高等植物中的磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶

简要介绍了近年来有关高等植物中磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶（ＰＥＰＣＫ）的研究进展,并讨论了此酶的结构、功能和调节等方面的问题。     

血清学诊断中结核杆菌磷酸烯醇型丙酮酸羧激酶的应用

[目的]在原核系统中表达结核杆菌磷酸烯醇型丙酮酸羧激酶(phosphoenolpyruvate car-boxykinase PEPCK),并研究该蛋白在诊断结核病人血清抗体中的应用价值.[方法]应用基因重组技术表达重组蛋白结核杆菌磷酸烯醇型丙酮酸羧激酶,经亲和层析法纯化表达产物.用表达的重组蛋白免疫小鼠,研究其免疫学特性.间接酶联免疫吸附试验(Enzyme link immunosorbent assay,ELISA)检测结核病人血清中特异性IgG抗体,并与结核杆菌抗体胶体金法诊断试剂盒检测结果对比.[结果]试验表明转化入大肠杆菌中的重组质粒能够表达并纯化出相对分子量为72 kDa的重组蛋白;Western blot证实重组蛋白能够与小鼠抗BCG血清发生特异性反应;重组蛋白免疫小鼠后,小鼠血清中的抗体滴度可达1∶1280以上;重组蛋白用作ELISA包被抗原检测病人血清阳性率为17.3%(30/173),其中排菌病人的阳性率为32.5%(13/42),不排菌病人的阳性率为12.9%.该方法结果与结核杆菌抗体胶体金法诊断试剂盒的检测结果相比,敏感性为51.0%,特异性为96.7%.[结论]结核杆菌PEPCK具有较好的免疫原性和抗原性,有可能作为结核病血清学诊断的一组抗原之一.     

植物磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶(PEPCK)研究进展

磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶(PEPCK)是一个广泛存在于开花植物中的酶, 在植物体内仅存在于特定的组织和细胞中, 其活性受自身磷酸化和一些相关代谢产物的调节。PEPCK的磷酸化在多种植物体内受光调控。ATP存在时, PEPCK催化OAA生成PEP, 而PEP是多种反应的前体物质。通过不同的代谢途径, PEPCK间接地参与贮油植物种子萌发和植物果实成熟的糖异生过程, C₄和CAM(景天科代谢)植物光合作用中的CO₂浓缩过程, 细胞内pH值平衡和植物体内氮代谢过程等, 从而调节植物的生长发育。该文综述了植物中已发现的PEPCK及其在植物生命活动过程中的自身活性调节和生理功能。     

磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶和磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶介导的草酰乙酸回补途径对谷氨酸棒杆菌V1氨基酸代谢的影响

【目的】谷氨酸棒杆菌是工业生产氨基酸的主要菌株,以缬氨酸高产菌株谷氨酸棒杆菌V1为研究对象,探讨磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)和磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶(PCK)介导的草酰乙酸回补途径对菌株生理特性以及主要氨基酸代谢流量的影响。【方法】通过基因工程手段,在谷氨酸棒杆菌V1中过表达pepc(编码PEPC)和pck(编码PCK),比较重组菌与出发菌关键酶活性、发酵特性以及主要氨基酸积累量变化。【结果】构建两株重组菌V1-pepc(强化草酰乙酸回补途径)和V1-pck(弱化草酰乙酸回补途径),重组菌生长均较出发菌延缓,总生物量、葡萄糖和硫酸铵消耗基本不变;过表达pck,PCK活性提高22.8%,丙氨酸、缬氨酸、谷氨酸、精氨酸积累量分别提高了11.8%、17.2%、27.8%和19.5%;过表达pepc,PEPC活性提高27.5%,同时PC活性降低12.9%,天冬氨酸族和谷氨酸族氨基酸的整体流量变化不大,丙氨酸族氨基酸的整体流量降低了14.7%。【结论】丙氨酸族氨基酸受此回补途径影响较大,天冬氨酸族氨基酸受此影响较小。     

