生物转化法制备L-天冬酰胺

探索生物转化法制备L-天冬酰胺的技术与工艺。通过分子生物学方法,克隆来源于大肠杆菌(Escherichia coli, E.coli)JM109的天冬酰胺合成酶A基因asnA,并于E. coli BL21(DE3)中表达,利用构建的E.coli基因工程菌E.coli BL21(DE3)/pET28a(+)-asnA全细胞高密度催化L-天冬氨酸生产L-天冬酰胺,以PITC柱前衍生-高效液相检测底物和产物。表达的蛋白质分子质量约为37kDa,与预期大小相符,比酶活力为1786.6U/g。L-天冬氨酸转化率为95.8%,L-天冬酰胺产量可达126.5g/L,生产速率为15.81g/(L·h)。结果表明,已成功构建高效表达天冬酰胺合成酶A基因工程菌株,并用于催化L-天冬氨酸转化生产L-天冬酰胺,解决了L-天冬酰胺生物转化生产工艺中ATP成本过高的难题,为L-天冬酰胺制备提供新的绿色途径。     

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。     

L-天冬酰胺酶与产物的相互作用

本文从几方面探讨了产物L-天冬氨酸和L-天冬酰胺酶之间的相互作用。产物与珀琥酸对酶荧光影响的比较研究以及产物存在下对碘离子淬灭酶荧光性质的观察表明产物和酶之间存在直接的相互作用。产物保护天冬酰胺酶抗胰蛋白酶水解及抗热失活作用暗示它结合在酶的活性部位附近。     

用天冬酰胺代替谷氨酰胺培养产尿激酶原CHO工程细胞

以产尿激酶原CHO工程细胞CL－11G的细胞生长和目的产物的表达为观察指标,对用天冬酰胺替代培养基中谷氨酰胺的可行性进行研究。结果表明,溶液中游离态的天冬酰胺的自发分解速度明显低于谷氨酰胺,用天冬酰胺替代培基中的谷氨酰胺培养11G细胞不影响细胞的生长和目的产物的表达,有助于克服因谷氨酰胺的自行分解而造成的培养基氨的过度积聚对细胞代谢的不利影响。     

谷氨酰胺和天冬酰胺对CHO细胞生长、代谢及抗体表达的影响

以离心换液的批培养为例,通过设计谷氨酰胺和天冬酰胺不同的添加方式来考察两者对CHO细胞生长,代谢及产物表达的影响。结果表明：基础培养基中谷氨酰胺和天冬酰胺不能简单地相互替换,缺失谷氨酰胺或天冬酰胺的基础培养基均不能支持dhfr-CHO细胞的正常生长和产物表达,仅谷氨酰胺和天冬酰胺的浓度同时达到4mmol/L,才能满足细胞生长所需。另外,代谢副产物氨的生成仅与谷氨酰胺和天冬酰胺的加和线性相关,与两者添加比例无关。但适当提高天冬酰胺与谷氨酰胺的比例可提高抗体表达水平,同时减少乳酸的生成。因此,为培养基开发与优化过程中谷氨酰胺和天冬酰胺的添加策略提供了依据,为建立高效的流加培养过程奠定了基础。     

天冬酰胺酶介导的分枝杆菌酸适应机制

[目的]结核分枝杆菌可以在宿主细胞内的酸性环境中长期存活.为了探明天冬酰胺酶(AnsA)代谢通道介导的分枝杆菌在酸性环境中的适应机制,分别通过体内和体外实验,对AnsA的活性、突变体性质进行了分析.[方法]以无致病性的卡介苗分枝杆菌(M.bovis BCG)为模式菌,扩增天冬酰胺酶编码基因ansA并在大肠杆菌中进行表达和纯化,对AnsA的酶学活性进行了分析.在卡介苗分枝杆菌中将ansA敲除,对其抗酸、产氨等特性进行了研究.[结果]纯化的重组AnsA在体外可以将天冬酰胺分解并产生氨.在酸性培养基中,分枝杆菌利用天冬酰胺产生的氨,可以释放到培养基中,将酸性培养基中和.敲除ansA后,卡介苗分枝杆菌在酸性环境中的生长滞后10天左右.为了更好的理解天冬酰胺介导的抗酸机制,绘制了天冬酰胺代谢、氨产生和转运示意图.[结论]结核分枝杆菌的抗酸特性之一是通过分泌氨将周围的酸性环境中和来实现的.氨来源于分枝杆菌AnsA对底物天冬酰胺的分解.这为揭示结核分枝杆菌在宿主巨噬细胞内酸性环境中的生存机制提供了线索.     

