三个棉蚜谷胱甘肽-S-转移酶(GST)基因克隆及在不同寄主专化型中的表达分析

【目的】明确棉蚜Aphis gossypii Glover体内3个高表达谷胱甘肽-S-转移酶(GST)基因不同发育阶段的表达谱,并比较它们在不同寄主专化型棉蚜中的表达差异。【方法】从棉蚜的伏蚜和苗蚜转录组数据库中挑选GSTs并克隆得到全长cDNA序列,使用qRT-PCR分析这些基因在不同寄主专化型棉蚜不同龄期中的相对表达量。【结果】克隆到3个高表达的GSTs基因,分别命名为AgoGST-s1(GenBank登录号:MN688789)、AgoGST-d1(GenBank登录号:MN688790)、AgoGST-d2(GenBank登录号:MN688791)。这3个基因在不同龄期均表达,不同发育阶段的表达谱基本一致,表达量呈现从低到高的变化趋势。AgoGST-s1基因在各个发育阶段相对表达量的变化幅度较小,而AgoGST-d1、AgoGST-d2的变化幅度较大。对比两种寄主专化型棉蚜相同龄期时的表达情况发现,黄瓜型棉蚜中GSTs基因的表达量在大部分龄期都高于棉花型棉蚜。【结论】AgoGST-s1、AgoGST-d1、AgoGST-d2基因表达量伴随棉蚜生长发育变化趋势明显,在不同寄主专化型棉蚜体内的表达量存在差异,可能与棉蚜对寄主植物的适应性有关。     

嗜热丁烷氧化古菌Candidatus Syntrophoarchaeum烷基转移酶MtaA催化丁基辅酶M的分子机制研究

【背景】嗜热古菌Candidatus Syntrophoarchaeum可以与硫酸盐还原细菌共生,通过逆转产甲烷途径进行正丁烷的氧化,但在该过程中负责催化丁基辅酶M氧化的酶尚未确定。【目的】利用分子动力学模拟证明Ca.Syntrophoarchaeum中mta A基因编码的蛋白可以特异性催化丁基辅酶M中丁基的转移,并非转移甲基。【方法】使用Methanosarcina mazei辅酶M甲基转移酶Mta A的晶体结构(PDB ID:4ay8)作为模板,对Mta A_1 (Gen Bank登录号OFV65993.1)和Mta A_2 (Gen Bank登录号OFV65678.1)进行同源建模。使用分子对接得到两者分别结合CH_3-Co M和C_4H_9-Co M时的结构,并用AMBER18进行分子动力学模拟。【结果】当Mta A_1和Mta A_2分别结合C_4H_9-Co M时,表现出与4ay8晶体结构类似的TIM-Barrel折叠三维结构,但在活性中心形状、Zn~(2+)与底物距离以及活性位点附近氨基酸配位方式等方面存在差异,这可能是导致Ca.Syntrophoarchaeum中mta A基因编码的蛋白催化丁基辅酶M氧化的原因。其中Mta A_2与4ay8结构更相似,活性中心氨基酸配位更完整,暗示其更可能具备催化活性。然而当Mta A_1和Mta A_2分别结合CH_3-Co M时,整体结构不合实际,活性中心Zn~(2+)与底物距离过远,表明底物几乎不可能与酶结合。【结论】Ca.Syntrophoarchaeum中的Mta A_1和Mta A_2很可能是特异性的丁基转移酶,而非催化甲基的转移,其中Mta A_2具备活性的可能性更高。     

植物丝氨酸羧肽酶样酰基转移酶的结构、功能和应用

植物丝氨酸羧肽酶样酰基转移酶与丝氨酸羧肽酶相比具有相似的结构特点和很高的同源性,能够催化酰基葡萄糖酯的酰基转移反应,参与植物次生代谢产物的酰基化修饰,丰富天然产物结构多样性,改善化合物水溶性、稳定性等理化性质。本文重点介绍植物来源丝氨酸羧肽酶样酰基转移酶家族的结构特点、催化机制、功能鉴定及其生物催化应用等方面的研究进展,为促进此类酰基转移酶基因的功能表征和利用合成生物技术合成活性次生代谢产物提供参考。     

