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相似文献
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1.
衰老过程中辅酶I-烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)水平下降被认为是导致疾病和残疾的主要原因。β-烟酰胺单核苷酸(NMN)是NAD+的直接前体,是提高细胞内NAD+水平的关键成分。口服补充NMN可以延缓、改善、防止与衰老相关的多种表型,改善代谢紊乱和老年疾病等。详细介绍了NMN的主要生理作用以及目前合成NMN的方法,包括化学法、微生物发酵法以及基于各种生物酶的体外合成方法。其中重点介绍了生物酶法的各种合成路线,并指出以烟酰胺核糖(NR)为基础的NMN的合成是最为理想的工艺路线,但转化工艺中涉及到的关键酶如烟酰胺核糖激酶(NRK)等的活性以及酶的稳定性需要进一步提高,才能达到降低生产成本的目的。  相似文献   

2.
烟酰胺单核苷酸(nicotinamide mononucleotide,NMN)作为辅酶Ⅰ(即NAD+)的关键前体之一,广泛存在于多种生物中,β异构体为其活性形式。研究表明β-NMN在多种生理代谢过程中起关键作用,作为抗衰老、改善退行性疾病和代谢性疾病的潜在活性物质,β-NMN的应用价值被深度发掘,实现规模化生产迫在眉睫。生物合成法因其具有高立体结构选择性、反应条件温和、副产物少等优点,成为合成β-NMN的首选方法。本文综述了β-NMN的生理活性、化学合成法和生物合成法,其中重点介绍生物合成法中涉及到的代谢途径,旨在探索利用合成生物学优化β-NMN生产策略的潜力,为β-NMN的代谢途径研究与高效生产提供理论基础。  相似文献   

3.
辅酶Ⅰ——烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(nicotinamide adenine dinucleotide,NAD+)是一种在糖酵解、糖异生、三羧酸循环及呼吸链中发挥重要作用的辅酶,广泛参与DNA修复、组蛋白去乙酰化等生命过程。近年来研究表明NAD+合成的前体和中间化合物(具有维生素B3活性的烟酸、烟酰胺、烟酰胺核苷和烟酰胺单核苷酸)在预防糙皮病、延缓衰老,治疗神经和心血管多种疾病、调节胰岛素分泌、调控mRNA的表达等方面具有重要疗效。着重介绍了辅酶Ⅰ体内的合成代谢以及参与的调节衰老进程,以期为利用合成生物学技术在大肠杆菌中富集NAD+中间化合物提供理论依据和技术支撑。  相似文献   

4.
【目的】烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD~+)在细胞基因表达、氧化还原反应、能量代谢以及调控细胞生命周期中具有重要的作用,其细胞内含量是能量效率的关键因素。强化辅因子合成策略,获得高产NAD~+菌株,对于NAD~+依赖型氧化还原反应的速率和调节相关生化合成途径的代谢流具有重要意义。【方法】首先通过内源性调节,对代谢途径中的关键酶基因进行强化,过量表达和共表达NAD~+合成途径中的关键酶基因pncB、nadD和nadE;其次,通过外源调节增加NAD~+前体物,优化诱导条件提高发酵过程中关键酶的表达量,增加NAD~+的合成量;最后在单因素优化试验的基础上,以NAD~+含量为响应值,采用Box-Bohnken试验设计方法,研究3个显著性影响因素相互作用对NAD~+积累量的影响,确定最佳的优化条件。【结果】根据关键酶基因强化策略,构建了7株重组菌,其中重组菌E.coli BL21/p ET-21a-nad E-pncB胞内NAD~+含量相比初始菌株E.coli BL21/pET-21a提高了405.2%。通过对该菌株诱导条件和NAD~+合成前体的优化,使用Design Expert 8.0分析实验数据,得出该重组菌株的最佳发酵条件为:诱导温度控制在15–20 oC,OD_(600)为0.6–0.8时添加IPTG 0.63 mmol/L、烟酸15.8 mg/L、诱导时长控制在24 h。NAD~+含量在最优条件下实验验证值可达43.16μmol/g DCW,与优化前相比提高了123.6%,与初始菌株相比提高了1029.8%。【结论】在大肠杆菌中共表达关键酶基因pncB和nadE,胞内NAD~+合成量明显增加,前体物以及诱导条件的外源调节使NAD~+积累量达到最佳优化值。实现了提高NAD~+含量的目标,胞内辅因子浓度的增加为提高生物催化效率奠定了可行性基础。  相似文献   