聚乙二醇修饰重组人天冬酰胺酶的研究

天冬酰胺酶对治疗急性淋巴细胞白血病和某些肿瘤疾病有很好的疗效,但由于其在人体内所产生的副作用———过敏反应限制了它的应用。目的:运用化学修饰剂聚乙二醇对天冬酰胺酶进行化学修饰,以降低其免疫原性,提高其在体内的半衰期;并使修饰后的天冬酰胺酶的活性保持较高的水平。结果:修饰后的天冬酰胺酶的免疫原性降低为原来的20-30%;用胰酶水解24h没有变化;而其比活力为未修饰酶的23%。该结果已经具备了很大的临床应用价值。     

大豆根瘤的PEP羧化酶活性和体外CO_2的固定

豆科植物根瘤固氮的第一产物是谷氨酸和谷氨酰胺(Kennedy 1966a,1966b),但在大豆茎和根瘤的伤流液中发现根瘤中氮固定的最终产物是天冬酰胺(Streeter 1972,Wong和Evans 1971),并且运至植物的地上部分。而反应中需要的草酰乙酸则来自PEP的羧化作用。     

氧载体对L—天冬酰胺酶发酵过程影响的研究

以抗癌药物Ｌ天冬酰胺酶生产为应用背景,针对发酵过程中存在严重耗氧问题,研究了氧载体对发酵过程的影响。通过对几种氧载体的筛选,认为正十二烷最适合于该发酵过程。随后以产物Ｌ天冬酰胺酶活性、菌体浓度以及溶氧水平为主要指标,考察了氧载体在发酵过程中的作用,实验表明,发酵基质中５％正十二烷的添加量为最佳浓度,这种氧载体的加入,明显地提高了发酵介质中的溶氧水平,改善了供氧条件,增加了菌体浓度,提高了Ｌ天冬酰胺酶发酵水平,在优化条件下,可使发酵液最终酶活提高２１％左右     

大肠杆菌Nissle1917 L-天冬酰胺酶Ⅱ基因在大肠杆菌BL21中的表达与抗肿瘤活性

【目的】从大肠杆菌Nissle1917中获得L-天冬酰胺酶Ⅱ基因,并研究其抗肿瘤活性。【方法】以大肠杆菌Nissle1917基因组为模板PCR扩增L-天冬酰胺酶Ⅱ基因,克隆至可诱导表达载体pET28a上。将L-天冬酰胺酶Ⅱ表达载体pET28a-asp转化至大肠杆菌BL21(DE3)中并通过IPTG诱导表达,经聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)和液相色谱-质谱(LC-MS)对表达的L-天冬酰胺酶Ⅱ进行鉴定,并通过镍柱亲和层析纯化收集表达出的L-天冬酰胺酶Ⅱ。用纯化定量以后的L-天冬酰胺酶Ⅱ作用小鼠乳腺癌4T1细胞、人肝癌Hep-3B细胞和人脐静脉内皮细胞HUVEC。【结果】来自于大肠杆菌Nissle1917的L-天冬酰胺酶Ⅱ基因可在大肠杆菌BL21中高效表达并通过LC-MS得到鉴定,细胞毒性实验结果表明L-天冬酰胺酶Ⅱ对4T1细胞和Hep-3B细胞的生长具有较强的抑制作用,而对人脐静脉内皮细胞HUVEC的生长无明显抑制效果。【结论】来源于大肠杆菌Nissle1917的L-天冬酰胺酶Ⅱ能显著抑制4T1细胞和Hep-3肿瘤细胞的生长,而对人正常组织细胞的生长无明显抑制效果,为进一步研究L-天冬酰胺酶Ⅱ特异性抗肿瘤作用机制和对实体瘤的应用研究奠定了重要基础。     

