Sortase A介导的(S)-羰基还原酶Ⅱ寡聚体高效立体选择性转化(S)-苯基乙二醇

【目的】以金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)的sortase A为"分子订书机",用于(S)-羰基还原酶Ⅱ分子之间的连接,获得催化功能与稳定性增强的氧化还原酶寡聚体,高效催化2-羟基苯乙酮,合成(S)-苯基乙二醇。【方法】从S.aureus基因组中克隆sortase A基因,在大肠杆菌中表达,通过镍柱和凝胶层析纯化重组酶,获得纯酶sortase A。通过基因工程手段在(S)-羰基还原酶Ⅱ的C末端添加GGGGSLPETGG序列,蛋白纯化获得(S)-羰基还原酶Ⅱ-GGGGSLPETGG,摸索了sortase A催化(S)-羰基还原酶Ⅱ-GGGGSLPETGG的分子连接,形成(S)-羰基还原酶Ⅱ寡聚体的最佳条件,并研究了寡聚体酶学性质及生物转化(S)-苯基乙二醇的效率。【结果】(S)-羰基还原酶Ⅱ寡聚体比酶活力为38.5 U/mg,比原始型(S)-羰基还原酶Ⅱ提高了6倍,最适反应温度为50°C,最适pH为6.0,在50°C放置1 h后酶活仍旧保持90%以上;蛋白质变性实验结果显示,(S)-羰基还原酶Ⅱ寡聚体的变性温度为60.1°C,比原始酶提高了10°C;生物转化结果显示(S)-羰基还原酶Ⅱ寡聚体在3 h内完全转化5 g/L 2-羟基苯乙酮,产生光学纯度为100%的(S)-苯基乙二醇,相比于重组大肠杆菌(S)-羰基还原酶Ⅱ全细胞催化时间缩短了16倍。【结论】本研究首次将sortase A应用于氧化还原酶的分子连接,显著提高了酶的催化效率和热稳定性,表明sortase在手性催化中有很大的潜在应用价值。     

祁连山东段天祝县植被指数对气候变化的响应研究

植被是陆地生态系统的重要组成部分, 其覆盖状况与气候变化密切相关。为探究祁连山东段天祝县植被对气候变化的响应, 基于20052018年MODIS-NDVI数据集和同期气象数据, 运用Pearson相关性分析法探究该地区NDVI与气候因子的关系。结果表明: 近14年内祁连山东段天祝县每年生长季的NDVI一直呈递增趋势, 其年均增长率为0.794%, 且以7月NDVI为全年最大值; 通过像元二分模型提取的植被覆盖度可知, 各类植被覆盖度均值占比以V级(45.25%)为主, 其次为IV级(20.71%), III级(15.59%), II级(14.64%), I级(3.50%), 且III级以上植被覆盖度在近14年里整体呈现缓慢增长趋势; 经Pearson相关性分析发现, 区域降雨量与年际及月际NDVI之间呈现显著正相关性, 而气温与仅与月际NDVI之间呈现较弱负相关性, 但月际NDVI对降雨量和气温的响应均存在一定滞后性。相对于气温, 研究区NDVI对降雨量的响应更为敏感, 这为后期通过人工降雨来改善当地生态环境提供参考。     

藻蓝蛋白抑制人结肠癌SW480细胞增殖的初步研究

目的研究藻蓝蛋白对人结肠癌SW480细胞的体外抑瘤作用,为进一步探讨藻蓝蛋白抑制肿瘤的机制提供依据。方法用不同浓度的藻蓝蛋白处理结肠癌SW480细胞后,应用MTT实验来检测藻蓝蛋白对细胞增殖的抑制作用并计算出半数抑制率,利用HE染色法和电镜技术观察凋亡细胞形态结构,采用流式细胞术分析其对SW480细胞周期的影响。结果 MTT试验证明藻蓝蛋白能够抑制SW480细胞的增殖,且呈时间和剂量依赖性;HE染色以及电镜的观察结果显示藻蓝蛋白能够诱导SW480细胞的凋亡,流式细胞术显示SW480细胞被阻滞在G2/M期,G0/G1期细胞比例降低。结论藻蓝蛋白在体外能够抑制结肠癌SW480细胞的增殖,具有可开发人结肠癌治疗光敏剂应用前景。     

(S)-羰基还原酶Ⅱ与葡萄糖脱氢酶共催化高效合成(S)-苯乙二醇北大核心CSCD

【目的】通过优化获得最佳酶活配比,设计近平滑假丝酵母(Candida parapsilosis)CCTCC M203011的(S)-羰基还原酶Ⅱ与枯草芽孢杆菌(Bacillus sp.)YX-1葡萄糖脱氢酶在大肠杆菌中的共表达体系,实现重组菌高效催化2-羟基苯乙酮,合成(S)-苯乙二醇。【方法】分别从重组大肠杆菌中纯化了(S)-羰基还原酶Ⅱ和葡萄糖脱氢酶,研究了2种酶共催化2-羟基苯乙酮的最佳酶活比例,最适催化温度和pH,由此构建(S)-羰基还原酶Ⅱ和葡萄糖脱氢酶的共表达体系。【结果】(S)-羰基还原酶Ⅱ的比酶活力为1.3 U/mg,葡萄糖脱氢酶的比酶活力为13.5 U/mg。在总酶活力为1 U时,(S)-羰基还原酶Ⅱ和葡萄糖脱氢酶共催化体系中,确定了2种酶的最佳比例在1∶1到5∶1(U/U)之间,最适反应温度为30℃,pH为7.0。在此基础上构建了(S)-羰基还原酶Ⅱ和葡萄糖脱氢酶基因比为1∶1的共表达体系,共表达重组菌破碎上清液中(S)-羰基还原酶Ⅱ和葡萄糖脱氢酶酶活分别为0.76 U/mg和0.73 U/mg,两者的酶活比例为1∶1。在上述确定的最适催化条件下,其催化10 g/L 2-羟基苯乙酮,产物(S)-苯乙二醇的光学纯度和得率均高达99%以上。与仅含有(S)-羰基还原酶Ⅱ的重组大肠杆菌相比,共表达体系转化产物(S)-苯乙二醇的得率明显提高,且转化时间由原来的24 h缩短为13 h。【结论】通过确定(S)-羰基还原酶Ⅱ和葡萄糖脱氢酶最佳酶活配比,为构建手性催化的靶酶和辅酶再生酶共表达体系,为实现手性化合物的高效制备提供了研究基础。