氧化葡萄糖酸杆菌酶学和分子生物学研究

对氧化葡萄糖酸杆菌初级代谢途径中的关键酶及分子生物学研究做了系统的评述 ,展望了分子技术改造氧化葡萄糖酸杆菌和优化 2 KGA代谢途径的可能。     

高等植物葡萄糖-6- 磷酸脱氢酶与6- 磷酸葡萄糖酸脱氢酶基因的不同进化起源

葡萄糖-6-磷酸脱氢酶与6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶是植物戊糖磷酸途径中的两个关键酶。在克隆了水稻质体葡萄糖-6-磷酸脱氢酶基因OsG6PDH2和质体6-磷酸葡萄糖脱氢酶基因Os6PGDH2基础上,分析比较了水稻胞质和质体葡萄糖-6-磷酸脱氢酶基因和6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶基因的基因结构、表达特性和进化地位。结合双子叶模式植物拟南芥两种酶基因的分析结果,认为高等植物葡萄糖-6-磷酸脱氢酶基因和6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶基因在进化方式上截然不同,葡萄糖-6-磷酸脱氢酶的胞质基因与动物和真菌等真核生物具有共同的祖先;6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶的胞质酶和质体酶基因都起源于原核生物的内共生。讨论了植物葡萄糖-6-磷酸脱氢酶与6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶基因可能的进化模式,为高等植物及质体的进化起源提供了新的资料。     

高等植物葡萄糖-6-磷酸脱氢酶与6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶基因的不同进化起源

葡萄糖-6-磷酸脱氢酶与6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶是植物戊糖磷酸途径中的两个酶.在克隆了水稻质体葡萄糖-6-磷酸脱氢酶基因OsG6PDH2和质体6-磷酸葡萄糖脱氢酶基因Os6PGDH2基础上,分析比较了水稻胞质和质体葡萄糖-6-磷酸脱氢酶基因和6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶基因的基因结构、表达特性和进化地位.结合双子叶模式植物拟南芥两种酶基因的分析结果,认为高等植物葡萄糖-6-磷酸脱氢酶基因和6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶基因在进化方式上截然不同,葡萄糖-6-磷酸脱氢酶的胞质基因与动物和真菌等真核生物具有共同的祖先;6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶的胞质酶和质体酶基因都起源于原核生物的内共生.讨论了植物葡萄糖-6-磷酸脱氢酶与6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶基因可能的进化模式,为高等植物及质体的进化起源提供了新的资料.     

快生型和慢生型根瘤菌对双糖的吸收和水解

慢生型根瘤菌对双糖类代谢中缺乏吸收系统和分解代谢酶。在快生型根瘤菌的双糖类代谢中,存在吸收系统和分解代谢酶。如Rhizobium Leguinosarum Wu163和Wu235以及R.Trifolii Wu290,对蔗糖和麦芽糖的吸收表现为固有的特性,而在R.meliloti Wu60和在豇豆根瘤菌NGR234中对这些双糖的吸收是诱导的。事实表明在快生型根瘤菌中,最少有两个独特的吸收系统。一个运输蔗糖、麦芽糖,另一个运输乳糖。因受迭氮化合物影响,双糖的吸收是通过主动作用途径进行的。用硝基苯酚、羰基甲氯苯腙处理而     

代谢工程改造酿酒酵母合成葡萄糖二酸

葡萄糖二酸是一种高附加值的有机酸,广泛用于食品、医药和化工领域。为获得生产葡萄糖二酸的微生物细胞工厂,通过共表达小鼠来源的肌醇加氧酶(MIOX)及恶臭假单胞菌来源的醛酸脱氢酶(Udh),在酿酒酵母Saccharomyces cerevisiae CEN.PK2-1C中构建了葡萄糖二酸合成途径,产量为(28.28±3.15)mg/L。在此基础上,通过调控前体肌醇的合成途径,发现肌醇-1-磷酸合成酶(INO1)是葡萄糖二酸合成途径的限速酶,过量表达INO1,葡萄糖二酸产量达到(107.51±10.87)mg/L,提高了2.8倍。进一步弱化竞争支路中磷酸果糖激酶(PFK1)的表达,最终葡萄糖二酸的产量达到(230.22±10.75)mg/L,为进一步获得高产葡萄糖二酸细胞工厂提供基础。     