5.
烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(nicotinamide adenine dinucleotide,NAD~+)是存在于所有活细胞中的必需吡啶核苷酸。NAD~+作为一种重要的辅酶和底物,参与能量产生、DNA修复、基因表达、钙依赖的二级信使信号和免疫调节作用等多种生物学过程。NAD~+代谢长期失衡会扰乱机体的生理功能,导致代谢性疾病、神经退行性疾病以及癌症的发生。NAD~+的水平随着老龄化以及年龄相关性疾病的发生逐渐降低。最近的研究表明,提高细胞内NAD~+水平是延缓衰老,预防年龄相关退行性疾病的一种有前景的方法。尽管细胞内NAD~+代谢与人类健康和疾病密切相关,但NAD~+含量的检测极具挑战性。目前为止,开发了多种用于定量分析细胞内NAD~+水平的分析方法。该文就细胞内NAD~+水平分析方法作一综述,着重分析近年来国内外细胞内NAD~+水平检测的研究进展以及提出未来NAD~+定量分析所需解决的问题。  相似文献   

6.
烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(nicotinamide adenine dinucleotide,NAD^+)作为糖酵解、三羧酸循环和氧化磷酸化中关键酶的辅助因子,参与了细胞的物质代谢、能量合成、损伤DNA的修复等多种生理病理过程。近年来越来越多的研究发现,细胞内NAD^+水平在机体或细胞衰老过程中呈明显下降趋势,而补充NAD^+能延缓细胞/机体的衰老,使NAD^+及其前体物质在细胞衰老中的作用受到广泛关注。该文就NAD^+及其前体物质与细胞代谢、衰老的关系及相关分子机制研究的最新进展进行综述,以期深入认识NAD^+与细胞衰老的内在联系,为细胞衰老相关的基础及应用研究提供理论参考。  相似文献   

7.
烟酰胺磷酸核糖转移酶(nicotinamide phosphoribosyltransferase,NAMPT)是哺乳动物NAD~+生物合成中的限速酶,因此是细胞内NAD~+水平的控制器。NAMPT介导的NAD~+的生物合成在能量代谢、DNA修复、染色质重塑、细胞衰老和免疫细胞功能调节等方面发挥重要的作用。然而NAMPT的循环水平随着年龄的增长而显著下降,导致年龄相关性疾病包括代谢性疾病、神经退行性疾病、衰老和癌症的发生。最近研究发现,通过脂肪组织过表达eNAMPT来提高NAD~+水平可延长小鼠的健康寿命。因此推测NAMPT-NAD~+是一种有前景的抗衰老干预途径。该文系统概述了NAMPT,总结其与年龄相关性疾病的研究进展,NAMPT作为一种具有临床意义的分子,在年龄相关性疾病的诊断、预后和治疗中具有广泛的应用前景。  相似文献   

8.
烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(nicotinamide adenine dinucleotide, NAD+)作为氧化还原反应的重要辅酶,是能量代谢的核心。NAD+也是非氧化还原NAD+依赖性酶的共底物,包括沉默信息调节因子(Sirtuins)、聚ADP-核糖聚合酶(poly ADP-ribose polymerases, PARPs)、CD38/CD157胞外酶等。NAD+已成为细胞信号转导和细胞存活的关键调节剂。最近的研究表明,Sirtuins催化多种NAD+依赖性反应,包括去乙酰化、脱酰基化和ADP-核糖基化。Sirtuins催化活性取决于NAD+水平的高低。因此,Sirtuins是细胞代谢和氧化还原状态关键传感器。哺乳动物中已经鉴定并表征了7个Sirtuins家族成员(SIRT1-7),其参与炎症、细胞生长、生理节律、能量代谢、神经元功能、应激反应和健康衰老等多种生理过程。本文归纳了NAD+的生理浓度及状态、NAD+的生物合成途径,并阐述了Sirtuins的生物学功能,重点讨论了SIRT1-7表达及活性与衰老和疾病之间的关系。此外,本文还进一步探讨了NAD+和Sirtuins依赖的衰老机制,机体NAD+水平随着年龄增长而下降,导致Sirtuins活性下降,尤其是SIRT1、SIRT3和SIRT6,引发细胞核和线粒体功能下降,衰老及老化相关疾病也随之发生。研究表明,NAD+前体补充剂能够快速提高机体NAD+水平和Sirtuins活性,是一种有效的抗衰老干预措施,为全球老龄化社会带来希望。  相似文献   

