苹果酸脱氢酶的结构及功能

苹果酸脱氢酶（MDH）可以催化苹果酸与草酰乙酸间的可逆转换,主要参与TCA循环、光合作用、C4循环等代谢途径。苹果酸脱氢酶可分为NAD-依赖性的MDFI（NAD—MDH）和NADP-依赖性的MDH（NADP—MDH）。在所有真核生物和大部分细菌中,MDH通常形成同源二聚体,在少数细菌中为四聚体。不同来源的MDH催化机制和它们的动力学性质十分类似,显示了它们具有高度的结构相似性。MDH的功能多样,包括线粒体中的能量提供和植物的活性氧代谢等。回顾了苹果酸脱氢酶在生理学、医学、农学领域的研究进展,并针对其生化特性、空间结构特点、催化机理等生物学功能的分子生物学进展进行了综述。     

番茄苹果酸脱氢酶同工酶分析

植物细胞内存在着苹果酸脱氢酶(MDH)的同工酶,催化苹果酶草酰乙酸反应。目前认为,MDH同工酶存在于不同的亚细胞结构中,参与不同的代谢途径。细胞质中的可溶性MDH与丙酮酸羧化支路相联系,与非自养性的二氧化碳固定有关;线粒体中的MDH催化三羧酸循环的一个步骤;微体中的MDH则与光呼吸或乙醛酸循环有关;而叶绿体中的MDH(其辅酶是NADP)和光合作用有关。可见MDH与植物生理代谢的多条重要途径密切相关。因此,分析MDH同工酶对于探讨植物的正常生理和病理是必要的。菠菜、玉米、小麦等植     

植物苹果酸脱氢酶研究进展

苹果酸是植物体内参与C4循环、景天酸循环等众多代谢途径的关键代谢物。苹果酸含量提高的途径主要来自植物体内合成的提高。苹果酸脱氢酶(MDH)可引起草酰乙酸盐的氧化作用以形成苹果酸盐,增加植物体内苹果酸的含量,从而显著提高植物体的耐酸性以及对铝毒的抗性。本文全面回顾了国内外对苹果酸脱氢酶(MDH)在植物生理学、生物化学、分子生物学、系统分化领域的研究进展,并针对其在植物体耐酸性机制机理研究领域所取得的研究成果进行了追溯。     

深黄被孢霉苹果酸脱氢酶基因的克隆和表达

目的通过对深黄被孢霉(Mortierella isabellina)M6-22中MDH基因的分离鉴定,为深入了解苹果酸脱氢酶(MDH)的生理特性、结构和功能奠定基础,并进一步探讨生物体中MDH的代谢作用。方法通过基因克隆的方法以深黄被孢霉的cDNA为模板,PCR扩增获得苹果酸脱氢酶基因MIMDH1。结果测序结果显示该序列长990bp,分别编码329个氨基酸。序列分析表明该序列与瓜笄霉菌(Choanephora cucurbitarum)MDH的相同性高达77%。将MIMDH1片段连接到表达载体pET32a(+)中构建重组表达质粒pET32aMIMDH1并转化至大肠埃希菌BL21中诱导表达,SDS-PAGE电泳检测在50kD左右有一条蛋白表达条带,经镍柱亲和层析纯化和酶活分析结果显示所纯化的重组蛋白酶活高达379.28U/mg。结论克隆的cDNA序列MIMDH1是一个新的苹果酸脱氢酶基因,所编码的蛋白具有MDH的活性。     

蚕氨基酸代谢之研究 Ⅳ.幼虫体液及丝腺体中的α-酮酸

Fukuda等报导在家蚕、蓖麻蚕等的体液及丝腺体中存在α-酮戊二酸、乙醛酸与草酰乙酸,但未能发现有丙酮酸存在,由于丙氨酸主要在丝腺体内生成,因此以上结果不能很好地说明丙酮酸在丙氨酸形成过程中的作用。以后,该作者以整体实验却证明丙酮酸-1-C~(14)可通过体液形成丝蛋白中的丙氨     

高粱NADP苹果酸脱氢酶的纯化及其分子特性

用Sephadex G-100柱和制备性等电聚焦电泳纯化了高梁叶片NADP苹果酸脱氢酶,得到电泳均一的酶制剂,酶比活力提高350倍。天然酶含有两个分子量为4万D的亚基。动力学研究表明Km(OAA)=31μmol/L:K_m(NADPH)=48 μmol/L;K_m(Mal)=11m mol/L:K_m(NADP)=45μmol/L。NADP为NADPH的竞争性抑制剂,抑制常数K_i=190 μmol/L。 在体外DTT为NADP苹果酸脱氢酶的激活所必需。DTT对该酶的激活受一小分子蛋白、NADP及离子强度所调节。     