小檗碱对2型糖尿病中国地鼠肝脏葡萄糖激酶、葡萄糖-6-磷酸酶和磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶mRNA表达的影响

目的研究小檗碱对2型糖尿病中国地鼠肝脏葡萄糖激酶（GcK）、葡萄糖-6-磷酸酶（G6P）和磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶（PEPCK）mRNA表达的影响,探讨小檗碱影响糖代谢的分子机制。方法以高脂高热量饲料喂养结合腹腔注射小剂量链脲佐菌素（STZ）的方法制作2型糖尿病中国地鼠模型,成模后随机分成模型组、小檗碱组、二甲双胍组,各药干预9周。同时设立对照组。观察小檗碱疗效及对肝脏GcK、G6P、PEPCK mRNA表达的影响。结果与模型组相比,小檗碱增强胰岛素敏感性,降低血糖血脂,增高肝脏GcK的mRNA表达,降低肝脏G6P、PEPCK mRNA的表达。结论小檗碱降低2型糖尿病血糖的作用机制可能与提高肝脏GcK mRNA的表达和降低G6P、PEPCK mRNA的表达有关。     

共表达磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶和烟酸转磷酸核糖激酶提高重组大肠杆菌发酵木糖产丁二酸

野生型E.coli K12能够在厌氧条件下代谢木糖生长,但是丁二酸不是其主要的代谢终产物。而在E.coli BA203(Δldh A,Δpfl B,Δppc)中,通过过量表达磷酸烯醇式丙酮酸羧化激酶(PCK),即E.coli BA204,使其能够在厌氧条件下利用木糖发酵生产丁二酸。为了进一步提高生物量及丁二酸的产量,通过过量表达烟酸转磷酸核糖激酶(NAPRTase)提高NAD(H)的生成,从而提高木糖代谢速率。因此采用2种方法构建了共表达烟酸转磷酸核糖激酶和磷酸烯醇式丙酮酸羧化激酶的基因工程菌,即E.coli BA208(BA203/p Trc99a-pnc B-pck)和E.coli BA209(BA203/p Trc99a-pck-trc-pnc B)。通过实验发现:厌氧发酵72 h,BA209消耗16.7 g/L木糖,生成15.8 g/L丁二酸,乙酸含量有所降低,而丙酮酸的量几乎不变。BA209中NAD(H)总量和ATP含量较BA208和BA204都有明显的提高。这为考察NAD(H)和ATP 2种辅因子对重组大肠杆菌利用木糖合成丁二酸的影响提供了研究平台。     

磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶1(PCK1)的研究进展

磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶基因(phosphoenolpyruvate carboxykinase, PEPCK)编码的胞质磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶1(phosphoenolpyruvate carboxykinase 1, PCK1)是调节糖异生过程中的限速酶,参与维持血糖水平。它广泛参与糖代谢、脂代谢、衰老、糖尿病以及肿瘤细胞增殖和凋亡等代谢和生物学进程。本文对PCK1在以上物质代谢和生物学进程中的研究进展作一综述,为进一步探究PCK1参与糖尿病、肿瘤及衰老等疾病的分子机制提供理论基础,也为PCK1作为新的判断肿瘤和糖尿病的分子标志物和治疗靶点提供理论依据。     

菠萝叶片PEP羧激酶与底物结合时构象的变化

菠萝叶片PEP羧激酶与底物OAA和ATP及配基Mn^2 等结合时引起紫外差示吸收光谱峰位和方向上的变化。OAA与酶结合诱导产生的差示吸收光谱在268—280mm处有一个宽负峰。ATP与酶结合出现两个差示负峰(242．5和273．5nm)。双底物OAA和ATP同时与酶结合，光谱上呈现252nm和268nm两个峰。Mn^2 不论与ATP或与ATP OAA一起与酶反应时，皆使原来的峰位漂移，且正负方向逆转。酶蛋白在323nm有最大的荧光发射。OAA引起荧光发射强度增大，ATP及ATP Mn^2 则减弱荧光发射。Mn^2 与OAA及ATP的复合效应导致荧光强度进一步减弱。     

