胰高血糖素样肽-1与受体相互作用研究进展

胰高血糖素样肽-1(GLP-1)具有促胰岛素分泌、抑制胰高血糖素分泌、刺激胰岛β细胞的增殖和分化、抑制β细胞凋亡、抑制胃排空等作用,近年来成为治疗糖尿病药物研究中的热点。GLP-1与受体的相互作用一直备受关注,我们从4个方面对GLP-1与受体相互作用的研究进行了综述:GLP-1的二级结构、GLP-1单个残基改变及残基间的相互作用、GLP-1不同残基片段对GLP-1结合并激活受体的影响和GLP-1受体的相互作用模式。     

胰高血糖素样肽1受体--治疗糖尿病新药的研究热点

胰高血糖素样肽l(glucagon—like peptide—l,GLP-1)与胰岛素分泌和糖代谢调节密切相关。GLP-1与其受体(GLP-1receptor,GLP-1R)结合后,主要通过cAMP和P13K两条信号途径,促进胰岛素的分泌,刺激胰岛β细胞的增殖和分化。对GLP-1R结构和信号传导机制的研究,有助于了解其在糖尿病病理进程中的作用,为开发新型糖尿病治疗药物指明方向。     

取代环丁烷结构的非肽类胰高血糖素样肽-1受体激动剂

应用胰高血糖素样肽-1（glucagon-like peptide-1,GLP-1）及其类似物治疗2型糖尿病是代谢性疾病研究领域近年来的热点,尤其是胰高血糖素样肽-1独特的作用机制倍受业界的关注。它能同时作用于2型糖尿病的多个发病环节,在有效降低血糖的同时,避免低血糖的发生并能减轻体重。但这类药物因其多肽性质而存在诸多的使用限制（如需反复注射）。简要介绍一类取代环丁烷结构的新型非肽类胰高血糖素样肽-1受体小分子激动剂的发现过程、基本药理学特征和体内抗糖尿病和抗肥胖症效应。     

重组人胰高血糖素样肽－1的表达及生物学活性

将人工合成的人胰高血糖素样肽-1（human glucagon like peptide-1, hGLP-1）基因插入质粒载体pET-32a(+)中,构建成rhGLP-1与硫氧还蛋白（thioredox）及六聚组氨酸（hexahistidine）的融合表达载体pET32-GLP-1,转化大肠杆菌BL21（DE3）获得表达菌株,经IPTG诱导发酵的菌体超声破碎后,裂解液用Ni离子亲和层析纯化得到融合蛋白,经肠激酶裂解,再次Ni离子亲和层析,得到rhGLP-1样品。经SDS PAGE 和等电聚焦检测,样品纯度大于90％, 等电点介于pH5.2～pH5.85之间。质谱测定rhGLP-1分子量为3 355.0kDa,肽图分析得到2 097.7kDa和1 005.5kDa两个胰蛋白酶酶解片断,均与理论分析结果一致。动物实验表明重组蛋白具有明显的降血糖活性和促胰岛素分泌作用。     

胰高血糖素样肽1与干细胞定向分化

糖尿病已经成为21世纪严重威胁人类健康的疾病之一。胰岛移植被认为是治疗Ⅰ型和部分Ⅱ型糖尿病的最有效方法。然而,供体组织来源的匮乏限制了其应用。随着细胞移植和组织工程的日益发展,干细胞研究为新型胰岛的来源开辟了新的途径。干细胞定向诱导分化的关键是筛选合适的诱导剂以及优化诱导微环境,使干细胞培养微环境尽可能接近体内正常细胞发育分化的微环境,从而有利于干细胞适宜生长及定向分化。最近研究证实,胰高血糖素样肽1（Glucagon- Like PeptideⅠ,GLP-1）在干细胞向胰岛样细胞诱导分化中具有显著作用。因此,为了更好地应用GLP-1在干细胞定向分化中的潜能、促进应用干细胞治疗糖尿病新疗法研究的进程及干细胞定向分化技术逐渐成熟,本文就胰高血糖素样肽-1及它诱导干细胞定向分化胰岛样细胞的研究进展作一阐述。     