9.
在生物体内,NMN(烟酰胺单核苷酸)转移酶能够催化NMN生成NAD.本研究通过构建重组表达质粒pET30α(+)-Nmnat,成功实现来源于大肠杆菌的NMN转移酶基因(Nmnat)的原核表达.从大肠杆菌基因组中克隆得到的NMN转移酶基因长度为1 245 bp,所编码的重组酶分子量45 kDa.对重组酶的酶学性质进行分析,结果显示该酶最适反应温度和pH分别为37℃和7.5.4℃下,该酶的热失活半衰期可长达990.2 min.Mn2+、Fe2对该酶的酶活的激活作用显著,而EDTA对酶活能造成明显的抑制作用.酶动力学分析结果显示,该酶对底物NMN催化的Km和Vmax分别为16.89 mmol/L和2.46 μmol/(L·min).该NMN转移酶基因在大肠杆菌宿主中的成功表达,为NAD生物合成应用研究奠定了基础.  相似文献   

10.
正衰老(senescence)又称老化(aging),指发育成熟个体随年龄增长结构与机能的退变过程;衰老常伴随运动机能下降、代谢紊乱、心功能下降等病理表现,与糖尿病、癌症等疾病发病密切相关。引发衰老的主要因素包括:自由基氧化应激、线粒体损伤、端粒缩短、基因组损伤、致瘤因素、衰老基因激活、理化损伤等。烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(nicotinamide adenine dinucleotide,NAD~+)含量与衰老相关。NAD~+含量降低,可能是衰老重要机  相似文献   

11.
本文报道PHA刺激对淋巴细胞DNA修复的影响的实验结果。以254nm波长的UV照射细胞(30J/m~2)引起DNA损伤,以[~3H]-TdR掺入实验测定非程序DNA合成,用超微量法测定细胞的NAD~+含量,并以[~(35)S]-蛋氨酸掺入,聚丙烯酰胺凝胶电泳及放射自显影术测定蛋白质生物合成,其结果如下: (1)在被PHA转化的淋巴细胞内非程序DNA合成,随PHA刺激的时间加长而增高;PHA处理淋巴细胞42小时,合成的速率约增加4倍;(2)在转化的淋巴细胞内,非程序DNA合成及程序DNA合成都被N-乙基马来酰亚胺(一种DNA聚合酶α的抑制剂)抑制,表明在DNA修复过程中DNA聚合酶α可代替DNA聚合酶β发挥作用; (3)UV照射后,被PHA刺激的淋巴细胞内NAD~+含量大约减少43.2%,而对照淋巴细胞内NAD~+的含量只减少25%,似乎说明PHA刺激能促进淋巴细胞内的P-ADP-核糖化作用;(4)在受PHA刺激72小时的淋巴细胞内有多种蛋白质合成,这些细胞在UV照射后以含10μg/ml嘌呤霉素的培养基培养,则非程序DNA合成被明显抑制(P<0.01),这提示DNA修复是一需要蛋白质合成的过程。此外,在受UV照射后10-45小时的淋巴细胞内,诱导产生一种分子量大约34000道尔顿的蛋白质。 上述结果表明,当PHA使淋巴细胞从静止状态转化为增殖状态时,有多种酶被诱导。由于这些酶,如DNA聚合酶α及P-ADP-核糖聚合  相似文献   

