细菌群体异质性对生长动态过程的影响及其表征

在经典的表征群体生长的Logistic方程中, 假定群体中每个个体都是同质的. 解方程时的初值仅限定为N(t₀) = N₀, 因此, 对N₀相同而生理状态不同的接种物的生长动态不能区分. 事实上, 在菌群生长的任一时刻, 只有一定比例的细胞在进行分裂(设为θ), 这样, 不仅由N, 而且实际上由N和θ 共同决定. 因此, 解方程的初值条件还应加入θ (t₀) = θ₀, 而这又被在构建生长方程时所忽略, 但这一附加条件使Logistic方程的求解甚为复杂. 基于细菌生长过程的瞬时生长速率V_inst的时间过程曲线都呈Gauss分布形状这一特点, 在用瞬时生长速率成功地表征限制性条件下区分群体生长阶段的基础上, 进一步用Gauss分布近似函数表达式以求得异质性群体的生长参数, 这些参数可真实地表征不同生理状态细菌群体的生长动态, 为微生物学基础研究和在生物工程等方面的应用提供了一个新方法. 在此基础上提出了一个估算细菌群体生长延迟期和群体倍增时间的新方法.     

转糖基β-半乳糖苷酶产生菌Enterobacter agglomerans B1：筛选鉴定、发酵产酶及其合成低聚半乳糖的研究

从土壤中筛选获得一株具有转糖基活性的β-半乳糖苷酶产生菌,综合其形态学特征、生理生化特征及16S rDNA序列同源分析结果,将其鉴定为成团肠杆菌(Enterobacter agglomerans)B1.通过单因子试验和正交试验,对B1菌株产转糖基β-半乳糖苷酶的培养条件进行了优化.最佳培养基主要组份为:乳糖1%,酵母粉1%,蛋白胨0.5%;发酵条件为:初始pH7.5,发酵温度25℃,发酵时间26 h.在该培养条件下产酶量为9.7U/mL.利用薄层层析技术研究了pH、温度、底物浓度和反应时间对该菌株全细胞以乳糖为底物生成低聚半乳糖的影响,确定最适反应条件为:pH7.5缓冲液配制的30%乳糖溶液;50℃反应12h.最优化反应的转糖基产物经HPLC、TLC和MS分析,确定低聚半乳糖产量为40.7%,组分为转移二糖、三糖和四糖.     

微生物酶法合成低聚半乳糖的新进展

低聚半乳糖(GOS)是目前国际上已开发的功能性低聚糖之一,其商业化产品是应用微生物β-半乳糖苷酶以乳糖为原料进行转糖基反应获得,不同来源的酶合成GOS的结构不同,转糖基效率也存在差异.天然酶合成GOS的产量一般为20%～45%,分子改造获得的人工酶能将90%的乳糖底物转化为GOS;采用两相体系或反相胶束可以在一定程度上提高GOS产量.应用填充床反应器、活塞流反应器、膜反应器可规模化合成GOS;采用色谱柱法、酶法、纳滤膜法和微生物发酵法可纯化GOS产品,去除单糖及乳糖组分,扩大其应用范围.     

Levan蔗糖酶及其在Levan果聚糖合成中的应用

Levan果聚糖是一类分子中含有大量β-(2,6)果糖苷键主链和少量β-(2,1)果糖苷键支链的聚糖。部分微生物来源的Levan果聚糖具有抗肿瘤、抗糖尿病、免疫增强、降血脂等重要的生物活性,在医药和功能食品方面具有巨大的应用潜能。由于微生物发酵液提取法产量相对较低,而化学法合成过程繁琐,Levan果聚糖的酶法合成备受关注。Levan蔗糖酶(Levansucrase,EC 2.4.1.10)属于糖苷酶家族GH68,是一类β-螺旋桨家族蛋白,其催化糖类合成遵循non-Leloir糖基转移酶机制,以蔗糖为底物转果糖基合成Levan果聚糖。部分微生物Levan蔗糖酶的分子结构及基因的表达调控已经得到阐明,Levan果聚糖的酶法合成得到广泛研究。本文综述了Levan蔗糖酶的催化机制、酶分子结构、酶基因表达调控以及酶在合成Levan果聚糖中的应用,以促进微生物Levan蔗糖酶及Levan果聚糖的研究和应用。     