胰高血糖素样肽-2研究的新进展

胰高血糖素样肽-2(glucagon-like peptide-2,GLP-2)是胰高血糖素原基因转录、翻译后处理加工的33氨基酸的多肽,GLP-2经二酰肽酶Ⅳ水解后,则失去生物学活性。GLP-2作为一种肠上皮特异性生长因子,能促进正常肠黏膜的生长及损伤肠上皮的修复。GLP-2通过作用于GLP-2受体(GLP-2R)来发挥生物学作用。GLP-2R在肠道的广泛分布(肠上皮细胞、肠内在神经元、肠内分泌细胞、肠黏膜下的肌纤维母细胞),提示GLP-2可能通过直接、间接等多条途径发挥生物学作用。本文概括介绍GLP-2的特性、生理作用及机制等方面的研究进展。     

胰高血糖素样肽-1在构建胰岛样细胞中的应用

糖尿病治疗的主要方向之一是胰岛细胞的替代疗法,但供体来源不足成为阻碍其临床应用的难题。胰高血糖素样肽-1是体内的一种促胰岛素激素,对胰岛β细胞的增殖、分化均起重要作用。目前,利用胰高血糖素样肽-1构建多种细胞成胰岛样细胞,以作为移植胰岛细胞替代物成为研究的热点。     

人胰高血糖素样肽1在转基因番茄中的表达

人胰高血糖素样肽1 (GLP1)是一种短肽激素,对Ⅱ型糖尿病具有很好的疗效.本研究在设计合成GLP1基因并构建植物表达载体的基础上,通过农杆菌介导将GLP1基因导入番茄基因组中,经过PCR扩增和Southern Blot分析,证实GLP1基因已整合进入9个株系的番茄基因组中.Western Blot检测表明,其中4个株系转基因番茄的叶片能够检测到hGLP1融合蛋白的表达.通过Ni-NTA亲和层析分离纯化转基因番茄表达的hGLP1融合蛋白,动物实验表明该融合蛋白具有显著的降血糖生物活性.本研究结果将为转基因番茄作为生物反应器表达药用蛋白提供重要的理论和技术支持,并将为培育具有糖尿病治疗功能的番茄新品种奠定基础.     

利用转基因烟草表达人胰高血糖素样肽1的研究

人胰高血糖素样肽1(hGLP1)是一种短肽激素,是近年来备受关注的治疗糖尿病最有前景的候选药物。在设计合成hGLP1基因并构建植物表达载体的基础上,通过农杆菌介导将hGLP1基因导入烟草基因组中,获得转化再生植株,经过PCR扩增和Southern blot分析,证实hGLP1基因已整合进入6个株系的烟草基因组中。GUS组织化学染色表明,与目的基因融合的报告基因在转基因烟草中获得表达。Western blot检测表明,其中2个株系转基因烟草叶片中能够检测到hGLP1融合蛋白的表达。初步的动物试验表明该融合蛋白具有一定的降血糖生物活性。     

胰高血糖素样肽-1与Ⅰ型糖尿病治疗

近年来研究表明,胰高血糖素样肽-1（GLP-1）对胰岛β细胞的分化、增殖均起重要作用,包括抑制β细胞凋亡、刺激β细胞增生、诱导干细胞分化为胰腺内分泌细胞,从而使被破坏的胰岛细胞恢复分泌胰岛素的功能,这些作用为其治疗Ⅰ型糖尿病提供了证据,使其成为Ⅰ型糖尿病治疗领域研究的热点。     

