γ-氨基丁酸代谢旁路在植物响应逆境胁迫中的作用机制研究

γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid,GABA)是普遍存在于生物体内的一类四碳非蛋白质氨基酸,其合成与代谢主要是通过三羧酸循环的一个旁路,即γ-氨基丁酸旁路(GABA-shunt)进行的,其生物学功能十分广泛,主要参与植物的生长发育、碳/氮源营养平衡、逆境胁迫响应和信号传递等一系列重要生命活动。本文从生理生化、分子水平简要介绍植物γ-氨基丁酸代谢旁路在逆境胁迫响应中的作用机制及生物学功能的研究进展。     

γ-氨基丁酸在植物抗逆生理及调控中的作用

γ-氨基丁酸(GABA)是一种非蛋白质氨基酸,广泛存在于生物体中.GABA已经在多种植物体中被发现,但是它在植物体中的生理作用还不十分清楚.对γ-氨基丁酸在高等植物体中的合成、代谢途径、逆境条件下GABA在植物体中起的作用以及对植物的生长发育、氮代谢以及信号调控作用等生理过程的影响进行了综合评述,为GABA在植物体中进一步研究提供理论依据.     

γ-氨基丁酸在高等植物体内的代谢和功能

从γ-氨基丁酸在植物体内的代谢、调节、胞内和胞间运输、植物体内的生理功能四方面介述了γ-氨基丁酸在高等植物中的可能生理作用.     

芽孢杆菌γ-氨基丁酸代谢旁路研究进展

-γ氨基丁酸(γ-aminobutyric acid,GABA)是一种在生物体中普遍存在的四碳非蛋白质氨基酸,具有较为广泛的生理功能。其代谢是通过GABA旁路(GABA shunt)来完成的。现就其基本性质、代谢调控特点、表达调控机制及其生理功能等方面分别介绍芽孢杆菌γ-氨基丁酸代谢旁路的研究进展。系统研究苏云金芽孢杆菌中γ-氨基丁酸代谢旁路的调控机制和生理功能,有可能为进一步了解其杀虫晶体和芽孢的形成机制提供思路和线索。     

γ-氨基丁酸在高等植物逆境反应中的作用

动物中枢神经系统中的一种主要的抑制性神经递质γ－氨基丁酸（GABA）,也广泛存在于植物中。作者简要介绍在逆境条件下植物体内GABA积累的机制及其在植物对逆境响应中的可能作用。     

γ-氨基丁酸的生产和功能

<正> γ-氨基丁酸(Acidum r-Aminobutyricum简称GABA),商品名称为r-氨酪酸。临床上用于防治各种类型的肝昏迷。亦可用作尿毒定、催眠药及煤气中毒听致昏睡的苏醒剂,脑血管障碍所致的偏瘫、记忆力障碍和言语障碍等亦可试用。一γ-氨基丁酸的生产γ-氨基丁酸在植物和细菌中广为分布。国内外通常采用合成工艺路线进行生产:     

γ-氨基丁酸代谢影响拟南芥叶片节律性运动

为阐明γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid,GABA)和生物节律调控的关系,本文以GABA合成(谷氨酸脱羧酶gad等)和代谢(GABA转氨酶GABA-T/pop2、谷氨酸脱氢酶gdh等)突变体,以拟南芥叶片节律性运动为监测指标,探讨了GABA代谢与叶片节律性运动的关系。结果显示,GABA合成突变体(gad1-3)和双突变体gad1/gad2中叶片节律性运动的振幅低于野生型,在gad1、gad2和gad1/gad2中叶片运动的振幅变化明显;pop2突变体中,叶片运动的节律性变化的振幅明显低于对照,gdh1/gdh2突变体中,叶片运动呈现非节律性变化的特点;此外,外源γ-氨基丁酸(1.0 mmol·L-1)不同程度提高拟南芥3种生态型(Col、Ler、Ws)叶片节律性运动的振幅,其中Col生态型和Ws生态型叶片振幅变化明显;在生物钟核心基因突变体toc1、lhy、cca1中,叶片运动呈现非节律性变化模式;但外源GABA的添加能够提高这些突变体叶片节律性运动的振幅或者恢复叶片的节律性。上述结果表明GABA代谢平衡直接和间接影响生物钟节律,外源或内源GABA的合成或代谢突变主要影响到叶片节律性运动的振幅。     