药物分子伴侣: 蛋白质折叠运输缺陷的新疗法

大量遗传性疾病的发生是由于基因突变引起蛋白质错误折叠而不能运输到作用位点,从而导致功能缺陷．近年来兴起的药物分子伴侣是恢复蛋白质折叠运输缺陷的新疗法,这类化合物一般为目的蛋白的底物类似物、受体配基或酶抑制剂等化学小分子,具细胞通透性,能在内质网中特异性识别并结合突变蛋白,校正并稳定其正确构象,协助其运输到正确位点,直接恢复突变蛋白功能,可治疗各种南蛋白质折叠运输缺陷导致的内分泌及代谢疾病．目前已报道的由药物分子伴侣恢复功能的突变蛋白主要为质膜蛋白及细胞器蛋白,如ATP结合盒转运蛋白、G-蛋白耦联受体及溶酶体酶等．大量的细胞及动物实验结果显示了药物分子伴侣的临床应用前景广阔,目前已有一例临床实验获得了成功．     

氟代糖在糖苷酶研究中的应用

近年来,氟代糖应用于糖苷酶反应研究,显示出越来越重要的作用。氟代糖可以作为糖苷酶及其突变酶的水解底物研究酶学性质;氟代糖抑制剂可以标记糖苷酶催化中心,鉴定亲核体氨基酸。尤为重要的是,氟代糖可作为糖苷酶的糖基供体来合成糖类。糖苷酶突变后,可生成糖苷合成酶和硫代糖苷合成酶,可以用与正常底物构型相反的氟代糖作为糖基供体高效合成糖类,收率一般为60%~90%,有的可达100%。糖苷酶及其突变酶以氟代糖为底物高效合成糖类的研究,必将促进生物学、糖生物学和纳米生物材料的发展。     

糖苷合成酶——— 一类新型的寡糖高效合成工具

寡糖是哺乳动物细胞表面糖蛋白和糖脂以及微生物来源的生理活性物质的要素之一,其应用于医药的巨大潜能至今还没有得到充分体现,主要原因是合成足够于临床使用的寡糖非常困难.传统的化学法和酶法在大规模合成寡糖方面都有一定局限性.近年来,分子生物学技术大大推动了糖苷酶合成寡糖的研究,将糖苷酶催化中心亲核体氨基酸定点突变为非亲核体氨基酸,导致酶的原有水解活性丧失,只催化糖苷键合成反应,寡糖产量最高可达99%,人工产生了一类新酶——糖苷合成酶(glycosynthases),随后又产生了硫代糖苷酶(thioglycoligases)和硫代糖苷合成酶(thioglycosynthases).糖苷合成酶的高通量筛选可用双质粒系统和酵母三杂交系统进行,其活性的进一步改进可通过亲核体氨基酸位点不同氨基酸取代、其他位点氨基酸突变、反应条件优化等方法进行,其区域选择性的改变或增强可通过改变糖基受体分子达到.糖苷合成酶作为一种新型高效的生物催化剂,对寡糖的工业化合成有着重要意义,它的出现对糖生物学的发展必将起到巨大的推动作用.     

微生物糖苷酶的新型突变酶——硫代糖苷酶的产生及应用

微生物糖苷酶的酸碱功能氨基酸突变酶能催化硫代糖苷的合成,这类酶被称为硫代糖苷酶。目前发展的硫代糖苷酶有β-硫代葡糖苷酶、β-硫代甘露糖苷酶、β-硫代半乳糖苷酶、α-硫代木糖苷酶和α-硫代葡糖苷酶,来源于细菌和古细菌,能合成多种硫代糖苷。最近,硫代糖苷酶被应用于糖蛋白的糖基化修饰,首次人工合成硫代糖蛋白。微生物糖苷酶合成功能的新延伸,对糖生物学、生物技术和制药业的发展将有着重要意义。     

唾液酸苷酶的催化机理及水解与合成寡糖进展

唾液酸苷酶(EC.3.2.1.18)是一类重要的糖苷水解酶,在动物和微生物中广泛存在.该类酶催化寡糖或糖缀合物上非还原末端唾液酸水解,具有重要的生物学功能,如参与溶酶体降解代谢物、癌症发生、微生物致病等多种生理和病理过程.除了水解活性外,有的唾液酸苷酶还具有转糖基活性,能够以唾液酸单糖或糖苷为糖基供体,催化唾液酸转移到受体分子上,一步合成寡糖和糖苷化合物.这种合成活性对于唾液酸相关糖链的大量获得具有重要意义,有利于推动该类寡糖的基础研究及其在食品和医药中的应用.本文综述了唾液酸苷酶的结构和催化机理、生理功能、转糖基作用及其在寡糖合成中的应用.     

糖苷合酶应用于糖蛋白和鞘糖脂的合成

糖苷合成酶是糖苷酶的亲核体氨基酸突变酶,催化寡糖的高效合成,可应用于寡糖的大规模生产。最近,糖苷合成酶被成功地应用于两类重要的生物分子——糖蛋白和鞘糖脂的高效合成,这必将对糖生物学和制药业的发展起到重要的推动作用。