沙门菌CWDMs苹果酸脱氢酶的检测

目的：了解沙门菌细菌壁缺陷突变株（CWDMs）的生物氧化及遗传特点和探讨细菌壁缺陷变异的性质与机制。方法：采用PAGE电泳法和分光光度法检测伤寒沙门菌和甲型副伤寒沙门菌及其CWDMs和伤寒沙门菌粗糙型和苹果酸脱氢酶（MDH）同工酶的活性与类型。结果：伤寒沙门菌和甲型副伤寒沙门菌的细菌型和伤寒沙门菌粗糙型经PAGE电泳可见一条MDH同工酶带,CWDMs电泳后可见两条MDH同Ⅰ酶带,在CWDMs的MDH中有一条泳动速率与细菌型及粗糙型的相同,另一条则较快。分光光度法检测证实。细菌型与粗糙型的MDH活性相似,CWDMs的MDH活性则明显较低。结论：CWDMs保留了与亲代细菌型一致的MDH和形成了一种新的MDH,并且其MDH的活性已显著降低,此特性可能与CWDMs生物氧化特性的改变有关。     

‘金冠’苹果及其优系(SGP-1)果实发育期间有机酸代谢特征比较北大核心CSCD

以‘金冠’苹果及其优系‘SGP-1’为试材,测定果实发育期间有机酸组分、含量和苹果酸代谢相关酶活性,分析它们的变化规律及相关关系,以探索苹果有机酸积累的关键时期和关键酶,揭示果实低酸成因。结果表明:(1)苹果果实发育期间,‘SGP-1’的有机酸含量显著低于‘金冠’,成熟时仅为‘金冠’的二分之一,且主要由苹果酸、奎宁酸、酒石酸和柠檬酸组成,幼果期以奎宁酸为主,成熟期以苹果酸为主。(2)‘SGP-1’的苹果酸含量显著低于‘金冠’,其在幼果期和膨大期变化规律与‘金冠’相反,且积累关键时期和快速下降期早于‘金冠’;‘SGP-1’果实其余酸组分含量变化趋势与‘金冠’基本一致,但在幼果期显著高于‘金冠’,在成熟期与‘金冠’差异不显著。(3)‘SGP-1’的苹果酸代谢相关酶活性在幼果期均显著高于‘金冠’,成熟期持平或显著低于‘金冠’;幼果期MDH活性和成熟期ME活性在两材料间变化规律相反。(4)‘SGP-1’的幼果期苹果酸积累与PEPC和VHA活性呈极显著正相关关系,而同期‘金冠’则与MDH、PEPC和VHA活性呈极显著负相关关系;‘SGP-1’膨大期苹果酸积累与MDH、PEPC活性呈极显著负相关关系,与PEPCK和VHA活性呈显著正相关关系,而同期‘金冠’则与PEPC、ME和VHP活性呈极显著或显著负相关关系;二者成熟期苹果酸积累均与MDH、PEPC、ME和VHP活性呈极显著或显著负相关关系。研究发现,‘SGP-1’是以苹果酸为主的低酸型‘金冠’苹果变异优系,对苹果酸积累起主要调控作用的酶种类和活性与‘金冠’不同,导致了‘SGP-1’的低酸品质,该研究结果为深入探索果实低酸形成机理和培育高糖低酸新品种奠定了基础。     

辣椒细胞质雄性不育系的3种同工酶分析

以辣椒细胞质雄性不育系21A及其同核异质保持系21B为试验材料,比较分析两系雄配子发育过程中酯酶（EST）、谷氨酸脱氢酶（GDH）和苹果酸脱氢酶（MDH）同工酶的表达特征。结果表明：幼叶和花蕾的EST同工酶酶谱在谱带数目和酶带强弱上存在时空表达差异,并且随着雄配子发育的进行,保持系21B从中花蕾至特大花蕾比不育系21A多1条清晰的谱带（EST3e）,其差异表达发生在细胞学上观察到的败育时期之前;在GDH同工酶中,保持系21B从大花蕾至特大花蕾比不育系多6条谱带（GDH,和GDH1／2）,酶谱差异表达时期与细胞学上观察到的败育时期一致;而在MDH同工酶中,不育系21A和保持系21B的幼叶和各级花蕾的酶谱在谱带数目和谱带强弱上均没有明显差异。     

