饥饿和糖尿病大鼠在不同血循环段中的酮体消长

Blood ketone body level and ketone body ratio (acetoacetate/β hydroxybutyrate) are commonly used as clinical diagnostic indices.But there is no systematic study on the variability of these indices in the blood circulation.We investigated the concentration of ketone bodies within different segments of the circulation in fed ad libitum rats, starved rats and alloxan induced diabetic rats.Blood samples were drawn from femoral artery, suprarenal inferior vena cava and hepatic vein of each rat, respectively.The concentrations of acetoacetate and β hydroxybutyrate were measured by enzymatic method.To avoid mixing of the blood streams, appropriate strangulation of the vessels was taken when sampling.The total ketone body level was always the highest in the hepatic vein, secondary in the femoral artery and the lowest in the suprarenal vena cava in rats in different states.But surprisingly, the concentration of acetoacetate was the lowest in the hepatic vein and the highest in the femoral artery.The ketone body levels elevated in both starvation and diabetes, and the ketone body ratios were changed in the circulation.While blood flows through extra hepatic tissues, the total concentration of ketone body is undergoing degression, but the concentration of acetoacetate could be elevated due to the conversion of ketone body in extra hepatic tissues.Therefore, ketone body ratio is changeable in different segments of the blood circulation, including that between hepatic vein and artery.The correlation of ketone body ratio between arterial and hepatic venous blood could be effected by different pathophysiological states, such as starvation and diabetes.The “Redox theory” deserves a further discussion.     

酮体代谢与阿尔茨海默病

阿尔茨海默病(Alzheimer's disease,AD)是老年痴呆症的一种主要类型,也是神经退行性疾病中发病率最高的一种疾病.随着我国老龄人口的持续上升,AD患者人数也呈增长趋势.研究表明,脑内葡萄糖代谢的降低远早于β淀粉样沉淀发生,而酮体是脑内替代葡萄糖的主要能量来源.因此,脑中能量代谢底物转换为酮体是AD早期代谢特征.目前,AD病理进程中酮体调控的机制还不清楚.深入了解AD发生、发展过程中酮体代谢的分子机制,对于寻找AD早期诊断标志物、探索AD的防治方法具有重要意义.本文就酮体代谢及其在AD中的研究进展进行综述.     

聚羟基脂肪酸酯合成酶的改造和代谢途径构建的研究进展

聚羟基脂肪酸酯(Polyhydroxyalkanoates,PHA)是许多细菌在非平衡生长条件下在胞内积累的以颗粒状态存在的碳源和能源储藏物质。PHA因其具有生物可降解性、生物相容性等许多良好的材料性质、可以作为化学合成塑料未来的替代品而引起广泛关注。但由短链脂肪酸或单一脂肪酸单体合成的PHA的材料性质具有局限性,需要利用多种单体合成满足实际需求的PHA材料。PHA合成酶的底物特异性和PHA合成代谢途径决定着PHA的单体组成情况,进而影响着PHA的理化特性和材料性能。因此需要对PHA合成酶进行改造,扩展其对底物的特异性。另一方面需要构建新的PHA合成代谢途径,能合成出一些不常见的且性能优良的PHA材料。综述了近些年对PHA合成酶改造的研究及PHA代谢途径构建的研究进展。     

多不饱和脂肪酸合成途径研究进展

多不饱和脂肪酸在大多数生物体膜生物学和信号传递过程中起着至关重要的作用。最近研究发现,一些深海生物合成多不饱和脂肪酸并非由饱和脂肪酸的延长及脱饱和反应,而是由聚酮合酶途径(polyketide synthase,PKS)直接合成。介绍多不饱和脂肪酸的生物合成并总结近年来聚酮合酶这一新途径及其分子机制的研究进展。     

需钠弧菌(Vibrio natriegens)合成聚羟基丁酸的研究

研究结果表明,V. natriegens可以利用葡萄糖、果糖、以及糖蜜为碳源合成聚羟基丁酸［Poly(3HB)］;当以糖蜜为碳源时,积累的Poly(3HB)达到细胞干重的28.4%。实验结果还表明,Poly(3HB)的积累滞后于细胞生长,在培养前加入过量的碳源,不仅没有Poly（3HB）积累,还抑制细胞的生长。测定了与Poly(3HB)合成相关的PHA聚合酶、β酮硫解酶和乙酰乙酰CoA还原酶的活性。结果表明,伴随Poly(3HB)合成,PHA聚合酶活性从无到有,β酮硫解酶活性提高了10倍以上。进一步通过利用脂肪酸合成代谢抑制物——浅蓝菌素（cerulenin）,研究了脂肪酸从头合成途径与Poly(3HB)合成途径的关系,发现浅蓝菌素能够明显降低细胞Poly(3HB)的累积。根据以上结果,推测在V. natriegens中可能存在有两条代谢途径参与Poly(3HB)的合成。      