课堂教学随笔:谷氨酰胺的氨基

氨基代谢是《生物化学》中"氨基酸代谢"教学的重要内容,谷氨酰胺氨基的去向和利用是其中的重点之一。谷氨酰胺既有α-氨基又有酰胺基,其代谢由不同的酶分别催化,涉及转氨酶、酰胺基转移酶、谷氨酰胺酶、转谷氨酰胺酶等。不同代谢酶作用的基团和机理不同,学生容易混淆它们的作用。本文拟通过讨论几种谷氨酰胺氨基相关代谢酶的作用特点,指导学生掌握谷氨酰胺氨基的代谢。     

猴头菌粉与5-氨基水杨酸联用抑制小鼠急性溃疡性结肠炎并提高肠道共生菌Parabacteroides distasonis丰度

猴头菌Hericium erinaceus是一种药食同源真菌,广泛应用于治疗胃肠道疾病,可采用液态发酵技术规模化量产获得菌丝体粉。本研究旨在分析猴头发酵菌粉（HE,300mg/kg/d）与5-氨基水杨酸（5-aminosalicylic acid,5-ASA,150mg/kg/d）联用对葡聚糖硫酸钠（dextran sodium sulfate,DSS）诱导的小鼠结肠炎的治疗作用。HE和5-ASA能够减轻小鼠急性溃疡性结肠炎症状,包括减轻体重的降低率和疾病活动指数评分（DAI）。HE和5-ASA联用可以显著抑制小鼠结肠组织炎症,通过降低肿瘤坏死因子-α（Tnf-α）和白细胞介素-β（Il-β）基因的表达。此外,利用16S rRNA基因测序技术对小鼠盲肠微生物群落组成及结构进行分析。HE与5-ASA联用可以重塑肠道微生态环境,并显著提高狄氏副拟杆菌Parabacteroides distasonis相对丰度。人体粪便体外发酵结果证实HE与5-ASA可以增加P. distasonis。综上,HE与5-ASA联用可有效抑制小鼠结肠炎症水平,并调节肠道微生物,可能是通过增加P. distasonis起作用。     

丹酚酸B对肝癌荷瘤小鼠抑瘤作用及对肝纤维化的影响

摘要 目的：探讨丹酚酸B(salvianolic acid B,Sal B)对肝癌荷瘤小鼠抑瘤作用及对肝纤维化的影响。方法：将HepG2肝癌细胞株皮下注射于裸鼠左腋下成瘤,将荷瘤小鼠(n=42)随机平分为三组：模型组、Sal B 1组与Sal B 2组。Sal B 1组与Sal B 2组于造模成功当天开始分别给予10 mL/kg/d和15 mL/kg/d丹酚酸B进行灌胃,模型组给予等量生理盐水灌胃,每周 2次,连续 4周。结果：治疗第2周与第4周后,Sal B 1组、Sal B 2组的移植瘤重量均低于模型组(P<0.05),抑瘤率高于模型组(P<0.05),Sal B 1组与Sal B 2组对比差异有统计学意义(P<0.05)。Sal B 1组、Sal B 2组肝脏系数与肝脏表面癌结节数目均低于模型组(P<0.05),Sal B 2组低于Sal B 1组(P<0.05)。Sal B 1组、Sal B 2组血清天门冬氨酸氨基转移酶(Aspartate transaminase,AST)、丙氨酸氨基转移酶(Alanine transaminase,ALT)含量均低于模型组(P<0.05),Sal B 2组低于Sal B 1组(P<0.05)。Sal B 1组、Sal B 2组肝组织转化生长因子-β1(Transforming growth factor-beta 1,TGF-β1)、Smad3蛋白相对表达水平均低于模型组(P<0.05),Sal B 2组低于Sal B 1组(P<0.05)。结论：Sal B在肝癌荷瘤小鼠中能发挥抑瘤作用,可抑制血清ALT与AST的释放,其可能是通过TGF-β1/Smad3信号发挥抗肝纤维化-肝癌作用。     