蚕氨基酸代谢的研究——家蚕与蓖麻蚕的氨基酸和形成甘氨酸、丙氨酸的酶系比较及酮丙二酸的脱羧作用

家蚕(Bombyx mori L.)与蓖麻蚕(Samia,ricini B)的丝蛋白氨基酸含量差异甚为显著;家蚕丝含量最多的为甘氨酸(42.8％),其次为丙氨酸(32.4％);而蓖麻蚕丝则以两氨酸含量为最高(50.5％),其次为甘氨酸(27.8％)(Kirimuru等,1962)。为了阐明丝蛋白主要氨基酸的形成机制,我们曾报道了这两种蚕丝腺中,自L-天门冬氨酸与α-酮戊二酸形成丙氨酸的机制(许延森等,1964a);体液乙醛酸及丙酮酸与丝蛋白相应氨基酸的含量之     

高背银鲫、大口胭脂鱼及胭脂鲫(F1)不同组织的同工酶的表型分析

本文对高背银鲫、大口胭脂鱼及胭脂鲫（F1）不同组织的脂酶（EST）、乳酸脱氢酶（LDH）、苹果酸脱氢酶（MDH）、超氧化物歧化酶（SOD）四种酶的同工酶的表型进行了分析,结果表明：在肝脏中胭脂鲫EST多一条谱带,而在性腺中,LDH、MDH、SOD同工酶谱带,胭脂鲫与父母本均存在一定的差异。     

赤霞珠葡萄果实苹果酸生物合成关键转录因子的筛选与鉴定

该研究以宁夏贺兰山东麓酿酒葡萄种植区栽培面积最大的‘赤霞珠’为材料,在前期完成从果实形成至成熟不同发育时期的转录组测序以及关键有机酸含量测定基础上,进一步通过转录因子结合位点预测、差异表达基因分析、加权基因共表达网络关联分析(WGCNA),逐步筛选出与‘赤霞珠’果实苹果酸生物合成相关功能基因特异结合的、影响苹果酸生物合成的相应转录因子,并对其进行qRT PCR验证,以揭示这些关键功能基因及其关键转录因子在葡萄不同种植区、果实不同发育时期存在的相互调控作用机制,为以后培育优质酿酒葡萄提供新的理论依据与思路。结果表明：(1)GC/MS分析发现, ‘赤霞珠’果实在4个发育时期的延胡索酸和苹果酸含量变化趋势基本一致,两种酸含量均从果实硬果期到绿果期逐步升至最高(3.63和626.53 μg/g),之后缓慢下降,经转色期到成熟期后逐渐降至最低(2.14和244.26 μg/g),而草酰乙酸的变化趋势却相反,在硬果期含量最高(315.54 μg/g),经绿果期、转色期到成熟期逐渐降至最低值(126.11 μg/g)。(2)‘赤霞珠’果实发育时期样本转录组测序共获得可能与苹果酸生物合成途径12种功能基因结合的转录因子6 411个,其中延胡索酸水化酶(FH)的3个功能基因有86个转录因子,苹果酸脱氢酶(MDH)的10个功能基因有717个转录因子。(3)转录组测序数据及其与有机酸含量WGCNA关联结果的Veen分析确定了‘赤霞珠’果实成熟过程中与苹果酸生物合成相关度最高的3个FH基因(VIT_14s0060g01700、VIT_13s0019g03330、VIT_07s0005g00880)、2个MDH基因(VIT_10s0003g01000、VIT_13s0019g05250)及相应的18个关键转录因子。(4)qRT PCR验证及相关性分析表明, FH基因VIT_13s0019g03330与其转录因子VIT_01s0011g06200、VIT_08s0056g01230以及MDH基因VIT_13s0019g05250与其转录因子VIT_06s0004g04960、VIT_10s0003g02070的表达水平与苹果酸的积累存在显著正相关关系,推测这4个关键转录因子可能通过调控功能基因的转录,综合影响‘赤霞珠’果实苹果酸的生物合成。     

家蚕前部丝腺特异表皮蛋白Bm11721的鉴定及表达

家蚕的丝腺是其丝蛋白合成和分泌的器官,根据其形态和功能的不同分为前部、中部和后部丝腺,前部丝腺不具有合成丝蛋白的能力,是丝蛋白构象发生转变的场所。剪切力在丝蛋白构象转变中起到重要的作用,其在家蚕前部丝腺主要由前部丝腺逐渐变细的管腔结构和富含几丁质及表皮蛋白的坚硬的内壁提供。鉴定家蚕前部丝腺新的几丁质结合蛋白,并调查其在家蚕幼虫不同组织的表达特征。通过几丁质亲和层析的方法在前部丝腺筛选并鉴定到一个新的具有几丁质结合功能的表皮蛋白Bm11721,其编码基因编号为BGIBMGA011721(Gen Bank Accession No.NM-001173285.1)。利用原核表达系统成功表达了该蛋白,通过Ni-NTA亲和层析的方法获得了Bm11721的重组蛋白并制备了多克隆抗体。组织表达分析发现无论是转录水平还是蛋白水平Bm11721均只在前部丝腺特异表达,且Bm11721蛋白在5龄期的前部丝腺中恒定表达。免疫荧光定位结果显示Bm11721蛋白定位在前部丝腺的内膜中,推测其可能与前部丝腺的机械硬度有关,为丝蛋白的构象转变提供剪切力。     