通过体外分子进化技术提高淀粉液化芽胞杆菌BS5582 β-1,3-1,4-葡聚糖酶热稳定性

应用基于易错PCR随机突变的体外分子进化技术,来提高淀粉液化芽胞杆菌β-1,3-1,4-葡聚糖酶的热稳定性。利用建立的基于96微孔板高通量筛选模型,经过两轮定向进化与高通量筛选,共筛选得到3株热稳定性明显提高的突变体2-JF-01、2-JF-02和2-JF-03。将野生型β-葡聚糖酶基因和热稳定性提高的突变基因的高效表达产物经镍亲和层析柱纯化后,酶学性质测定表明突变酶2-JF-01、2-JF-02和2-JF-03的T50值分别比野生酶(53℃)提高2.2℃、5.5℃和3.5℃。突变酶2-JF-01、2-JF-02和2-JF-03在60℃下的半衰期t1/2,60℃(min)分别比野生酶(18min)提高4min、13min和17min。突变酶2-JF-01、2-JF-02和2-JF-03的Vmax值为286μmol/(mg·min)、304μmol/(mg·min)和279μmol/(mg·min),分别比野生型下降8.3%、2.6%和10.6%。突变酶2-JF-01、2-JF-02和2-JF-03的Km值分别为6.76mg/mL、6.19μmg/mL和6.84mg/mL,与野生型(6.29mg/mL)基本相同。序列分析表明,3个突变体共发生7个氨基酸替代:2-JF-01(N36S,G213R)、2-JF-02(C86R,S115I,N150G)和2-JF-03(E156V,K105R)。同源建模表明,7个氨基酸替代中5个位于蛋白质表面或表面洞穴中,42.8%的替代氨基酸是精氨酸,也表明精氨酸在提高β-1,3-1,4-葡聚糖酶热稳定性中起重要的作用。     

Changing the DNA Recognition Specificity of the EcoDam DNA-(Adenine-N6)-Methyltransferase by Directed Evolution

EcoDam is an adenine-N6 DNA methyltransferase that methylates the GATC sites in the Escherichia coli genome. We have changed the target specificity of EcoDam from GATC to GATT by directed evolution, combining different random mutagenesis methods with restriction protection at GATT sites for selection and screening. By co-evolution of an enzyme library and a substrate library, we identified GATT as the best non-GATC site and discover a double mutation, R124S/P134S, as the first step to increase enzyme activity at GATT sites. After four generations of mutagenesis and selection, we obtained enzyme variants with new specificity for GATT. While the wild-type EcoDam shows no detectable activity at GATT sites in E. coli cells, some variants prefer methylation at GATT over GATC sites by about 10-fold in cells. In vitro DNA methylation kinetics carried out under single-turnover conditions using a hemimethylated GATC and a GATT oligonucleotide substrate confirmed that the evolved proteins prefer methylation of GATT sites to a similar degree. They show up to 1600-fold change in specificity in vitro and methylate the new GATT target site with 20% of the rate of GATC methylation by the wild-type enzyme, indicating good activity. We conclude that the new methyltransferases are fully functional in vivo and in vitro but show a new target-site specificity.     

定向进化提高嗜热拟青霉J18耐热β-1,3-1,4-葡聚糖酶在酸性条件下的催化能力

应用定向进化技术提高了嗜热拟青霉Paecilomyces thermophila J18耐热β-1,3-1,4-葡聚糖酶(PtLic16A)在酸性条件下的催化能力.结合易错PCR和DNA改组的方法,构建了β-葡聚糖酶的突变体文库;利用刚果红染色法建立了阳性克隆的高通量筛选体系.筛选得到的突变酶PtLic 16AM1的反应最适pH由7.0变化至5.5,且保持了原有的耐热性和比酶活.突变酶的DNA序列中有4个点位发生突变,引发了4处氨基酸替换,分别是T58S、Y110N、G195E和D221G.结构模拟结果显示,发生突变的4个氨基酸位点中,Y110N位置靠近酶活性中心,而T58S、G195E和D221G则离酶活性中心较远,其中T58S、G195E可能对酶最适pH的变化起到了关键作用.     