葡萄糖淀粉酶的结构和功能研究进展

葡萄糖淀粉酶是一种重要的工业酶制剂,属于糖苷水解酶,它将淀粉及类似物水解成β-葡萄糖。近年来,对葡萄糖淀粉酶的研究在酶学性质、结构组成、结构-功能关系等方面取得了长足的进展。本文对这些研究进展进行总结,并针对工业生产中的问题提出相应的解决途径。     

Komagataeibacter rhaeticus 3-15全基因组及葡萄糖脱氢酶基因缺失体的构建

细菌纤维素(BC)是一种新型的可再生、可降解的生物高分子材料。为了最大程度的发挥BC生产菌株K.rhaeticus 315的生产能力,本文首先对K.rhaeticus 315进行全基因组测序,通过功能基因的注释、分析碳源代谢流向。结果显示,该菌株碳代谢特征之一是缺乏磷酸果糖激酶的编码基因,不能通过EMP途径代谢糖类碳源,而是主要通过PPP途径和TCA途径代谢碳源,维持菌体生长和BC合成。由于葡萄糖脱氢酶的存在,该菌株在合成BC的同时生成大量副产物—葡萄糖酸。为此,本文通过敲除葡萄糖酸合成酶相关基因,即葡萄糖脱氢酶基因gcd,构建葡萄糖脱氢酶基因缺失重组株(gcd^-),将葡萄糖酸的生成量降低了77%。     

根瘤菌属胞外多糖的研究

本文研究了豌豆根瘤菌(Rhizobum Leguminosarum),苜蓿根瘤菌(R. meliloti),三叶草根瘤菌(R. trifolii),菜豆根瘤菌(R. phaseoli),豇豆根瘤菌(Rradyrhizobium sp.(Vigna))和大豆根瘤菌(R. Japonicum)产生的胞外多糖化学组分的差异,结果表明,不同种的根瘤菌能产生具有不同组分的胞外多糖,其多糖组分的差异主要表现在糖醛酸和甘露糖的含量。豌豆根瘤菌、三叶草根瘤菌,菜豆根瘤菌产生的胞外多糖含有糖醛酸,大豆根瘤菌和苜蓿根瘤菌产生的胞外多糖一般不含有糖醛酸。根瘤菌有快生型和慢生型之别,这种差异也可由其产生的胞外多糖组分看到,一般快生型根瘤菌:豌豆根瘤菌,苜蓿根瘤菌,菜豆根瘤菌,三叶草根瘤菌,(包括最近证明的快生型大豆根瘤菌)的胞外多糖中甘露糖所占百分比较低(低于20％),葡萄糖所占的百分比较高(高于60％),而慢生型根瘤菌:大豆根瘤菌和豇豆根瘤菌的胞外多糖中甘露糖所占百分比较高(高于36％),葡萄糖所占的百分比较低(低于50％)。     

化学发光法测定葡萄糖

葡萄糖在葡萄糖氧化酶作用下氧化生成葡萄糖酸和过氧化氢,用化学发光法可以测定生成的过氧化氢,从而知道葡萄糖的含量。本法所需样品量少,快速方便,灵敏度较比色法高,适用于大量样品的分析,如血糖,也可用于测定葡萄糖氧化酶、过氧化物酶、过氧化氢以及金属离子等。测定方法包括葡萄糖的氧化和发光强度的测量两个步骤。     

红曲AS 3．3491葡萄糖淀粉酶生物合成的调节

红曲 Monascus AS 3.978的变异株 AS 3.3491曾是葡萄糖淀粉酶的工业生产菌株。本文报告的实验结果表明该菌株的葡萄糖淀粉酶是构成酶,它的形成受降解物阻遏的调控。AS 3.3491葡萄糖淀粉酶形成的时间过程属典型的产物形成与生长呈负相关的类型,即菌丝体生长停止后酶才开始大量形成。从培养基中除去过量易利用碳源可使葡萄糖淀粉酶形成消阻遏。各种可利用碳源以低浓度分别加到洗涤的菌丝体悬浮液中都能促进葡萄糖淀粉酶的形成,其中蜜二糖和半乳糖的促进作用最甚。在限制生长的条件下,即向洗涤菌丝悬浮液连续缓慢供给低浓度葡萄糖,则在整个培养过程中,葡萄糖淀粉酶的活力稳步上升,不需要任何诱导物,并且比酶形成值达到蜜二糖培养基的水平。因此,高浓度葡萄糖阻遏葡萄糖淀粉酶形成,但低浓度葡萄糖却促进酶的形成。     