高粱SbGABA-Ts基因的克隆、原核表达及纯化

植物中GABA(γ-氨基丁酸)代谢与植物生长发育、信号传递及逆境响应等过程密切相关,而参与GABA代谢的关键酶GABA-T(γ-氨基丁酸转氨酶)在重要农艺作物中的研究相对滞后。利用同源性分析在高粱基因组数据库中获得两个γ-氨基丁酸转氨酶(SbGABA-T)基因,RT-PCR方法进行基因克隆,并连入原核表达载体pET28a(+),转化E.coli BL21(DE3)进行基因异源表达分析。结果表明,包含SbGABA-T编码区全长的融合蛋白主要在包涵体中表达,而去除了SbGABA-T N端信号肽的融合蛋白以部分可溶的形式存在。进一步优化表达条件,IPTG浓度为1 mmol/L时,16℃低温诱导18h,即可获得大量可溶性融合蛋白。用带His标签的镍柱对融合蛋白进行了纯化。     

甜高粱琥珀酸半醛脱氢酶SbSSADH基因克隆及原核表达

γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid,GABA)代谢旁路是TCA循环的一个代谢支路,广泛存在于动植物和微生物中,植物GABA代谢旁路与植物生物和非生物胁迫响应相关。琥珀酸半醛脱氢酶(SSADH)是GABA旁路的一个关键酶,对GABA途径在生物体内发挥功能起着至关重要的作用。通过检索Maize GDB和Gramene数据库获得甜高粱Sb SSADH基因信息,利用同源克隆的方法获得了甜高粱Sb SSADH基因。序列分析结果表明,Sb SSADH基因与玉米、甘蔗在核酸序列的相似度为94.77%,但前端约200 bp的信号肽部分差异较大。通过以p ET-28a为表达载体构建Sb SSADH原核表达系统,Rosetta菌株为表达菌,表达出约50 k D的SSADH蛋白,将纯化的蛋白进行酶活分析,纯化蛋白具有琥珀酸半醛脱氢酶活性,并且受酶抑制剂ATP和AMP的抑制。     

谷氨酸脱羧酶、γ-氨基丁酸-α-酮戊二酸转氨酶及γ-氨基丁酸在大白鼠脑的分布及其相互关系

近年来发现脑组织除具有一般的氧化代谢途径外,尚存在着谷氨酸—γ—氨基丁酸—琥珀酸牛醛—琥珀酸支路。这条支路的两个主要的酶就是谷氨酸脱羧酶(以下简称GDC)和γ-氨基丁酸-α-酮戊二酸转氨酶(以下简称 GABA-T)。γ-氨基丁酸(以下简称GABA)除了参与脑中的氧化代谢外,同时也是哺乳类中枢神经系统的一个抑制物质,可能对神经原的兴奋抑制起着调节作用。因此在中枢神经系统各部位 GABA 的含量如何,它的含量与 GDC 或 GABA-T 活力之间的关系又是如何,将是一个很有兴趣的问题。     

γ-氨基丁酸的神经药理

早在1883年 Schotten 合成了一个化合物,分子式为 C_4H_9O_2N,称之为哌啶酸(piperidins(?)ure)。1889年 Gabriel 合成了γ-氨基丁酸(以下简称 GABA)。不久即证明 GABA 与哌啶酸即同一物质。1910年 Ackermann 和 Kutschert 从腐败的动物组织中分离出 GABA。后来 Abderhaldent 从葡萄球菌和酵母的腐败混合物中分离出 GABA。近来证明在许多种微生物和酵母以及植物中均有 GABA 存在。1950年 Roberts     