12.
尿苷二磷酸(uridine diphosphate,UDP)-葡萄糖醛酸是细胞内重要的糖基供体,参与多种代谢途径,也是体外进行糖基化反应的重要糖基供体,但其价格昂贵、工艺复杂,限制了其大量使用,无法满足生产需求。基于此,利用双酶偶联法氧化UDP-葡萄糖生成UDP-葡萄糖醛酸,并研究反应产物的合成情况。以UDP-葡萄糖为底物、烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(nicotinamide adenine dinucleotide,NAD+)为辅因子,利用化脓性链球菌Streptococcus pyogenes源的尿苷二磷酸葡萄糖脱氢酶(UDP-glucose dehydrogenase,UGD)、猪源的乳酸脱氢酶(lactate dehydrogenase,LDH),双酶偶联催化合成UDP-葡萄糖醛酸,并通过高效液相色谱、质谱及核磁共振氢谱对反应产物进行检测,确定产物的结构及产物的生成量。结果表明,利用双酶偶联法氧化UDP-葡萄糖所得到的产物为UDP-葡萄糖醛酸。在UGD的作用下,氧化UDP-葡萄糖生成UDP-葡萄糖醛酸,同时辅因子NAD+在LDH的作用下实现循环再生,减少高能产物辅酶还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(reduced nicotinamide adenine dinucleotide,NADH)对反应的反馈抑制作用,产物的生成率约为60.17%。研究提高了产物UDP-葡萄糖醛酸产物生成量,为后续工业化制备提供了新思路。  相似文献   

13.
细菌硝基还原酶(nitroreductase,NTR)属于依赖黄素单核苷酸(flavin mononucleotide,FMN)的硝基还原酶超家族,通常以二聚体形式存在。它们可利用还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(磷酸)(reduced nicotinamide adenine dinucleotide(phosphate),NAD(P)H)作为电子供体,催化多种外源硝基芳香族、醌类和黄素类化合物的还原反应,在药物的激活和解毒机制中发挥重要的作用。以研究得较为透彻的大肠杆菌NTR为代表,总结了近几年细菌NTR在结构特征、构象变化及催化特性等方面的最新研究进展。最后,对细菌NTR的研究方向进行了展望。  相似文献   

14.
目的:B族维生素以辅酶的形式参与糖、脂肪和蛋白质代谢,本文观察硫胺素、核黄素和烟酰胺补充对高脂饲料诱导大鼠肥胖的影响。方法:采用预防肥胖模型法,2×2×2析因设计分为8组:高脂对照组(F0组),高脂+硫胺素(F1组),高脂+核黄素(F2组),高脂+烟酰胺(F3组),高脂+硫胺素+核黄素(F4组),高脂+硫胺素+烟酰胺(F5组),高脂+核黄素+烟酰胺(F6组),高脂+硫胺素+核黄素+烟酰胺(F7组),每组12只大鼠,给予高脂饲料喂养,同时硫胺素(100 mg/kg bw/d)、核黄素(100mg/kg bw/d)、烟酰胺(250 mg/kg bw/d)灌胃,另设正常对照组(C组)12只,普通饲料喂养,自来水灌胃,15周后,分析其体重、摄食量、体脂重量、血脂等实验前后的变化情况及各组动物之间的差别。结果:经过15周喂养后,高脂喂养大鼠体重比正常对照组平均增加了15.7%;而补充烟酰胺(F3)及联合硫胺素(F5)或核黄素(F6)以及三者联合补充(F7)组高脂喂养大鼠与高脂对照组(F0)相比,体重分别降低了35.0%,30.0%,30.1%和30.6%(P值均小于0.05);甚至比正常对照组大鼠平均体重分别下降了22.8%,17.0%,17.0%和17.7%(P值均小于0.05);而补充核黄素或和硫胺素组大鼠体重没有明显增加或降低(P值均大于0.05)。血脂分析结果显示高脂喂养并联合补充核黄素或/和烟酰胺和/或硫胺素组大鼠血清CHOL和LDL水平明显低于高脂对照组;而高脂喂养并联合补充烟酰胺(F3)及联合硫胺素(F5)或核黄素(F6)以及三者联合补充(F7)组大鼠LDL/HDL比值分别0.29、0.26、0.25和0.26,明显低于F0组的0.37(P值均小于0.05)。结论:大剂量烟酰胺可有效地调节血脂水平和控制肥胖大鼠的体重增长,而核黄素及硫胺素对控制肥胖大鼠体重增长的作用不明显,尚待进一步研究;核黄素只能够降低血脂水平,提示大剂量烟酰胺可通过增加机体的能量代谢来控制体重的增长。  相似文献   