混合培养中巨大芽孢杆菌对氧化葡萄糖酸杆菌的作用

为查明维生素Ｃ二步发酵混合培养中巨大芽孢杆菌与氧化葡萄糖酸杆菌间的关系,通过生长曲线测定、静息细胞实验及摇瓶发酵实验研究了巨大芽孢杆菌对氧化葡萄糖酸杆菌生长和产生２－酮基－Ｌ－古龙酸作用的影响;采用超滤分离、凝胶层析及聚丙烯酰胺凝胶电泳技术对巨大芽孢杆菌胞外液中具有促进氧化葡萄糖酸杆菌产酸作用的活性物质进行了分离和纯化。结果表明,大菌胞内液和胞外液均可促进小菌生长,大菌胞外液中具有该作用的组分分子     

胶质细胞中葡萄糖转运机制研究进展

脑内神经元的能量主要依赖神经胶质细胞利用葡萄糖代谢产物乳酸供应;脑内星形胶质细胞和少突胶质细胞主要通过葡萄糖转运体途径和钠依赖性葡萄糖转运蛋白途径摄取葡萄糖,同时也可通过连接蛋白介导的缝隙连接或半通道途径形式在细胞间进行葡萄糖转运。这些途径的异常与某些神经系统疾病的病理生理学特性密切相关,故深入了解葡萄糖进入胶质细胞及其在胶质细胞之间的转运机制对脑代谢异常相关疾病的防治有重要的指导意义。     

米曲霉6-磷酸葡萄糖脱氢酶基因gsdA的克隆及生物信息学分析

6-磷酸葡萄糖脱氢酶催化6-磷酸葡萄糖生成6-磷酸葡萄糖酸,并生成NADPH,是微生物胞内磷酸戊糖途径（PPP）的关键酶。本研究以食品安全菌米曲霉CICC2012为材料,克隆获得6-磷酸葡萄糖脱氢酶基因(GenBank登录号：JN123468)。序列分析表明,该酶是由222个氨基酸组成的亲水性蛋白;128～134位氨基酸序列DHYLGKE为活性区域;170～176位氨基酸序列GTEGRGG可能为辅因子结合位点。进化树分析表明,米曲霉6-磷酸葡萄糖脱氢酶同其他丝状真菌及酵母的G6PDH较相似。     

氧化葡萄糖酸杆菌中5-葡萄糖酸脱氢酶基因的克隆、表达及酶学性质分析

根据NCBI上的报道的基因序列设计引物,以氧化葡萄糖酸杆菌(Gluconobacter oxydans)H24的基因组为模板,获得5-葡萄糖酸脱氢酶(Ga5DH)基因,将其与表达载体pET-28a连接,构建重组质粒pET-28a-Ga5DH,并转化大肠杆菌Rosetta进行表达。SDS-PAGE检测结果显示,表达蛋白的分子大小为26.5 kD,纯化后酶活达7.83 U/mg。酶学性质分析表明,该酶的最适反应温度为40℃,最适pH为11。在pH 9-11的缓冲中保温8 h,酶活力仍有80%以上的残余。该酶对多种有机溶剂具有良好的耐受性。     

构建葡萄糖二酸指示系统筛选肌醇加氧酶突变株

葡萄糖二酸是一种高附加值天然有机酸,已经广泛应用于疾病防治、生产聚合物材料等领域。在葡萄糖二酸的合成途径中,肌醇加氧酶MIOX所催化的肌醇转换为葡萄糖醛酸的过程是整个途径的限速步骤。通过应用将葡萄糖二酸浓度与绿色荧光蛋白荧光强度相结合的筛选系统,从突变体文库中筛选出3株有潜力的肌醇加氧酶突变体(K59V/R60A、R171S和D276A),使MIOX活性得到提高。重组菌株Escherichia coli BL21(DE3)/MU-R171S的葡萄糖二酸产量相比于未突变菌株提高了36.5%。     