肝细胞的异质性：葡萄糖和酮体在大鼠肝脏的代谢

用大鼠肝脏门静脉或肝静脉周围的肝细胞来研究葡萄糖和酮体生成的区域分布。肝细胞通过毛地黄皂苷－胶原酶灌流技术分离。门静脉周围肝细胞的γ谷氨酰转肽酶的活性比肝静脉周围肝细胞高２．４倍;而谷氨酰胺合成酶的活性则相反,肝静脉周围肝细胞高出５６倍。门静脉周围肝细胞的内源性葡萄糖合成比肝静脉周围肝细胞高１．５７倍。给予刺激葡萄糖异生的底物,门静脉周围肝细胞的葡萄糖合成则增加１．７－２．１倍。肝静脉周围肝细胞的内源性酮体生成比门静脉周围肝细胞高１．３倍。给予能明显刺激酮体生成的辛酸盐,肝静脉周围肝细胞的酮体生成仅略为增加。我们的结果证实,在基础和刺激的条件下,葡萄糖的异生在门静脉周围肝细胞中优先,而酮体生成仅在肝静脉周围肝细胞占微弱的优势。     

抗生素AGPM生物合成途径的初步研究

采用前体添加实验法、静息细胞培养法以及酶抑制剂法对藤黄灰链霉菌中抗生素AG PM生物合成途径进行了初步探讨。研究表明能转化成聚酮合成所需活性前体的氨基酸如异亮氨酸、缬氨酸、蛋氨酸、谷氨酸等以及短链脂肪酸乙酸、丙酸、丁酸盐对抗生素AGPM合成均有明显促进作用 ;另外 ,在培养基中添加脂肪酸和聚酮生物合成途径的专一性抑制剂浅蓝菌素 (2 5μg mL)或脂肪酸合成抑制剂碘乙酰胺 (0 5mmol L)时 ,菌体生长不受影响 ,而抗生素AGPM合成受到强烈抑制 ,分别为对照的 35 3 %和 2 6 2 % ;     

小分子,大作为:酮体D-β羟基丁酸在医疗领域的应用与展望北大核心CSCD

人体两大供能模式主要是通过碳水化合物代谢或脂肪代谢。日常饮食下,身体会优先选择葡萄糖作为主要的能量来源。但近年来,科学家们发现在限制碳水化合物供给的条件下可以促进机体的脂肪代谢,该饮食模式可能会成为一种改善人类健康的全新的方式。其中,间歇性进食、生酮饮食等受到了广泛的关注,特别是在运动减肥、代谢疾病、脑部健康以及预防心血管疾病方面的效果十分明显。脂肪代谢中最为关键的产物是D-β-羟基丁酸(酮体,D3HB),是组成微生物内聚物聚-D-β-羟基丁酸(PHB)的单体。D3HB是一个能够在不同细胞与组织器官中起到供能与保护作用的小分子物质。然而,仅靠饮食促发的营养性酮症会带来一定的副作用且需要经过非常长的适应期(3个月以上),因此,外源性D3HB酮体的补充逐渐成为一种更加新颖、便捷的方式,用于帮助人体快速进入营养性酮症并激发相应的功能作用。文中详细阐述了人体产生D3HB的过程与其代谢路径、D3HB在人体内的作用效果以及外源性D3HB酮体在近年来的应用研究进展。     

生酮饮食在神经系统疾病中的临床应用

生酮饮食（ketogenic diet，KD）是一种由高脂肪、低碳水化合物和适量蛋白质及营养素组成的配方饮食。传统上KD主要用于癫痫的治疗，近年来越来越多的研究表明，KD对神经系统也具有一定的保护作用，可用于多种神经系统疾病的临床治疗。KD不仅在Dravet综合征、结节性硬化症和葡萄糖载体蛋白Ⅰ型缺陷综合征等有较好的疗效，对其他神经系统疾病如创伤性颅脑损伤及脑胶质瘤等也具有明显的改善症状的作用。KD治疗神经系统疾病的作用机制尚不明确，可能涉及的神经保护机制包括抗氧化应激、抗炎、抗细胞凋亡、维持能量供应、调节去乙酰化酶活性等。本文综述了KD在神经系统疾病中的作用机制及其应用。     

