代谢酶的非经典功能及代谢感知

代谢是基本的生命活动,代谢网络以代谢酶和代谢物为中心,为细胞的生命活动提供物质和能量基础。一方面,代谢酶发挥经典的功能,催化不同代谢通路中的代谢物,并受到严密调控,维持代谢稳态。另一方面,近年来国内外的研究,包括我们研究团队的工作证实了某些代谢酶和代谢物还可发挥非经典的兼有功能(moonlighting functions),参与信号通路调控和/或作为一个信号分子,对代谢进行更精细的调控,在机体的生理和病理过程中发挥关键作用。     

森林草莓SUN基因家族的鉴定及其对逆境的响应

SUN基因是调控植物生长发育的关键基因。本研究鉴定了二倍体森林草莓(Fragaria vesca)的SUN基因家族,并对各成员的理化性质、基因结构、系统进化以及基因表达进行了分析。结果表明,森林草莓有31个FvSUN基因,其编码蛋白可聚类为7个组,同一组内成员具有高度相似的基因结构与编码蛋白保守域;FvSUNs蛋白的亚细胞定位主要在细胞核中。共线性分析表明森林草莓FvSUNs基因家族主要通过染色体片段复制产生,拟南芥与森林草莓存在23对直系同源基因。利用森林草莓的转录组数据,对FvSUNs基因的组织表达特征进行分析,发现主要可归为3类：各组织均表达、组织中几乎不表达、组织特异性表达,并通过实时荧光定量PCR (quantitative real-time polymerase chain reaction, qRT-PCR)进一步验证结果。此外,还对森林草莓进行不同的逆境胁迫处理,qRT-PCR分析了31个FvSUNs基因的表达情况,发现大部分基因均在不同程度上受低温、高盐或干旱胁迫的诱导表达。这些研究结果为深入揭示草莓SUN基因的生物学功能及其分子机制奠定了基础。     

喙尾琵琶甲肠道来源链霉菌(Streptomyces sp.)BPA71次级代谢产物的分离鉴定及其生物活性评价

【背景】昆虫是世界上种类最多、肠道菌群资源最丰富且多样的动物类群之一。昆虫肠道微生物具有产生活性次级代谢产物的能力,是活性天然产物的重要来源。【目的】研究药用昆虫喙尾琵琶甲(Blaps rynchopetera)成虫肠道来源链霉菌(Streptomyces sp.) BPA71的次级代谢产物及其生物活性。【方法】利用正相硅胶柱色谱、葡聚糖凝胶Sephadex LH-20柱色谱等方法分离纯化该菌株的发酵粗提物,采用牛津杯法进行抗菌活性追踪,确定抗菌活性部位,通过ESI-MS、NMR等波谱数据分析对化合物结构进行鉴定,采用微量肉汤稀释法测定最低抑菌浓度(minimal inhibitory concentration, MIC),采用MTS法测定抗肿瘤活性。【结果】从Streptomyces sp. BPA71的固体发酵提取物中共分离得到4个已知化合物,通过对比核磁数据确定为糠酸甲酯(1)、吡咯甲酰胺A (2)、吡咯甲酰胺B (3)和吲哚-3-乙酸甲酯(4)。抗菌活性结果显示化合物2具有广谱抗菌活性。此外,化合物2对宫颈癌细胞HeLa、肺癌细胞A549、肝癌细胞SMMC-7721、乳腺癌细胞MDA-MB-231和结肠癌细胞SW480这5株肿瘤细胞均有明显的抑制活性。【结论】喙尾琵琶甲肠道来源Streptomyces sp. BPA71可产生丰富的生物活性物质,该研究结果为进一步挖掘喙尾琵琶甲肠道链霉菌的活性天然产物奠定了基础,同时丰富了人们对喙尾琵琶甲肠道微生物的认识。     

屎肠球菌对斑节对虾肠道代谢组学及炎性因子的影响

【背景】屎肠球菌(Enterococcus faecium)作为乳酸菌属的潜在益生菌,因其具有良好的生物学特性在动物养殖中应用广泛,但是屎肠球菌对肠道代谢组学的研究很少。【目的】以斑节对虾为试验动物,初步探究屎肠球菌R8对肠道代谢组学及炎性因子的影响,为屎肠球菌作为益生菌在对虾养殖中的应用提供理论基础。【方法】将400条斑节对虾随机分配,设计饲料中屎肠球菌添加量分别为107、108、109 CFU/g的3个试验组,不添加屎肠球菌为对照组进行试验,养殖周期为28 d。养殖周期结束后测定斑节对虾免疫球蛋白M (immunoglobulin M,IgM)、对虾酚氧化酶(phenoloxidase,PO)、白介素6 (interleukin 6,IL-6)、补体片段3a (complement fragment 3a,C3a)的活性含量并运用LC-MS代谢组学研究肠道内源代谢物的变化,分析差异代谢物和相关的代谢通路。【结果】添加屎肠球菌对斑节对虾炎性因子有积极的影响,增加了斑节对虾体内免疫球蛋白IgM、对虾酚氧化酶、补体片段3a的含量,降低了其体内IL-6的含量,对肠道差异代谢物的分析发现,对...     