葡萄糖二酸研究进展

葡萄糖二酸是一种葡萄糖衍生物,可作为原料制备多种聚合物和生物质新能源,在化工领域具有广泛的应用价值,被认为是"最具价值的生物炼制产品"之一。葡萄糖二酸也具有调控体内激素、提高机体免疫功能、减少癌症病发的作用,它在食品和医药领域的关注度和市场需求逐年增加。目前葡萄糖二酸的制备主要依靠化学氧化法生产,用微生物法合成的研究还处于初级探索阶段。本文综述了葡萄糖二酸的在医药、化工等领域的应用前景,阐述了其生产方法及测定手段,并对微生物法生产葡萄糖二酸进行了展望。     

金合欢根瘤菌的几种酶活特性

金合欢根瘤菌Rhizobium sp.(Acacia farnesiana)的氧化酶、过氧化氢酶、脲酶、青霉素酶和β-半乳糖苷酶均呈阳性。经过酶活性定量测定表明金合欢根瘤菌有葡萄糖酸-6-磷酸脱氢酶(6PGD)和β-半乳糖苷酶的酶活性,而慢生型大豆根瘤菌未测到上述两种酶活性。根据聚丙烯酰胺凝胶电泳酯酶图谱,6株金合欢根瘤菌可分成两群:酋株AF1、AF2和AF3的酯酶图谱中有A带,AF4、AF5和AF6的酯酶图谱中没有A带。     

苜蓿中华根瘤菌desA基因功能的鉴定

为研究苜蓿中华根瘤菌脂肪酸脱饱和酶desA基因在不饱和脂肪酸合成、共生结瘤固氮以及应对逆境胁迫中的功能,为高效利用苜蓿中华根瘤菌提供理论依据,本文通过异体遗传互补和脂肪酸组成薄层层析,分析SmdesA编码蛋白是否具有脱饱和酶的活性并参与不饱和脂肪酸的合成,构建SmdesA的缺失突变株和互补菌株,比较各菌株在不同逆境胁迫条件下的生长速率以及回接宿主植物后与紫花苜蓿共生结瘤的能力.结果表明SmdesA不能互补大肠杆菌CY57中EcfabA的突变,但具有将饱和脂肪酸脱饱和形成不饱和的棕榈油酸和十八碳烯酸的能力.另外,SmdesA缺失突变对苜蓿中华根瘤菌的脂肪酸组成影响不大,但会显著影响低温和高盐条件下菌株的生长速率以及与紫花苜蓿共生结瘤的能力.我们推测,SmdesA参与的脱饱和途径可能是苜蓿中华根瘤菌不饱和脂肪酸合成的补偿途径,其编码的蛋白DesA不是不饱和脂肪酸合成的关键酶,但在应对逆境胁迫和共生结瘤中具有重要的生物学功能.     

氧化葡萄糖酸杆菌中硫辛酸合成模块对维生素C一步混菌发酵的影响

在由氧化葡萄糖酸杆菌和普通生酮古龙酸杆菌构建的维生素C两菌一步发酵体系中,为了强化氧化葡萄糖酸杆菌对普通生酮古龙酸杆菌生长和产酸的促进作用,文中在氧化葡萄糖酸杆菌中构建硫辛酸合成功能模块。由含硫辛酸功能模块的氧化葡萄糖酸杆菌和普通生酮古龙酸杆菌组成的两菌一步体系,能减轻普通生酮古龙酸杆菌单菌培养时的生长抑制,强化两菌的互作关系,使维生素C前体(2-酮基-L-古龙酸,2-KGA)的产量提高到73.34 g/L(对照组为59.09 g/L),醇酸转化率提高到86.0%。研究结果为进一步优化维生素C两菌一步发酵体系提供了新思路。     

葡萄糖-1-磷酸对灵芝多糖合成的影响

在以葡萄糖为唯一碳源进行灵芝液态发酵时,通过添加不同浓度的代谢中间产物葡萄糖-1-磷酸,研究其对灵芝胞外多糖产量、单糖组成、合成途径相关酶的影响,从而确定影响灵芝多糖单糖组成的关键酶。结果显示,添加葡萄糖-1-磷酸对灵芝多糖产量和多糖的单糖组成并无明显影响。在检测的3种灵芝多糖合成关键酶中,葡萄糖-1-磷酸的添加抑制磷酸葡萄糖变位酶(PGM)、磷酸葡萄糖异构酶(PGI)的酶活,对磷酸甘露糖异构酶(PMI)无明显影响。此外,通过相关性分析后发现,发酵过程中半乳糖和甘露糖比例的变化分别与PGM和PGI、PMI具有相关性。本文结果对实现灵芝多糖代谢的灵活调控提供有益的参考。