运动改善阿尔茨海默病的酮体相关机制研究进展

阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease,AD)是一种多发于老年人群的神经退行性疾病,目前尚无有效治疗AD的药物,而酮体和运动能够为大脑提供保护作用,有效延缓AD的病理进程。β-羟基丁酸(β-hydroxybutyrate,BHB)作为哺乳动物体内含量最高的酮体,不仅可以作为一种替代能源物质,也能作为信号分子发挥作用。运动后大脑中BHB的增加还可以促进脑源性神经营养因子(BDNF)的表达,在改善AD患者认知和记忆力方面有着重要的意义。运动改善AD的酮体相关机制还不清楚,该文总结了BHB和运动对AD影响的最新研究进展,旨在从运动–酮体的角度为预防、缓解和治疗AD提供一种新的思考。     

几种酶活抑制剂对红曲霉色素合成的影响

红曲色素是天然安全的色素和防腐剂,根据代谢数据库选择了6种代谢途径关键酶的抑制剂,在基本培养基中考察这些抑制剂对红曲霉生长和合成色素的影响。甲羟戊酸合成途径的抑制剂邻氨基苯甲酸和3,4-二羟苯甲酸对红曲霉生长和色素生物合成都没有影响;莽草酸途径关键酶氨基苯甲酸合成酶的抑制剂三甲胺不抑制红曲霉的生长和色素的合成。在不影响红曲霉生长的浓度范围内,聚酮途径中β-酮酯酰-ACP合成酶的专性抑制剂碘乙酰胺(0.5mmol/L)抑制红曲色素合成程度达64.7%,非专性抑制剂咪唑(1mmol/L)抑制幅度达60%,聚酮途径硫酯酶的抑制剂2,4-二硝基氟苯(0.5mmol/L)强烈抑制红曲霉合成色素的活性,抑制程度达91.5%。相关酶活抑制的试验数据显示红曲霉可能经过聚酮途径合成红曲色素。     

三烷基取代芳香聚酮gombapyrones生物合成基因簇的确认及其生物合成推导

【目的】本研究旨在确认链霉菌Streptomyces rubellomurinus ATCC 31215来源芳香聚酮化合物(gombapyrones, GOMs)的生物合成基因簇(biosynthetic gene cluster, BGC),并对其生物合成途径进行推导。【方法】对链霉菌S. rubellomurinus ATCC 31215进行大规模发酵及提取分离,得到GOM-B和GOM-D;以三烷基取代芳香聚酮生物合成途径保守存在的P450单氧化酶的蛋白序列作为探针,在GOMs产生菌S. rubellomurinus基因组中进行BLAST搜索获得潜在的GOMs生物合成基因簇(gom BGC);通过对gom BGC中的聚酮合成酶(polyketide synthase, PKS)结构基因进行同框缺失突变,对突变株发酵产物进行高效液相色谱-质谱(highperformanceliquidchromatography-massspectrometry,HPLC-MS)分析以确认gomBGC与GOMs的产生相关;基于生物信息学分析,推导GOM-B的生物合成途径。【结果】从S. rubell...     

聚酮类化合物生物合成的代谢工程研究进展

聚酮化合物是一类重要的具有生物活性的次级代谢物。本文讨论了以聚酮生物合成酶为核心的聚酮化合物生物合成途径,以及近年来有关代谢工程在聚酮类化合物生物合成方面的研究工作进展,主要包括将聚酮生物合成途径引入新的宿主、代谢流量分析在提高聚酮化合物中的应用及合成新的聚酮化舍物等。     

植物类型III聚酮合酶超家族晶体结构与功能

植物类型Ⅲ聚酮化合物合酶(PKS)催化合成多种植物次生代谢产物的基本分子骨架,参与植物体许多重要生物学功能的行使,一直是研究蛋白结构与功能关系、基于结构进行分子改造的重要模式分子家族。目前在蛋白质数据库(PDB)中有超过80个不同种属来源的类型Ⅲ PKS的三维结构被报道,其中包括了研究最为透彻的查尔酮合酶在内的7种酶的晶体结构,这些结构的发表对于阐明该类酶复杂多变的底物专一性、链延伸和不同的环化反应机制奠定了结构基础。三维空间结构解析以及基于定点突变的结构功能分析是进行酶工程、基因工程的基础。以下系统综述了植物类型Ⅲ PKS超家族晶体结构和功能的研究进展。     