氧载体对L-天冬酰胺酶发酵过程影响的研究

以抗癌药物L－天冬酰胺酶生产为应用背景,针对发酵过程中存在严重耗氧问题,研究了氧载体对发酵过程的影响。通过对几种氧载体的筛选,认为正十二烷最适合于该发酵过程。随后以产物L－天冬酰胺酶活性、菌体浓度以及溶氧水平为主要指标,考察了氧载体在发酵过程中的作用．实验表明,发酵基质中5％正十二烷的添加量为最佳浓度,这种氧载体的加入,明显地提高了发酵介质中的溶氧水平,改善了供氧条件,增加了菌体浓度,提高了L－天冬酰胺酶发酵水平,在优化条件下,可使发酵液最终酶活提高21％左右。     

β-Homo天冬酰胺的合成及其副反应的研究

以α L 天冬酰胺为研究对象 ,应用Arndt Eistert反应 ,合成了 β Homo 天冬酰胺 ;同时合成了两种脱水产物β 氰基丙氨酸甲酸和 β 氰基丙氨酸重氮酮 ,对它在此反应的脱水机理进行了探讨。     

微生物来源天然产物中的β-甲基色氨酸单元及其生物合成研究进展

微生物在次级代谢过程中通常会产生结构复杂、活性多样的天然产物。这些天然产物是新药发展的基础,亦可作为先导化合物或重要的药效基团用于药物研发。结构多样的氨基酸单元是参与合成复杂多样天然产物的重要前体。天然产物中的β-甲基氨基酸单元不仅可以赋予其生物活性,还能增强其生物稳定性而不被肽酶水解。本文综述了含有β-甲基氨基酸单元的天然产物,尤其对含有β-甲基色氨酸单元的天然产物生物合成途径进行了阐释。对β-甲基色氨酸单元生物合成途径的理解结合基因组数据有助于进行新结构天然产物的挖掘,并为运用代谢科学理念和合成生物学技术开发含有该单元的新化合物提供理论基础和可操作遗传元件。     

优质L-天冬酰胺酶的开发与应用及重组表达研究进展

L-天冬酰胺酶用于治疗急性淋巴细胞白血病与淋巴瘤,但高昂的价格限制了临床上的广泛应用,重组表达解决了成本的难题。L-天冬酰胺酶所具有的低谷氨酰胺酶活性是其副作用的根源,同时细菌来源的L-天冬酰胺酶能导致危及生命的过敏反应,寻找副作用更低的优质L-天冬酰胺酶及其修饰方法,成为研究的重点。对L-天冬酰胺酶的重组表达,及具有更优性质的L-天冬酰胺酶开发进展进行了综述,并阐明其在临床治疗及食品工业领域的巨大应用潜力。     

微生物来源天然产物中的β-甲基色氨酸单元及其生物合成研究进展

微生物在次级代谢过程中通常会产生结构复杂、活性多样的天然产物。这些天然产物是新药发展的基础,亦可作为先导化合物或重要的药效基团用于药物研发。结构多样的氨基酸单元是参与合成复杂多样天然产物的重要前体。天然产物中的β-甲基氨基酸单元不仅可以赋予其生物活性,还能增强其生物稳定性而不被肽酶水解。本文综述了含有β-甲基氨基酸单元的天然产物,尤其对含有β-甲基色氨酸单元的天然产物生物合成途径进行了阐释。对β-甲基色氨酸单元生物合成途径的理解结合基因组数据有助于进行新结构天然产物的挖掘,并为运用代谢科学理念和合成生物学技术开发含有该单元的新化合物提供理论基础和可操作遗传元件。     

温州蜜柑幼果天冬酰胺代谢的研究

天冬酰胺是温州蜜柑(Citrus unshiu Marc.)幼果中游离氨基酸的主要成份。8月初,随着果皮总氮量的增加,天冬酰胺含量按指数律增加,表明了天冬酰胺可用作幼果氮素营养状况的指示剂。~(15)N数据表明,铵的最初同化是通过谷酰胺合成酶的催化,而在氮同化的最初阶段,形成天冬酰胺的活性强。利用切开的果实进行的定时实验中,硝酸盐比铵盐同化的程度低。但是,在定日实验中,通过根系所吸收的硝酸盐被同化的量比铵盐多。~(14)C-天冬酰胺迅速被代谢成不同的化合物,如天冬氨酸、酸性和中性化合物以及非醇溶性化合物。然而,天冬酰胺比天冬氨酸所形成的二氧化碳少得多。我们的试验结果表明,天冬酰胺不是一种最终产物,但是在幼果中为合成其他氨基酸和蛋白质提供氮和碳方面起了重要的作用。     

