细胞内NAD~+水平分析方法的研究进展

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。     

NAD~+分子在癌症细胞生物学中的重要地位

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。     

大肠杆菌NAD+合成关键酶的克隆表达及发酵优化

【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。     

长寿基因SIRT2在老年病中的调控作用

SIRT2是一种NAD~+依赖的去乙酰化酶,可通过去乙酰化作用于组蛋白和非组蛋白,调节底物的活性与稳定性,参与代谢、氧化应激和炎症等多个衰老相关生理过程。在衰老过程中,活性氧大量积累,氧化应激加剧,并伴随慢性炎症,这一系列过程增加了老年病风险,如神经退行性疾病、心血管疾病和2型糖尿病等。该文对SIRT2在衰老过程及老年病中的调控作用进行了综述,以期为老年病相关的药物研发提供一些理论基础。     

一株螢光假单孢杆菌(Pseudomonas fluorescens)中6-磷酸葡萄糖脱氢酶对烟酰胺核甙酸辅酶的专一性

在一株萤光假单孢杆菌SM-102菌株中G-6-P脱氢酶能同时利用NADP~+和NAD~+作为氢递体,并非象以往文献所载在G-6-P脱氢酶催化G-6-P的氧化中所引起NAD~+的还原是由于烟酰胺核甙酸转氢酶的作用所致,这个结论是根据下列的试验结果: (一)经测定在细菌的无细胞抽提液中没有找到烟酰胺核甙酸转氢酶的存在。(二)电泳纯的酶制剂亦能同时利用NADP~+和NAD~+作为氢递体。(三)在酶的纯化过程中,G-6-P脱氢酶作用于NADP~+和NAD~+的还原速率比值始终保持在2左右。(四)G-6-P脱氢酶作用于过量辅酶的反应系统时,对NADP~+的还原速率约为NAD~+的二倍,但当NADP~+和NAD~+同时存在时,还原速率仍与NADP~+相等。作者对G-6-P脱氢酶能同时以NADP~+与NAD~+作为辅酶在糖代谢演化上的意义进行了讨论。     

β-烟酰胺单核苷酸功能与合成研究进展

β-烟酰胺单核苷酸(nicotinamide mononucleotide,NMN)是辅酶I——NAD~+(nicotinamide adenine dinucleotide)合成的关键中间体,存在于各种生物体内。NAD~+广泛参与体内多种反应,对人体健康起着非常重要的作用。服用烟酰胺单核苷酸后可以快速提升体内NAD~+水平,从而在体内起到多种关键功能。近年来,研究NMN为年龄相关性功能衰退和疾病的发病机制提供了许多重要的见解。研究发现NMN具有多种功能作用,例如抗衰老,促进心脑健康等。NMN已经成为保健品、食品原料等领域研究的热点,其市场容量增长迅速,目前已有多种以NMN为主要成分的保健品上市销售。基于NMN持续火热的研究态势以及未来巨大的市场预期,本文较为系统地综述了NMN的研究背景、作用机理、保健功能、全球品牌产品、主要的化学方法与生物学方法的合成路线等,旨在为普及以及推动NMN在人类健康领域的研究和应用提供参考。     

NAD~+对小麦叶片线粒体甘氨酸氧化和三羧酸代谢的调节

外源NAD~+对小麦叶片线粒体内甘氨酸、苹果酸及α—酮戊二酸氧化都有促进作用。当几种呼吸底物同时存在时,其中甘氨酸的氧化抑制了其他底物的同时氧化,因为催化这两类废物氧化的酶对NAD~+的亲和力和对NADH/NAD~+比值的敏感程度有差异,催化甘氨酸氧化的甘氨酸脱羧酶对线粒体基质内可利用的NAD~+的亲和力分别比苹果酸脱氢酶和α—酮戊二酸脱氢酶的亲和力大约1或2倍。另外,甘氨酸亦可通过保持线粒体基质内高NADH/NAD~+比值来影响三羧酸环的正常代谢。     

核苷酸的生物学功能

核苷酸除了构成遗传信息的基础DNA和RNA以外,在活细胞内,大量的核苷酸在物质和能量的代谢中还显示出多种多样的生物学功能. (一)重要辅酶的构件 1.是辅酶Ⅰ(NAD~+)和辅酶Ⅱ(NADP~+)的组分:腺苷酸是NAD~+和NADP~+的组成成分.NAD~+和NADP~+是细胞内很多脱氢酶的辅酶,是重要的载氢体,能传递质子和电子:2H=2H~+(质子)+2e(电子)     