15.
NAD~+是一种重要的辅助因子,是细胞能量代谢和细胞信号转导过程建立联系的重要桥梁。NAD~+可以对ADP进行核糖基化修饰,参与蛋白脱乙酰化作用。而这些信号事件参与调控一系列重要的生物过程,比如转录、细胞周期调控、DNA修复,以及细胞凋亡等,这些生物过程与癌症发生和发展联系紧密。近年来,以NAD~+代谢为靶点的抗癌策略得到了迅速地发展。本综述重点论述了NAD~+的生物合成、其参与的信号转导过程等研究的最新进展以及它与细胞增殖动态平衡的联系,以及基于此的一些抗癌药物研发的新的切入点。  相似文献   

16.
烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(nicotinamide adenine dinucleotide,NAD)及其还原态是生物体通用的氧化还原辅酶和重要小分子,参与胞内众多代谢反应,因此调控NAD水平不仅难以选择性作用于代谢途径,还常常产生意外的生物学效应。最近研究发现利用非天然辅酶烟酰胺胞嘧啶二核苷酸(nicotinamide cytosine dinucleotide,NCD),可构建正交的氧化还原催化体系,为调控胞内代谢提供了新机遇。为实现在产油酵母圆红冬孢酵母中建立NCD介导的氧化还原代谢,采用农杆菌介导转化方法,在基因组整合表达密码子优化的NCD合酶(NcdS)编码基因NCDS,获得系列有效表达NcdS的工程菌株。酶偶联法分析发现,工程菌细胞裂解液NcdS酶活达8.1×10-3 U/OD600 nm。通过高效液相色谱法(HPLC)和超高分辨率质谱检测,确定细胞裂解液可催化合成NCD。在培养基内补加5.0 mmol/L烟酰胺核糖后,工程菌胞内合成NCD达41.6 μmol/L。对工程菌进行发酵和油脂提取,发现胞内表达NCD合酶未导致细胞产油性能降低,后续可通过表达其他NCD偏好性酶,有望在圆红冬孢酵母中建立受NCD调控的油脂合成代谢体系。  相似文献   

17.
目的:探讨烟酰胺核糖(Nicotinamide riboside,NR)在糖尿病小鼠心肌病中的保护作用及其可能机制。方法:80只20~25 g雄性昆明小鼠随机分为对照组(n=20)、对照+NR组(n=20)、DCM组(n=20)、DCM+NR组(n=20)。链脲佐菌素(STZ)对小鼠腹腔注射诱导1型糖尿病,最后1次STZ注射完成后第5日,血糖仪检测小鼠尾静脉血葡萄糖水平,三次测量随机血糖均≥16.7 mmol/L的视为糖尿病小鼠。糖尿病小鼠继续喂养12w,小动物超声检测提示心功能减退的为DCM小鼠。从中随机选出20只,腹腔注射NR(1000 mg/kg),2次/日,连续2w,为DCM+NR组。采用小动物超声分别检测各组小鼠心功能,天狼星红染色观察各组小鼠的心肌纤维化程度,Western blot检测心肌组织Atg7、Beclin-1、P62、Sirt3的表达。结果:与DCM组相比,DCM+NR组左室射血分数[LVEF(%)]增加(P0.01),为DCM组的2.12倍;左室短轴缩短率[LVFS(%)]增加(P0.01),为DCM组的2.79倍;左心室收缩末期容积(LV Vol;s)降低(P0.01),为DCM组的0.25;左心室舒张末期容积(LV Vol;d)降低(P0.01)、为DCM组的0.66;心肌纤维化程度减少(P0.01)、为DCM组的0.63;Atg7、Beclin-1、Sirt3表达增加(P0.05),P62表达降低(P0.01)。结论:NR能够减轻小鼠DCM心肌间质纤维化、改善心功能,Sirt3通路的激活可能参与了NR减轻小鼠DCM损伤的保护作用。  相似文献   