Area Postrema Cell Types that Mediate Nausea-Associated Behaviors

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Biosynthesis of Biotin-vitamers from Oleic Acid by Cryptococcus neoformans

Chitosanase (ChoA) from Mitsuaria chitosanitabida 3001 was successfully evolved with secretion efficiency and thermal stability. The inactive ChoA mutant (G151D) gene was used to mutate by an error-prone PCR technique and mutant genes that restored chitosanase activity were isolated. Two desirable mutants, designated M5S and M7T, were isolated. Two amino acids, Leu74 and Val75, in the signal peptide of ChoA were changed to Gln and Ile respectively in the M7T mutant, in addition to the G151D mutation. The L74Q/V75I double ChoA mutant was 1.5-fold higher in specific activity than wild-type ChoA due to efficient secretion of ChoA. One amino acid Asn222 was changed to Ser in the M5S mutant in addition to the G151D mutation. The N222S single ChoA mutant was 1.2-fold higher in specific activity and showed a 17% increase in thermal stability at 50 °C as compared with wild-type ChoA. This is the first study to achieve an evolutional increase in enzyme capability among chitosanses.     

基于易错PCR技术的短小芽孢杆菌YZ02脂肪酶基因BpL的定向进化

利用易错PCR技术对短小芽胞杆菌(Bacillus pumilus)YZ02脂肪酶基因BpL进行两轮定向进化研究, 分别获得最佳突变株BpL1-7和BpL2-1369, 其脂肪酶活力比出发酶分别提高了2倍和6倍。序列分析表明, 突变体BpL2-1369有4个碱基发生了突变: T61C/C147T/A334G/T371A, 其中有3个碱基突变导致了氨基酸的改变。通过SWISS-MODEL数据库模拟脂肪酶的结构显示, 3个突变氨基酸分别位于第1个a螺旋的第3个氨基酸、第4和第5个b折叠之间的转角以及第5个b折叠的第1个氨基酸位置。将野生型脂肪酶基因BpL和进化后的基因BpL2-1369的高效表达产物经Ni-Agarose柱和Sephadex-G75纯化后, 酶学性质测定表明: 突变脂肪酶的比活力比野生型脂肪酶提高了1.31倍, Km值由8.24 mmol/L降低至7.17 mmol/L; 在pH>8.0时的稳定性较野生型脂肪酶有所提高。     

基于易错PCR的黄曲霉毒素解毒酶体外分子定向进化

运用定向进化-易错PCR方法,提高黄曲霉毒素解毒酶的活力及稳定性,并结合辣根过氧化物酶 (HRP)-隐性亮绿 (RBG) 快速高通量筛选系统,构建了库容约为104的突变体库。经过两轮易错PCR,最终分别获得了耐高温70 ℃突变酶A1773、pH 4.0稳定性的突变酶A1476,pH 4.0和pH 7.5均表现稳定性的突变酶A2863,其酶活力比野生酶分别提高了6.5倍、21倍和12.6倍。经序列分析表明,发现突变酶A1773发生了Glu127Lys和Gln613Arg突变;突变酶A2863发生了Gly73     

基于易错PCR技术的短小芽孢杆菌YZ02脂肪酶基因BpL的定向进化

利用易错PCR技术对短小芽胞杆菌(Bacillus pumilus)YZ02脂肪酶基因BpL进行两轮定向进化研究, 分别获得最佳突变株BpL1-7和BpL2-1369, 其脂肪酶活力比出发酶分别提高了2倍和6倍。序列分析表明, 突变体BpL2-1369有4个碱基发生了突变: T61C/C147T/A334G/T371A, 其中有3个碱基突变导致了氨基酸的改变。通过SWISS-MODEL数据库模拟脂肪酶的结构显示, 3个突变氨基酸分别位于第1个a螺旋的第3个氨基酸、第4和第5个b折叠之间的转角以及第5个b折叠的第1个氨基酸位置。将野生型脂肪酶基因BpL和进化后的基因BpL2-1369的高效表达产物经Ni-Agarose柱和Sephadex-G75纯化后, 酶学性质测定表明: 突变脂肪酶的比活力比野生型脂肪酶提高了1.31倍, Km值由8.24 mmol/L降低至7.17 mmol/L; 在pH>8.0时的稳定性较野生型脂肪酶有所提高。