活性氧对苋菜磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶活性的影响

用活性氧H     

马齿苋叶片磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶活性及调节特性的光/暗变化

在光照条件下C_4植物马齿黄金苋叶片PEPC的提取活性高于在黑暗中的。PEPC的光/暗活性比率与测定系统的pH及底物PEP浓度有关。pH升高及PEP浓度增加均可使光/暗活性比值下降。日间提取的PEPC与夜间提取的PEPC对于激活剂G6P及抑制剂Mal的敏感性有明显差异。日型PEPC的敏感性低于夜型PEPC的。G6P对PEPC的激活作用表现为增加酶对底物PEP的亲和性,Mal的抑制作用表现为既降低酶对底物PEP的亲和性,又降低酶促反应的最大速度。G6P、Mal对于日型和夜型PEPC的动力学参数的影响是不同的。     

菠萝叶片PEP羧激酶与底物结合时构象的变化

菠萝叶片PEP羧激酶与底物OAA和ATP及配基Mn~(2+)等结合时引起紫外差示吸收光谱峰位和方向上的变化。OAA与酶结合诱导产生的差示吸收光谱在268—280nm处有一个宽负峰。ATP与酶结合出现两个差示负峰(242.5和273.5nm)。双底物OAA和ATP同时与酶结合,光谱上呈现252nm和268nm两个峰。Mn~(2+)不论与ATP或与ATP+OAA一起与酶反应时,皆使原来的峰位漂移,且正负方向逆转。酶蛋白在323nm有最大的荧光发射。OAA引起荧光发射强度增大,ATP及ATP+Mn~(2+)则减弱荧光发射。Mn~(2+)与OAA及ATP的复合效应导致荧光强度进一步减弱。     

高梁叶片磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶疏水微区的荧光研究

应用疏水荧光探针－－ＡＮＳ在不同浓度的变构效应剂存在时进行荧光滴定,磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶分子中疏水微区的微环境能被效应剂或底物诱导产生变构,不同的变构效应所诱发的构象态是不一致的。这进一步证明了高梁叶片磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶在溶液中的多构象态。     

过量表达Bacillus subtilis磷酸烯醇式丙酮酸羧化激酶对大肠杆菌产琥珀酸的影响

在大肠杆菌厌氧混合酸发酵途径中,磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PPC)和磷酸烯醇式丙酮酸羧化激酶(PCK)皆可催化由磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)到草酰乙酸(OAA)的反应。鉴于经由PCK催化的反应伴有ATP的生成,理论上更有利于菌体生长和产酸,本研究以大肠杆菌W3110(△pfl,△ldh)为出发菌株,利用λ-Red同源重组系统构建了其ppc缺陷菌株并在此基础上过量表达了Bacillus subtilispck基因。初步的厌氧发酵实验表明:过量表达pck可在一定程度上恢复初始菌株厌氧代谢葡萄糖的能力。其中又以ppc缺陷株更为明显,其耗糖能力和产酸能力分别为对照菌株的4.2和15.3倍。     

Ti质粒介导的磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶cDNA转化烟草植株

将玉米Ｃ４－磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶（ＰＥＰ羧化酶）ｃＤＮＡ亚克隆至穿梭质粒ｐＢｉｎ１９,通过在杆菌Ｔｉ质粒（ＬＢＡ４４０４）介导的时圆片共培养法将其转入Ｃ３植物烟草中。在获得的抗性转化植株中,８０％具有较强的ＮＰＴⅡ报道基因表达。Ｓｏｕｔｈｅｒｎ杂交表明Ｃ４－ＰＥＰ羧化酶ｃＤＮＡ已被整合到了烟草核基因组中。