖性收缩曲线明显左移(P0.05);caffeine(30mmol/L)诱导的血管收缩未见显著性变化。以上结果表明,CHF大鼠的胸主动脉血管环收缩异常与内皮功能障碍有关,其机制可能是通过血管内皮细胞COX途径提高内皮收缩因子,和(或)通过电压依赖性钙通道增加外钙流入引起血管收缩性能提高。     

胍变性肌酸激酶复性复活过程中构象与活力的比较研究

本文讨论了经3M盐酸胍变性的兔肌肌酸激酶复性和复活的动力学过程,对二者进行了比较,以期从量的关系上研究酶的构象与催化活力之间的关系。从萤光和紫外差吸收光谱的变化看,复性过程基本上是变性过程的逆转。变性肌酸激酶复性遵循一级反应方程,以萤光强度变化为标志的速度常数k=2.2×10~(-3)秒~(-1)。酶复活过程却表明由两个一级反应所组成,其速度常数分别为k_1=0.97×10~(-3)秒~(-1),k_2=0.17×10~(-3)秒~(-1)。可见构象变化速度与复活过程中较快的反应速度相近。这说明在反映色氨酸及酪氨酸微环境的构象变化基本完成之后,活力恢复的过程还没有终结。可以认为兔肌肌酸激酶的构象与活力密切相关,酶的构象完整是催化活力的基础。