大腹园蛛管状腺丝重组蛋白的克隆表达及纺丝

TuSp1蛋白(tubuliform spidroin 1)是管状腺丝(tubuliform silkfiber)的主要组成成分。管状腺丝作为蛛丝卵袋的外层包卵丝,其结构具有很好的耐腐蚀性和良好的力学性能。目前国内外对大腹园蛛TuSp1蛋白的研究很少,仅有一条基因序列的报道。本课题首次构建含大腹园蛛N端非重复结构域、重复单元以及C端非重复结构域的重组管状腺丝蛋白TuSp1 NT-Rp-CT,并经湿法纺丝获得重组蛋白丝纤维。重组蛋白液圆二色谱分析结果显示,pH由7.0降低到5.5的过程中,始终保持稳定的α-螺旋构象;重组蛋白丝纤维的傅里叶变换红外光谱结果显示,丝纤维中主要二级结构为β-折叠及β-转角;经扫描电镜观察发现,冻干的絮状重组蛋白能自组装成丝纤维,且表面光滑纤细;湿纺后的重组蛋白丝纤维直径较粗,但表面较平整均匀,具有类似天然管状腺丝的形态特征,这些为TuSp1蛋白的成丝机理及仿生纺丝研究提供了理论依据。     

完整叶绿体中的NADP及NADPH测定

NADP是植物体内重要的氢递体,叶绿体通过光合电子传递和偶联光合磷酸化反应形成NADPH和ATP,再利用它们去同化CO_2。因此对光合器官内NADP及NADPH的含量分析,在光合作用研究中显得十分重要。一般测定NADPH形成的非循环光合电子传递活性时,是在无被膜的离体叶绿体反应系统中加入外源NADP及铁氧还蛋白,光还原形成的NADPH的量直接由波长340     

家蚕后丝腺亚细胞组分中核酸和蛋白质的分布

丝心蛋白是家蚕后丝腺的分泌产物。在家蚕五龄早期,后丝腺细胞中迅速形成丝心蛋白合成所必需的一些亚细胞结构,在后丝腺细胞质中粗糙内质网迅速增多,平滑内质网迅速形成空泡状或管状。而且生化测定表明,在五岭早期后丝腺中DNA,RNA、蛋白质和脂肪的含量皆迅速增加,这些为在五龄后期丝心院的合成,即为丝心蛋白信息的转录和翻译,提供亚细胞结构和生化代谢的物质基础(Tashiro等1968;赤井弘1973)。因此有必要对家蚕后丝腺亚细胞组分如细胞核、线粒休、微粒体和105,000g上清液中核酸和蛋白质代谢进行研究。本文初步建立一种分离家蚕后丝腺亚细胞组分的差级离心方法,并测定各亚细胞组分中核酸和蛋白质的含量。     

家蚕V型ATP酶B亚基的克隆及表达特征

V型ATP酶(Vacuolar-type ATPase)是一种定位于细胞膜和细胞器膜上的氢离子转运酶。它利用ATP水解的能量将氢离子转运到液泡、囊泡或者胞外,从而维持细胞内正常的酸碱环境。V型ATP酶B亚基(V-ATPase B)作为ATP的催化位点,也有着非常重要的作用。为了探讨家蚕V-ATPase B(Bm V-ATPase B)的功能,首先从家蚕五龄幼虫的中肠c DNA中克隆了Bm V-ATPase B基因并构建原核表达载体进行原核表达,获得了重组蛋白,经质谱鉴定正确后,通过镍柱亲和层析的方法纯化了该蛋白并制备了多克隆抗体;最后分析了该蛋白在家蚕丝腺中的表达特征并利用免疫荧光对其在丝腺中的表达位置进行了定位。结果显示Bm V-ATPase B基因序列全长1 473 bp,预测蛋白分子量55 k Da,预测等电点5.3。通过Western blotting对家蚕5龄第3天和上蔟第1天幼虫丝腺的不同区段进行Bm V-ATPase B蛋白的表达特征分析,发现在两个时期该蛋白均在前部丝腺高量表达,而在中部丝腺和后部丝腺表达量相对较低。进一步对两个时期丝腺的不同区段进行免疫荧光定位,发现该蛋白在两个时期的前部丝腺、中部丝腺和后部丝腺均定位于细胞层。利用激光共聚焦显微镜对该蛋白进行进一步的定位,发现该蛋白主要在丝腺的细胞膜表达。研究结果明确了该蛋白在丝腺中的表达模式,为深入研究该蛋白在蚕丝纤维形成中的作用奠定了基础。     