18.
细菌nox基因编码合成一种含核黄素的NADH氧化酶,NADH氧化酶可催化双原子氧还原为H2O2或H2O,同时将NADH氧化为NAD+。该反应发生在多种代谢途径中,从而对细菌的氧化应激、菌膜形成、毒力调控及代谢产物生成等生理生化过程产生一系列影响。目前对高等动植物体中的nox基因及其编码的NADH氧化酶已有较深入的研究,但近年来一些研究表明,细菌nox基因的功能及作用通路与动植物体存在较大差异,因此,有必要详细了解细菌中nox基因和NADH氧化酶的具体作用机制及其对细胞产生的影响。综合分析近年来细菌nox基因及NADH氧化酶的研究成果,结合我们的研究,对目前存在的问题和未来的发展进行综述。  相似文献   

19.
穆晓清  杨琳琰  徐岩 《微生物学报》2021,61(12):4137-4148
[目的] 烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(nicotinamide adenine dinucleotide)是生物体内一种重要的辅因子,其细胞内含量对于NAD+依赖型氧化还原反应和有关生化合成代谢具有重要意义。为强化辅因子合成,本文通过不同诱导条件下关键酶基因转录水平与产物合成水平的相关性分析,利用增加正向关键酶基因拷贝数策略提高胞内氧化型辅酶NAD+的浓度。[方法] 以实验室前期构建的大肠杆菌NA016为出发菌株,分别从诱导温度、诱导剂浓度、诱导时机三个方面进行了诱导条件的优化,并利用实时荧光定量PCR(RT-qPCR)技术对代谢改造中的有关过表达基因进行了转录水平分析,确定了NAD+含量与这些过表达基因转录水平之间的相关性,增加对NAD+合成代谢具有正向作用的基因拷贝数以进一步提高胞内NAD+水平。[结果] 通过诱导条件优化实验确定菌株NA016的最适诱导温度,在诱导时机为OD600达到0.6时加入0.8 mmol/L的IPTG可使胞内NAD+含量提高35.37%;转录水平方面分析发现基因nadEpncB的表达对NAD+的合成具有正向调节作用。进一步增加菌株NA016中关键酶基因nadEpncB的拷贝数可使辅酶含量再次提高22.46%,最高可达41.66μmol/g DCW。[结论] 优化诱导条件和增加关键酶基因拷贝数可以提高氧化型辅酶NAD+的含量,这为促进大肠杆菌胞内NAD+合成的研究提供借鉴意义。  相似文献   

20.
慢性烟酰胺超载与2型糖尿病流行的关系   总被引:1,自引:0,他引:1  
2型糖尿病是全球性日益严重的公共卫生问题。目前人们普遍接受的观点是2型糖尿病是基因与环境相互作用的结果,但二者如何作用尚不清楚。众所周知,饮食因素在糖尿病发病中起关键作用,而全球性糖尿病快速流行发生于尼亚新(烟酸或烟酰胺)强化食物之后,因此不能排除长期尼亚新摄入过量与糖尿病流行有关。我们最近的研究显示烟酰胺超载及解毒减慢均可引起氧化应激和胰岛素抵抗。本文结合相关文献资料,就尼亚新代谢、糖尿病人烟酰胺代谢特点、皮肤在烟酰胺代谢中的作用、药物对烟酰胺代谢的影响、以及饮食习惯和食品强化等因素与糖尿病流行的可能关系做一概述。我们认为,糖尿病时基因与环境相互作用的本质可能是长期烟酰胺超载所致的慢性中毒与机体相对较低的解毒/排泄能力的综合反映,因此,减少尼亚新摄入可能是遏制糖尿病流行的关键措施。  相似文献   

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