抗衰老因子——NAD~+水解酶抑制因子78C

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     

红景天苷生物合成机制及其基因工程研究进展

红景天苷主要来源于红景天,是红景天属植物的重要活性物质,具有抗辐射、抗缺氧、抗肿瘤等多种药用功效。由于红景天野生资源少,且红景天苷在红景天中含量极少、提取率低,因此,研究提高红景天苷产量的生产方法具有重要的意义和价值。在研究红景天苷生物合成机制的基础上,通过基因工程技术来提高红景天苷的产量具有一定的前景和研究价值。综述了红景天苷的生物合成机制、代谢途径中的关键酶和利用代谢工程合成红景天苷的方法,并对其研究前景进行了展望,以期为红景天苷的生物合成相关研究提供参考。     

光呼吸代谢物乙醇酸、乙醛酸和草酸对烟草叶片硝酸还原的影响

乙醇酸、乙醛酸和草酸能明显促进烟草(Nicotiana rustica)叶片在黑暗中的硝酸还原,光呼吸抑制剂a-羟基吡啶甲烷磺酸能消除前二者的促进作用而不能完全消除草酸的作用。草酸+NAD~+能显著促进离体的硝酸还原。烟叶提取液加入草酸和NAD~+后生成NADH和CO_2认为活体内由乙醛酸氧化生成的草酸是经脱氢生成NADH供硝酸还原之用。未能证明在烟叶内存在乙醇酸脱氨酶,因此排除由乙醇酸直接脱氢以还原硝酸的可能。     

NAD/NADP及其介导氧化应激在神经退行性疾病中的作用

神经退行性疾病如阿尔茨海默病、帕金森病、亨廷顿病等疾病的发生与氧化应激紧密相关。NAD和NADP是维持氧化系统和抗氧化系统平衡的两个关键物质。NAD和NADP的生物合成和降解有多种途径,参与其生物途径的物质如NAMPT、NADK、PARP1、SIRT1、CD38等,均报道在神经退行性疾病发挥一定的作用。因此,本文分别从NAD和NADP的合成和降解途径中的一些关键物质出发,结合氧化应激总结并探讨它们在神经退行性疾病的作用,以期为临床治疗神经退行性疾病提供新思路。     

从酵母中制备辅酶Ⅰ的简易方法

辅酶Ⅰ(尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸,NAD~+)是一种重要的生化试剂,常从面包酵母中提取。前人报道的提取方法,或是银盐沉淀方法,或是层析方法,由于成本昂贵,操作繁复耗时,反应体积大等缺陷,不甚理想。本文报告一种以小体积汞盐试剂分离纯化NAD~+的简易方法。     

龙虾肌甘油醛-3-磷酸脱氢酶及其衍生物与NAD~+的结合

平衡柱层析法测得每分子龙虾肌羧甲基化甘油醛-3磷酸脱氢酶能结合3.9分子NAD~+,而每分子光照酶则只能结合2分子NAD~+。 由蛋白荧光淬灭法得到,在25℃、pH7.0的磷酸盐缓冲液中,全酶、羧甲基酶及光照酶与NAD~+结合时均呈负协同性。     

香兰素生物合成的研究进展

香兰素是一种十分重要的香料,在较多行业中用途广泛。天然来源的香兰素受诸多因素的限制,不能满足市场需求,因此化学法合成的香兰素是主要原料来源。近年来,随着自然资源的不断枯竭以及人们对环境保护意识的增强,通过微生物转化适宜的底物生物合成香兰素逐渐变为研究热点。本文综述了以丁香酚、异丁香酚和阿魏酸为底物的细菌、真菌生产香兰素的相关研究进展,阐述丁香酚、异丁香酚、阿魏酸产香兰素代谢途径的研究,以及生物技术在这一领域的运用。香兰素的生物合成具有广阔的发展和市场应用前景。     

