L-氨基酸脱氨酶的分子改造及其用于全细胞催化法生产α-酮戊二酸条件的优化

酮戊二酸(α-ketoglutaric acid,α-KG)是谷氨酸脱氨基的酮酸产物,作为一种重要的有机酸广泛用于食品、医药、精细化工等领域。为提高L-氨基酸脱氨酶全细胞催化法合成α-KG的效率及产量,首先通过优化全细胞催化剂制备条件及全细胞转化反应条件,包括发酵过程中的温度、诱导剂浓度、诱导剂添加时刻、诱导时间等;全细胞转化过程中的温度、pH、细胞量、转化时间。各个条件优化后以200g/L谷氨酸钠为底物时,产量最终提高了54. 9%,摩尔转化率为39. 6%。其次,通过定点饱和突变对L-氨基酸脱氨酶进行定向进化以提高其催化能力。经过多次突变、筛选,最优突变体E. coli BL21-pET-20b(+)-pm1152催化200g/L谷氨酸钠生成α-KG最高产量为100. 9g/L,摩尔转化率为64. 7%,较最初对照菌株提高了66. 3%。结果表明,条件优化和饱和突变可有效提高重组大肠杆菌全细胞转化合成α-KG的能力。     

苏氨酸醛缩酶的研究进展

苏氨酸醛缩酶(TAs)以磷酸吡哆醛为辅酶,催化不同的醛与α-氨基酸发生醇醛缩合反应,形成具有2个手性中心的β-羟基-α-氨基酸。TAs在不对称催化过程中可以控制产物α-碳位的立体构型,而对β-碳位的立体构型控制相对较弱。增强TAs在β-碳位的立体选择性是近年来研究TAs不对称催化的热点。本文重点阐述了TAs的结构与作用机制、定向进化,以及在生物催化合成中的应用,对TAs的研究与开发进行了展望。     

L-六碳糖形成机制的研究进展

糖及其衍生物在许多初级或次级代谢过程中发挥着重要作用。糖结构与功能的多样性和糖在疾病诊断与治疗中的重要性推动了糖生物学的快速发展。D型糖,尤其是D-六碳糖在糖中占据着主导地位,L-六碳糖也是许多重要糖蛋白复合物、多糖及抗生素的组成成分。了解L-六碳糖的形成机制有助于理性改造糖的结构并开发其应用价值。L-六碳糖通常由3,5位差向异构酶或5位差向异构酶催化D-六碳糖的C5位异构化形成,这种转变赋予了糖在构型上的多样性,并在许多天然产物中起决定生物活性的作用。对3,5位差向异构酶和5位差向异构酶的功能及晶体结构的研究揭示了L-六碳糖的形成机制。本文综述了L-六碳糖形成过程中不同类型的3,5-位差向异构酶和5-位差向异构酶的催化机制,揭示L-六碳糖在生理和医药领域的重要意义。     

需氧芽胞杆菌的特殊生存方式

需氧芽胞杆菌在自然界广泛存在,少数为致病菌,大多数营腐生或寄生生活。其生存方式除了细菌营养型的正常分裂繁殖以外,还有几种特殊的生存与繁殖方式:如芽胞型的休眠状态存活,菌丛的孵育点繁殖,细菌的L型生存繁殖,以及可能还有活的非可培养的生存方式等。研究了解芽胞杆菌的这些特殊的生存方式,具有重要的细菌学理论意义和医学实际应用价值。     

猪骨骼肌磷酸葡萄糖异构酶的提纯及性质研究

本文报道猪骨骼肌磷酸葡萄糖异构酶（ＧＰＩ．ＥＣ ５．３．１．９）的提纯及其性质。设计了四步提纯法（稀盐溶液抽提、有机溶媒沉淀、透析、葡聚糖Ｇ－１００柱层析），对猪的五种不同解剖部位的骨骼风进行了ＧＰＩ的提纯。结果均得到聚丙烯酰胺凝胶电泳（ＰＡＧＥ）图谱为一条带的产品。提纯效果以猪股二头肌为例：提纯１０．６８倍、活力回收３２．３７％，比活力１．６×１０５单位。对提纯酶性质的研究表明；猪肌提纯的ＧＰＩ由三个亚基组成。分子量约为１２０Ｋｄ，等电点为 ６． ６，最适ｐＨ８．５，最适温度 ３５℃，米氏常数：６．０２ｍｍｏｌ／Ｌ，活化能为３２３７８．４焦耳／Ｋ，ｍｏｌ。免疫电泳实验证实猪肌提纯酶具抗原性。其免疫血清与自牛、兔、鸡、鱼的骨骼肌用同法提纯的ＧＰＩ有交叉免疫反应。免疫血清且对原酶液有抑制作用。猪肌ＧＰＩ与其它数种动物肌肉之ＧＰＩ的ＰＡＧＥ行为、混合电泳行为，等电聚焦行为、氨基酸组成等各方面基本相同，可以认为这是猪肌ＧＰＩ与其它数种动物肌肉的ＧＰＩ为同源蛋白质的佐证。     

小剂量辣椒素对豚鼠心室肌细胞L-型钙电流的影响

应用全细胞膜片钳技术研究低浓度辣椒素(capsaicin,CAP)对单个豚鼠心室肌细胞L-型钙电流的影响及其作用机制.CAP(1～25 nmol/L)可浓度依赖性增加电压依赖性的ICa-L的峰值并下移I-V曲线.CAPl,10,25 nmol/L使ICa-L最大峰值分别由-9.67±0.7pA/pF增至-10.21±0.8pA/pF(P＞0.05),-11.37±0.8pA/pF和-12.84±0.9pA/pF(P＜0.05).CAP25nmol/L可明显使稳态激活曲线左移,激活中点电压(V0.5)由-20.76±2.0mV变至-26.71±3.0mV(P＜0.05),表明低浓度CAP改变了钙通道激活的电压依赖性.CAP25nmol/L对电压依赖性稳态失活曲线和ICa-L从失活状态下复活过程无明显影响.辣椒素受体(VR1)阻断剂钌红(RR,10μmol/L)可阻断低浓度辣椒素的效应.以上结果表明,低浓度辣椒素使钙通道稳态激活曲线左移,增加ICa-L,这一效应可能由VRl介导.     