低聚壳聚糖与α-丙氨酸/天冬酰胺的美拉德反应及其衍生物的抗氧化性能研究

研究低聚壳聚糖(COS)与α-丙氨酸/天冬酰胺的美拉德反应,考察了两个体系(低聚壳聚糖的羰基与氨基的物质量比均为1∶1)的pH、吸光度和荧光值的变化。醇沉法提取低聚壳聚糖衍生物CA和CN。对两种衍生物进行红外表征和分子量测定,并研究其对超氧阳离子O2-.、DPPH自由基的清除能力以及还原能力。结果显示:抗氧化能力强弱次序为CA>CN>COS,即美拉德反应后低聚壳聚糖衍生物抗氧化能力得到显著提高,且CA的抗氧化活性优于CN,表明与小分子氨基酸进行美拉德反应制得的壳聚糖衍生物具有更好的抗氧化性。     

米黑根毛霉来源l-天冬酰胺酶的分子改造及高效表达

l-天冬酰胺酶能够水解l-天冬酰胺生成l-天冬氨酸和氨,广泛存在于微生物、植物和部分啮齿类动物的血清中,在医药和食品行业中都具有重要应用。然而无论是在医药还是在食品行业中,l-天冬酰胺酶依然存在一些问题,如催化效率低、热稳定性差、产量低等。文中通过理性设计及5′非翻译区 (5′ untranslated region, 5′ UTR)改造提高米黑根毛霉Rhizomucor miehei来源的l-天冬酰胺酶 (RmAsnase) 的酶活及蛋白表达量。结果显示,通过同源建模结合序列比对分析构建的6个突变菌株中,突变酶A344E比酶活较野生酶提高了1.5倍。继而构建食品安全菌株枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis 168/pMA5-A344E,对其进行UTR改造,获得重组菌株B. subtilis 168/pMA5 UTR-A344E,其酶活较原始菌提高了7.2倍,对重组菌B. subtilis 168/pMA5 UTR-A344E进行5 L罐研究,最终产量为489.1 U/mL。该酶活提高的重组菌株对l-天冬酰胺酶的工业化应用具有重要价值。     

基于表达元件和宿主优化促地衣芽胞杆菌高效表达L-天冬酰胺酶

L-天冬酰胺酶(L-asparaginase, L-ASN)广泛用于恶性肿瘤治疗及低丙烯酰胺食品生产,然而其较低的表达水平限制了应用推广。异源蛋白表达是提高目标酶表达水平的有效策略,芽胞杆菌广泛用于酶蛋白的高效生产,本研究拟通过表达元件及宿主优化提高芽胞杆菌(Bacillus)中L-天冬酰胺酶产量。首先,筛选了5种信号肽(SP_SacC、SP_AmyL、SP_AprE、SP_YwbN、SP_WapA)用于L-天冬酰胺酶的分泌表达,其中SP_SacC介导下L-天冬酰胺酶分泌效果最好,酶活达到157.61 U/mL。随后,选取了4种芽胞杆菌强启动子(P43、P_ykzA-P43、P_Ubay、P_{bac A}),其中串联启动子P_ykzA-P43介导的L-天冬酰胺酶表达量最高,较对照菌株提高了52.94%。最后,筛选了3种芽胞杆菌表达宿主：地衣芽胞杆菌(Bacillus licheniformi...     

哺乳动物体内β-氨基酸的代谢

<正> 在哺乳动物体内,至今只发现四种β氨基酸,它们是β-丙氨酸和R-β-氨基异丁酸(R-β-AiB),S-β氨-基异丁酸(S-β-AiB)和β-亮氨酸。前者分别是尿嘧啶和胸腺嘧啶分解代谢的产物。S-β-AiB是由S-甲基丙二酸单醛转氨基作用生成的,而S-甲基丙二酸单醛是缬氨酸分解代谢的产物。β-亮氨酸,是