植物类型III聚酮合酶超家族基因结构、功能及代谢产物

植物聚酮类化合物主要包括酚类、芪类及类黄酮化合物等,在植物花色、防止紫外线伤害、预防病原菌、昆虫危害以及作为植物与环境互作信号分子方面行使着重要的生物学功能。该类化合物具有显著多样的生物学活性,对人体保健及疾病治疗有显著意义。植物类型III 聚酮化合物合酶 (PKS) 在该类化合物生物合成起始反应中行使着关键作用,决定该类化合物基本分子骨架建成和代谢途径碳硫走向,为合成途径关键酶和限速酶。以查尔酮合酶为原型酶的植物类型III PKS超家族是研究系统进化和蛋白结构与功能关系的模式分子家族,目前已经分离得到14种植物类型III PKS基因,这些同祖同源基因及其表达产物既有共性,也表现出许多独特个性,这些个性赋予此类次生代谢产物结构上的多样性。以下综述了植物类型III PKS超家族基因结构、功能及代谢产物研究进展。     

链霉菌聚酮类次生代谢产物及其生物合成基因簇

摘要：聚酮类抗生素在工业、农业和医药方面都具有重要的商业价值,至今通过美国FDA认证的聚酮类药物超过40个。随着分子生物学的发展,人们开展了抗生素合成基因簇的研究,并以此为基础发展了组合生物学,形成天然产物化学与分子生物学相结合的跨学科研究领域。本文以链霉菌为对象,对链霉菌产生的聚酮类抗生素的药物应用、聚酮合成酶（PKS）的研究及聚酮类药物的开发策略与前景作了相关介绍。     

Analysis of Δ12-fatty acid desaturase function revealed that two distinct pathways are active for the synthesis of PUFAs in T. aureum ATCC 34304

Thraustochytrids are known to synthesize PUFAs such as docosahexaenoic acid (DHA). Accumulating evidence suggests the presence of two synthetic pathways of PUFAs in thraustochytrids: the polyketide synthase-like (PUFA synthase) and desaturase/elongase (standard) pathways. It remains unclear whether the latter pathway functions in thraustochytrids. In this study, we report that the standard pathway produces PUFA in Thraustochytrium aureum ATCC 34304. We isolated a gene encoding a putative Δ12-fatty acid desaturase (TauΔ12des) from T. aureum. Yeasts transformed with the tauΔ12des converted endogenous oleic acid (OA) into linoleic acid (LA). The disruption of the tauΔ12des in T. aureum by homologous recombination resulted in the accumulation of OA and a decrease in the levels of LA and its downstream PUFAs. However, the DHA content was increased slightly in tauΔ12des-disruption mutants, suggesting that DHA is primarily produced in T. aureum via the PUFA synthase pathway. The transformation of the tauΔ12des-disruption mutants with a tauΔ12des expression cassette restored the wild-type fatty acid profiles. These data clearly indicate that TauΔ12des functions as Δ12-fatty acid desaturase in the standard pathway of T. aureum and demonstrate that this thraustochytrid produces PUFAs via both the PUFA synthase and the standard pathways.     

非典型角蒽环聚酮氧化开环酶的功能与进化

非典型角蒽环聚酮化合物是一类经过氧化重排反应形成的具有独特骨架结构的芳香聚酮类化合物。近年来的研究表明,尽管此类化合物具有多种多样的骨架结构,它们都是由共同的生物合成中间体Dehydrorabelomycin生成的。一个独特的加氧酶家族(称为非典型角蒽环氧化开环酶)催化了Dehydrorabelomycin的氧化碳-碳键断裂与重排反应。尽管这些酶属于同一个蛋白质家族,催化相同的底物发生氧化开环反应,但是通过不同的重排方式形成了对应于各自生物合成终产物的骨架结构,对这类化合物最终结构的形成起到了关键作用。对这一家族的加氧酶进行深入的催化功能与反应机理研究,不仅有助于对已知芳香聚酮的结构改造与新颖骨架结构芳香聚酮的发现,也有助于加深对于蛋白质序列进化与功能演化的认识。