细胞自噬中关键蛋白乙酰化修饰与相关疾病诊治的研究进展

自噬是一种在进化上保守的溶酶体依赖的降解途径。近十多年来,自噬过程的分子机制研究得到了长足的发展。自噬过程中关键蛋白复合物的乙酰化修饰发挥了十分重要的作用。为此,该文阐述了细胞自噬过程中主要蛋白复合物的乙酰化修饰作用进展,并对蛋白质乙酰化修饰与肿瘤、神经退行性疾病等的关系作一总结。总之,自噬过程中蛋白乙酰化修饰已经成为自噬研究的热点之一,随着相关研究的不断深入,其必将为相关疾病的治疗提供重要的理论基础。     

益智不同组织多糖含量及其生物合成途径分析

为了解益智（Alpinia oxyphylla）多糖生物合成途径关键酶功能,对其茎、叶、果实中的多糖含量及其单糖组成进行了研究,并采用Real-Time qPCR分析了益智多糖生物合成关键酶基因的表达模式。结果表明,益智多糖含量依次为果实 > 叶 > 茎,主要由葡萄糖、木糖、甘露糖、半乳糖和阿拉伯糖组成;利用益智转录组数据共获得47 690条unigenes,其中31 892条在NR、Swiss-Prot、KEGG、COG、KOG、GO和Pfam数据库获得注释,其中208个unigenes参与益智多糖的生物合成,涉及15个酶。表达分析表明,所筛选的18个基因在茎、叶、果实中均有表达,14个基因在果实中的表达量最高,以糖基转移酶基因和UDP-葡萄糖焦磷酸化酶基因的表达量最高,且其表达模式与不同组织中葡萄糖含量的变化一致。     

小地老虎谷胱甘肽-S-转移酶AiGSTs1的分子特性及其对杀虫剂胁迫的响应

[目的]鉴定小地老虎Agrotis ipsilon sigma家族谷胱甘肽-S-转移酶(GST)基因,明确其编码蛋白质的催化活性,阐明该基因在小地老虎不同发育期、不同组织及在毒死蜱和高效氯氟氰菊酯胁迫下的表达模式,为深入探究小地老虎GST在杀虫剂解毒代谢中的功能提供理论基础.[方法]利用同源检索方法从小地老虎转录组中鉴定GST基因,利用原核表达系统表达重组蛋白并使用试剂盒检测其活性,使用实时荧光定量PCR技术分析基因的表达模式.[结果]从小地老虎转录组中鉴定了一个编码sigma家族GST的cDNA序列,命名为AiGSTs1.其编码的AiGSTs1蛋白含有谷胱甘肽结合位点和底物结合位点,具有GSTs的典型特征.在大肠杆菌中成功表达了重组AiGSTs1蛋白,测得此蛋白不仅具有谷胱甘肽转移酶活性,还具有过氧化物酶活性.毒死蜱和高效氯氟氰菊酯均可抑制重组AiGSTs1蛋白的活性.AiGSTs1在供试的小地老虎不同发育期和组织中均有表达,但在蛹期和幼虫脂肪体中表达量最高.使用LD5o剂量毒死蜱和高效氯氟氰菊酯处理小地老虎幼虫后,AiGSTs1的表达水平显著上升.[结论]本研究明确了小地老虎AiGSTs1的序列、所编码蛋白的活性和表达模式.毒死蜱和高效氯氟氰菊酯能够诱导AiGSTs1表达水平上调,表明该基因可能在这2种杀虫剂的解毒代谢中起重要作用.     

植物糖基转移酶在植物抗病过程中的研究进展

植物在复杂的环境中进化出了各种反应来应对危害,其中糖基化作用就是植物利用的一种主要的生理机制.糖基化作用通过改变受体化合物的生物活性及其细胞内的定位来降低外物质对自身的影响,从而达到植物体生理代谢的稳态.植物中的糖基转移酶就是专门负责实现这种糖基化反应的酶类.简要概述了糖基转移酶在植物抗性过程中的研究方法、分类及生物学功能,并对其研究方向加以展望.