大豆叶片C4循环途径酶

以不同产量水平的大豆（Glycine max(L.)Merr.)品种“黑农40”和“黑农37”为实验材料,研究了苗期,开花期,初荚期和鼓粒期等不同发育时期的叶片中磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶（PEPCase),NADP－苹果酸氢酶（NADPMDH）,NADP－苹果酸酶（NADP－ME）,丙酮酸磷酸双激酶（PPDK）等C4途径的主要酶和1,5－二磷酸核酮糖羧化酶（RuBPCase）的活性变化,结果表明两种大豆叶片均含有上述4种酶,而且从PEPCase/RuBPCase的比值看,C4酶在高产大豆“黑农40”叶片中表达较高,表明C4循环途径与大豆产量密切相关,这一结果还暗示有可能通过检测C4途径酶的表达水平及比例,筛选出具有高产潜力的大豆种质。     

蜜蜂（Apis）苹果酸脱氢酶同工酶的研究进展

苹果酸脱氢酶（MDH）是糖代谢中重要的酶。在西方蜜蜂（Apis mellifera L.）中,MDH分为3个区带MDHⅠ、MDHⅡ和MDH Ⅲ。不同级型和不同发育阶段,MDHⅠ和MDH Ⅲ变化不大;MDHⅡ呈现多态现象,由a、b、c3个等位基因编码。东方蜜蜂（A.cerana F.）的MDH由S、F两个等位基因编码,也有报道它是单态性的。MDH在西方蜜蜂研究中应用较多,主要有处女王交配次数;蜂群中的劳动分工;蜜蜂种群遗传组成分析等。MDH和分子生物学的结合研究势必将推动蜜蜂研究的深入和发展。 Research Progress in Malate Dehydrogenase(MDH) of Honeybees LIU Yan-he1,ZHANG Chuan-xi1,XU Bao-hua2,3,CHEN Sheng-lu1 1.Institute of Applied Entomology,Zhejiang University,Hangzhou 310029,China; 2.College of Animal Science,Zhejiang University,Hangzhou 310029,China; 3.College of Animal Sciences,Shandong Agricaltural University,Taian 271018,China Abstract:Malate dehydrogenase(MDH) is an important enzyme in glycometabolism.MDH of Apis mellifera showed three enzyme active zones,MDHⅠ,MDHⅡand MDHⅢ.MDHⅠand MDHⅢ maintained relative stability in different castes and developmental phases,but MDHⅡwas polymorphic,and controlled by three alleles,a,b and c.MDH of Apis cerana was coded by S and F alleles,but some authors reported it is monomorphic.MDH was applied to the studies of A.mellifera,which included several aspects as follows:the number of queen matings,labor division in honeybee societies,the analysis of genetic constitution in honeybee populations and so on.The combination of both MDH and molecular biology will certainly promote honeybee studies. Key words：honeybees;malate dehydrogenase(MDH)     

耐铝的和对铝敏感的玉米自交系根系的有机酸分泌

对玉米不同耐铝自交系在含A1^3 (0.1mmol/L)的完全营养液和A1C13 14．3μmol/L CaCl2 227．5μmol/L溶液等两种溶液中根系有机酸的分泌特征进行了研究。铝胁迫下,耐铝自交系Z1的生长与正常偏离不大,表现出较强的耐铝性,而铝敏感自交系Z2的生长则受到明显抑制。2种自交系根系分泌的有机酸种类包括苹果酸、柠檬酸、琥珀酸、马米酸、乙酸和草酸等,以苹果酸为主;其分泌量随铝处理时间而异。在两种溶液中,铝胁迫均可显著增加Z1苹果酸分泌量,且根系内苹果酸含量也显著增加。铝胁迫下,Z1根系NADP—苹果酸脱氢酶活性显著增加。从对试验结果分析得出：根系分泌苹果酸可能是玉米耐铝自交系适应酸性土壤逆境的生理特性之一,而分泌的苹果酸可能是在根系中通过PEP→4OAA→苹果酸途径合成的。