γ-氨基丁酸的发现史

γ-氨基丁酸(GABA)被鉴别为抑制性神经递质的事实启示人们:一些简单的氨基酸分子可以在中枢信息传递中起重要作用。本文仅就GABA 的发现、被确认是哺乳动物中枢神经递质的过程作一简介。一、哺乳动物中枢GABA 的发现GABA 作为一种化学物质来说,早在1883年已被人工合成。其后又做过一些在真菌、细菌和植物中代谢的研究。直到1950年,Roberts 和Awapara 各自发现了GABA 存在     

脑内γ-氨基丁酸能神经及其功能

γ-氨基丁酸(GABA)是脊椎动物中枢神经系统中一种主要的抑制性神经介质。脑内1/3的突触以它为递质。它也是三羧酸循环中“GABA环路”的产物,在体内作为供能物质参与能量代谢。作为神经递质的GABA可在神经末梢合成,约占脑内GABA全部含量的25～30%。同其它神经介质相比,脑内GABA的含量是很高的,其浓度以微克分子/克(脑组织)计算。GABA的结构简单,但功能复杂。关于GABA能神经元的分布、功能特性、受体分类以及与安定受体的关系等方面近年来作了大量的研究。一、GABA能神经元近几年由于方法学上的改进,人们对GABA能神经元有了更多的认识。例如,Robert     

生物法合成γ-氨基丁酸的研究策略*

γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid,GABA)是一种极易溶于水的非蛋白质氨基酸,被广泛应用于食品和制药工业中,市场需求量极大。可通过化学合成法、植物富集法、微生物直接发酵法和生物转化法生产。近年来,因生物法合成GABA具有相对优势,受到研究者们的重视。对GABA的生产方法、生产GABA的微生物、微生物合成GABA的关键代谢途径和GAD酶的定向改造策略进行了论述。     

测定林生山黧豆体内谷氨酸脱羧酶活性的薄膜层析荧光分析法

Thin－LayerChromatogaphic－FluorometryMethodforMeasuringGlutamateDecarboxylaseActivityinLathyrussylvestrisSHENLi-Ming，HUOChang－He，MuXiao－Min，WUXian－Rong（CollegeofBiologicalSciences，ChineseAgriculturalUniversity，Beijing100094）谷氨酸脱羧酶广泛存在于动植物体内，催化由谷氨酸脱按转变为γ-氨基丁酸（γ－aminobutyricacid，GABA）的反应。研究表明，谷氨酸脱数酶活性和GABA的含量与植物在逆境条件下的反应有关[4]。另有报道指出，植物籽粒吸涨萌发过程中谷氨酸脱坡醇是最先被活化的酶之一[6]…     

γ-氨基丁酸与抗惊厥

γ-氨基丁酸(GABA)是中枢神经系统重要的抑制性递质,GABA 功能紊乱与惊厥的关系是60年代以来惊厥机制研究中引人注目的一个侧面。在 GABA代谢、释放、重摄取以及 GABA 受体等方面加强 GABA 能传递的因素一般具有抗惊厥作用.一些已知的抗惊厥药物,其作用机理也多涉及到 GABA 环节。     

外源γ-氨基丁酸（GABA）对低氧胁迫下甜瓜幼苗根系GABA代谢及氨基酸含量的影响

采用水培法,通过准确控制营养液溶氧浓度,研究了外源γ-氨基丁酸（GABA）对低氧胁迫0~8 d ‘西域一号’甜瓜幼苗根系GABA代谢及氨基酸含量的影响.结果表明：与通气对照相比,低氧处理的甜瓜幼苗正常生长受到严重抑制,其根系谷氨酸脱羧酶（GAD）、谷氨酸脱氢酶（GDH）、谷氨酸合成酶（GOGAT）、谷氨酰胺合成酶（GS）、丙氨酸氨基转移酶（ALT）、天门冬氨酸氨基转移酶（AST）活性以及GABA、丙酮酸、丙氨酸、天冬氨酸含量均显著提高,而谷氨酸和α 酮戊二酸含量在处理4~8 d均显著降低.与低氧处理相比,外源GABA处理有效缓解了低氧胁迫对幼苗根系生长的抑制作用,同时甜瓜根系内源GABA、谷氨酸、α-酮戊二酸、天冬氨酸含量显著提高,但GAD、GDH、GOGAT、GS、ALT、AST活性在整个处理过程中均显著降低,丙酮酸和丙氨酸含量也显著降低.低氧同时添加GABA和γ-乙烯基 γ-氨基丁酸（VGB）处理显著降低了低氧胁迫下GABA的缓解效应.低氧胁迫下外源GABA被植物根系吸收后,通过反馈抑制GAD活性维持较高的Glu含量,保持植物体内碳、氮代谢平衡,维持正常生理代谢,从而缓解低氧胁迫对甜瓜幼苗的伤害.     