呼吸机相关性肺炎患者血清NAMPT、YKL-40、sTREM-1水平与病情程度及预后的关系研究

摘要 目的：研究呼吸机相关性肺炎（VAP）患者血清烟酰胺磷酸核糖转移酶（NAMPT）、壳多糖酶3样蛋白1（YKL-40）、可溶性髓系细胞触发受体-1（sTREM-1）水平与病情程度及预后的关系。方法：选取我院2019年2月～2021年2月收治的120例VAP患者作为研究对象,将其按照病情程度分成低危组40例、中危组45例以及高危组35例,另取同期健康体检人员50例作为对照组,检测并比较各组血清NAMPT、YKL-40、sTREM-1水平。此外,将VAP患者按照28 d生存情况分成死亡组和生存组,比较两组各项基本资料、治疗情况以及血清NAMPT、YKL-40、sTREM-1水平,采用多因素Logistic回归分析VAP患者预后的影响因素。结果：VAP患者的血清NAMPT、YKL-40、sTREM-1水平均高于对照组体检人员,且VAP患者中上述三项血清指标水平随着病情程度的加重而升高（P＜0.05）。死亡组患者血清NAMPT、YKL-40、sTREM-1水平均高于生存组患者（P＜0.05）。单因素分析结果显示：年龄、合并糖尿病、体质量指数（BMI）、机械通气时间、预防性使用抗生素以及气管切开均与VAP患者预后有关（P＜0.05）。多因素Logistic回归分析结果显示：年龄≥65岁、机械通气时间较长、未预防性使用抗生素、气管切开以及血清NAMPT、YKL-40、sTREM-1水平异常升高均是VAP患者预后的不利影响因素（均OR＞1,P＜0.05）。结论：血清NAMPT、YKL-40、sTREM-1水平与VAP患者的病情程度及预后密切相关,VAP患者的预后受到年龄、机械通气时间、抗生素使用、气管切开以及血清NAMPT、YKL-40、sTREM-1水平等因素影响。     

豌豆叶片线粒体内甘氨酸氧化对苹果酸和异柠檬酸氧化的影响

豌豆幼苗叶片线粒体中,Gly,Mal和Isocit的氧化速率均受光促进。Gly的氧化抑制Mal和Isocit的氧化,而其本身不受影响。用INH抑制Gly氧化或提高NAD~+浓度均会降低其抑制程度。线粒体氧化Gly,Mal和Isocit的K_m(NAD~+)分别为66.67,119.1μmol/L和152.2μmol/L。Gly抑制Mal和Isocit氧化是由于Gly氧化在竞争NAD~+中占优势。     

纳米硫铁的生物合成及其强化电子传递和污染物去除的研究进展

纳米硫铁是一种新型纳米材料,具有良好的导电性、吸附性和还原性,可以强化微生物之间的电子传递,促进污染物降解,近年来已被广泛研究。生物合成法具有污染小、成本低、反应条件温和、纳米硫铁产物性能好等优点。本文中,笔者综述了不同微生物合成纳米硫铁的相关研究进展,总结了其在强化电子传递及污染物去除方面的研究现状,并对生物纳米硫铁应用于生物电化学系统以及污染物去除的前景进行了分析和展望。     

γ-聚谷氨酸的微生物合成、相关基因及应用展望

γ-聚谷氨酸是一种具有极强水溶性、生物相容性、可完全降解性的环境友好型新材料。介绍γ-聚谷氨酸的基本性质、微生物合成及其影响因素,综述其合成相关基因、合成酶复合体的研究进展及在水凝胶和药物载体方面的应用前景。     

NAMPT 真核表达载体构建及其对肝癌细胞增殖的影响

目的:为探索烟酰胺磷酸核糖基转移酶(NAMPT)对肝癌细胞增殖的影响,构建pc DNA3.1(+)-NAMPT真核表达载体。方法:以正常肝细胞的c DNA为模板,通过PCR扩增得到NAMPT全长序列,经酶切、连接、转化等步骤构建真核表达载体。重组质粒经酶切鉴定及测序验证后,用脂质体转染法转染肝癌细胞MHCC-97H和正常肝细胞HL-7702,免疫印迹检测NAMPT蛋白表达情况;WST实验检测过表达NAMPT后对MHCC-97H和HL-7702增殖的影响。结果:真核表达载体pc DNA3.1(+)-NAMPT构建成功,转染HL-7702和MHCC-97H细胞后,NAMPT蛋白表达水平较空白组分别升高了83%和180%;过表达NAMPT可促进细胞增殖,而抑制NAMPT活性后,细胞增殖被抑制(P0.001)。结论:成功构建了真核表达载体pc DNA3.1(+)-NAMPT,并发现NAMPT表达水平与细胞增殖密切相关,为进一步探索NAMPT表达在肝癌细胞增殖的分子作用机制和筛选新的肿瘤药物靶点奠定了基础。