银杏苦内酯B对缺血豚鼠心室肌动作电位、L-型钙电流和延迟整流钾电流的作用

目的:研究银杏苦内酯B对正常和缺血心室肌细胞动作电位(action potential,AP),L-型钙电流(L-type calcium current,ICa-L)、延迟整流钾电流(Delayed Rectifier Currennt,IK)的影响.方法:用常规细胞内微电极方法记录豚鼠心室肌细胞动作电位,用全细胞膜片钳技术记录游离心室肌细胞离子流.结果:①在生理条件下,银杏苦内酯B可缩短心室肌细胞动作电位时程 (action potential duration,APD),但对AP其他参数无影响,银杏苦内酯B可增大IK,呈浓度依赖性,但对ICa-L无显著作用;②在缺血条件下,APD50、APD90明显缩短,RP、APA减小,Vmax减慢,而银杏苦内酯B则可延缓和减轻缺血所引起上述参数的变化;3.在缺血条件下,IK和ICa-L均受到抑制,但加入银杏苦内酯B后可逆转缺血所造成这两种离子流的减小.结论:银杏苦内酯B可对抗心肌缺血所引起的心肌电生理的变化,提示银杏苦内酯B可预防心律失常的发生.     

胍丁胺对大鼠海马 CA1区神经元放电的影响

应用细胞外记录单位放电技术,在大鼠海马脑片上观察了胍丁胺(agmatine,Agm)对CAl区神经元放电的影响。实验结果如下：(1)在47个海马脑片放电单位上灌流Agm(0．1—1．0μmol／L)2min,有38个单位(80．9％)自发放电频率明显降低,且呈剂量依赖性,9个单位(19．1％)无明显的反应;(2)预先用0．2mmol／L的L-谷氨酸(L-glutamate,L-Glu)灌流12个海马脑片放电单位,有9个单位(75％)放电频率明显增加,表现为癫痫样放电,在此基础上灌流Agm(1．0μmol／L)2min,其癫痫样放电被抑制;(3)在7个海马脑片放电单位上给予L型钙通道激动剂Bay K8644(0．1μmoL／L)时,有6个单位(85．7％)放电频率明显增加,另外1个单位(14．3％)无明显变化,再给予Agm(1．0μmol／L)2min,其放电频率被明显抑制;(4)13个CAl放电单位,灌流50μmoL／L一氧化氮合酶(NOS)抑制剂N^G-nitro-L-arginine methyl ester。(L-NAME)5min后其放电频率明显增加,在此基础上再给予Agm(1．0μmol／L)2min,有11个单位(84．6％)的放电频率被抑制,有2个单位(15．4％)的变化不明显。上述结果提示：胍丁胺能抑制海马CAl区神经元自发放电以及由谷氨酸、BayK8644和L-NAME诱发的放电,这一抑制效应可能与胍丁胺阻断CAl区锥体细胞上的NMDA受体,并减少钙离子内流有关。     

NO介质在大鼠红藻氨酸诱导癫痫发作中的作用

目的：进一步探讨脑内一氧化氮(NO)介质(NO或NO衍生物)在复杂部分性及全身强直阵挛性癫痫发作中的作用。方法：采用红藻氨酸(KA)诱导大鼠癫痫发作,以NO合酶抑制剂L-硝基精氨酸(L-NNA)或NO前体L-精氨酸(L-Arg)予以预处理,观察其癫痫发作行为及海马结构内NO含量(NO2^-/NO3^-)的变化。结果：给予大鼠惊厥剂量KA(10mg/kg),15min时出现湿狗样抖动(WDS),1～3h出现全身痉挛;经L-NNA(50mg/kg)或L-Arg(40mg/kg)预处理的大鼠,注射相同剂量的KA后,其癫痫行为发生明显变化,L-NNA预处理的大鼠癫痫发作行为明显加重,表现为全身痉挛的潜伏期缩短、时间延长、死亡率提高;L-Arg预处理的大鼠癫痫发作行为减弱,WDS和全身痉挛的潜伏期均延长,发作程度减轻、时间缩短,观察时间内无一例死亡。KA给药后30min海马结构内的NO2^-/NO3^-含量迅速增多,7d时仍持续增高;与NS预处理组相比,经L-Arg预处理的动物,KA给药后3h及3d,其NO2^-/NO3^-浓度升高明显。结论：兴奋诱导性癫痫发作过程中内源性NO介质的变化可能具有重要的抗发作作用。     

短乳杆菌葡萄糖异构酶固定化的研究

采用离子交换树脂ＤＥＡＥ纤维素对短乳杆菌葡萄糖异构酶进行固定化,并用固定化细胞使葡萄糖异构化为果糖,研究了制备固定化细胞最佳条件,而且与戊二醛交联法,海藻酸钙包埋法作了比较。还研究了固定化细胞的性质及连续转化的最佳条件,用ＤＥＡＥ纤维素固定化具有酶活力高,回收率高,机械强度好,成本低等优点。