酿酒酵母合成木栓酮及其衍生物的研究现状及展望

木栓酮及其衍生物在植物中普遍存在且种类繁多,具有丰富的生理药理学活性。木栓酮衍生物是以木栓酮为骨架经细胞色素氧化酶P450(cytochromeP450,CYP450)及UDP葡萄糖醛酸转移酶(UDP-glucuronosyltransferase, UGT)修饰而来。植物中天然木栓酮及其衍生物的含量极低,传统的萃取分离和化学合成效率低、能耗高且污染环境,因此,利用酿酒酵母作为宿主菌生产木栓酮及其衍生物是一种高效且环保的策略。本文从增加前体含量、提高酶活性和产物合成的亚细胞定位等方面介绍并展望了木栓酮在酿酒酵母中高效生产的策略,并介绍了目前几种常见的木栓酮衍生物研究现状,从根据碳骨架相似性挖掘CYP450、蛋白质工程改造CYP450和合成代谢基因簇的挖掘等方面展望了木栓酮衍生物的合成途径解析的新思路。     

同义密码子使用模式对多肽链共翻译折叠的影响研究进展

同义密码子使用模式作为核苷酸与氨基酸的纽带,其多样性介导了核糖体扫描速率,同时扩充了基因的遗传信息存储量。随着新型技术的应用,发现特异性密码子和密码子结合力可调节核糖体扫描速率并影响蛋白质构象。同义密码子使用模式通过多种方式在不同环节影响着核糖体扫描速率,同时还影响着自身mRNA的稳定性。本文简述了密码子使用模式如何在核糖体扫描翻译mRNA的过程中实现对多肽链翻译延伸的调控,为今后生物工程学领域如何优化蛋白高效表达提供可参考的思路与理念。     

支链氨基酸及代谢中间产物对胰岛素抵抗的调控及其机制

支链氨基酸作为必需氨基酸,可用于合成含氮化合物,也可充当信号分子调节物质代谢。研究表明,支链氨基酸水平升高与胰岛素抵抗和2型糖尿病发生密切相关,其可通过激活哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin,mTOR)信号通路来影响胰岛素信号转导,还可通过损害脂质代谢和影响线粒体功能来调控胰岛素抵抗。此外,支链氨基酸分解代谢异常会导致代谢中间产物(如支链α-酮酸、3-羟基异丁酸和β-氨基异丁酸等)积累,其中支链α-酮酸和3-羟基异丁酸可通过影响胰岛素信号通路、损害脂质代谢等来诱发胰岛素抵抗,而β-氨基异丁酸可通过减少脂质积聚和炎症反应、增强脂肪酸氧化等来改善胰岛素抵抗。本文系统综述了支链氨基酸及其代谢中间产物对胰岛素抵抗的影响及调控机制,以期为胰岛素抵抗和2型糖尿病的防治提供新方向。     

基于中肠代谢组学意大利蜜蜂工蜂枣花病的发病机理研究

【目的】利用代谢组学分析患枣花病意大利蜜蜂Apis mellifera ligustica工蜂中肠内代谢物变化,挖掘出与蜜蜂枣花病相关的重要代谢通路,旨在揭示蜜蜂枣花病发病机制,为枣花病靶向药物的研发提供理论依据。【方法】分别利用液相色谱-质谱联用(liquid chromatography-mass spectrometry, LC-MS)和气相色谱-质谱联用(gas chromatography-mass spectrometry, GC-MS)技术对患枣花病和健康意大利蜜蜂工蜂进行中肠非靶向代谢组检测;通过主成分分析(principal component analysis, PCA)和正交偏最小二乘法判别分析(orthogonal partial least squares discriminant analysis, OPLS-DA),以变量投影重要性(variable projection importance, VIP)>1.0,差异倍数(fold change, FC)>2.0和P<0.05为标准筛选差异代谢物,并对其进行KEGG注释和通路富集;利用生...     

不同抗应激反应能力克氏原螯虾肝胰腺的代谢组分析

为探讨不同抗应激反应能力克氏原螯虾体内代谢物的差异, 研究通过运输应激和温度应激处理后, 选取抗应激反应能力强(SSR)和抗应激反应能力弱(WSR)的克氏原螯虾, 取肝胰腺, 通过液相色谱-质谱/质谱(LC-MS/MS)进行代谢组学分析。质谱共检测到10292个离子, 从中筛选、鉴定出了464个显著差异的代谢物(差异倍数>1.20 或 <0.83,P<0.05, 且 VIP>1.0), 其中与WSR相比, 在SSR中下调的代谢物227个, 上调代谢物237个。KEGG分析显示, 这些差异代谢物主要富集在氨基酸代谢通路, 包括组氨酸代谢、牛磺酸和亚牛磺酸代谢、赖氨酸降解、缬氨酸和亮氨酸及异亮氨酸生物合成、谷胱甘肽代谢等, 同时也富集到抗坏血酸和醛酸盐代谢途径、碳水化合物代谢途径(戊糖和葡萄糖醛酸相互转化)和脂肪酸代谢途径(不饱和脂肪酸生物合成)等。这些结果表明, 克氏原螯虾在应对运输和温度应激时存在广泛的代谢应答, 其中一些与抗氧化应激和增强免疫力相关的代谢物, 如γ-L-谷氨酰-L-半胱氨酸、牛磺酸和油酸等可能在抗应激反应过程中发挥重要作用。研究不仅可为动物抗逆境机制的研究提供新的思路, 而且在克氏原螯虾优良品种的培育及寻找应对克氏原螯虾应激反应的策略等方面也具有重要价值。     

白脂素在代谢综合征、雄性生殖和运动中的研究进展

白脂素（asprosin,ASP）是新发现的一种禁食诱导的升糖激素,由脂肪细胞产生和分泌,并作用于多种组织器官,发挥重要的调控作用。ASP的异常表达,诱发了代谢综合征的发展,此外,ASP还对生殖功能具有一定影响。运动可引起ASP水平的变化,但其影响结果还存在争议。因此,长期和深层次地研究探索ASP在代谢综合征和生殖中的机理以及运动对ASP的确切作用可以为防治慢病和提升生殖潜能提供新思路。