重组大肠杆菌高效催化合成γ-氨基丁酸

[目的]实现重组大肠杆菌高效合成γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid,GABA)。[方法]构建表达谷氨酸脱羧酶的基因工程菌Escherichia coli p ET-GAD,对催化工艺进行初步优化,实现高效催化L-谷氨酸脱羧反应合成GABA。[结果]在谷氨酸脱羧酶的表达过程中,维生素B6盐酸吡哆醇(PN)可以替代5-磷酸吡哆醛(PLP)作为辅酶补给,提高工程菌E. coli p ET-GAD的催化活力。在50 m L反应体系中,重组细胞浓度为8 mg/m L,底物浓度为200 mmol/L,在35℃、p H 4. 4条件下反应2 h,L-谷氨酸的转化率 98%。为了提高GABA的生产效率,采用谷氨酸/谷氨酸钠分批补料方式控制反应过程中的p H值,GABA的最终浓度达到247 g/L。[结论]重组大肠杆菌可以高效催化合成γ-氨基丁酸,为基因工程菌工业化制备GABA提供实验依据。     

碳代谢基因gabT调控生防菌Snea253的γ-氨基丁酸代谢途径影响杀线虫活性

【背景】委内瑞拉链霉菌Snea253是本实验室前期获得的具有杀植物线虫活性的生防放线菌,通过生物信息学分析,γ-氨基丁酸转氨酶基因(gabT)是参与Snea253碳代谢的重要基因之一。【目的】明确gabT基因通过调控Snea253的γ-氨基丁酸(γ-Aminobutyric acid,GABA)代谢通路,从而影响菌株的活性。【方法】以紫外诱变所得弱毒株(Snea253-R)为材料,以南方根结线虫为靶标,在弱毒株中过表达gabT基因,通过酶联免疫法(ELISA)和高效液相色谱法(HPLC)分别检测菌株中GABA和下游代谢产物琥珀酸的含量及杀线虫活性,同时检测在不同碳源培养条件下野生型菌株gabT基因表达水平、产物含量和杀线虫活性。【结果】过表达菌株R-p IB139的gabT基因上调表达,GABA含量降低,琥珀酸含量升高,杀线虫活性提高了39%;在8种不同碳源培养条件下,gabT基因在野生株中相对表达量较高的培养基碳源是可溶性淀粉和玉米淀粉,其发酵液中GABA含量较低,发酵液中下游代谢产物增多,杀线虫活性较高。【结论】通过改变gabT基因的表达,明确GABA支路在调控Snea253代谢以提高杀线虫的过程中发挥重要作用。     

基于GABA能系统通路探讨失眠的机制

γ-氨基丁酸(GABA)是中枢神经系统中一种重要的抑制性神经递质,能够抑制兴奋的神经元,对神经元有保护性作用。许多研究表明,GABA能系统的异常和失眠有着密切的关系。但是,大部分的有关失眠的实验研究主要以GABA含量及其受体的变化为重点,对于GABA能系统通路上其他环节和失眠关系的研究比较少。而GABA能系统通路中GABA的合成、转运和代谢环节发生变化,都会间接地影响GABA的含量以及生物功能,进而影响睡眠。因此,本文经过对有关失眠的实验和理论研究的相关文献进行分析和总结,并以GABA能系统通路为基础,探讨该通路上的合成、转运和代谢三个环节和失眠发生的关系,希望有助于同道们全方位地把握失眠的动态机制,了解通路中不同环节之间相互变化的关系,为失眠的研究提供思路和方法。