海藻糖代谢途径相关基因及生物工程

海藻糖(Trehalose)是一种由两个葡萄糖分子通过α,α-1,l糖苷键连接的非还原性双糖。最早的记录是在19世纪初期作为黑麦的麦角菌的一种成分而被描述,后来发现海藻糖广泛存在于微生物、动物和植物体内,特别是在那些能抗脱水作用的生物中起着重要作用。这些特殊生物具有在脱水条件下存活多年的性质,包括所谓的“复苏植物”(Selaginella lepidophylla)、某些咸水虾、线虫及面包酵母等。当它们体内99％的水分被去掉之后,仍保持着能在获水后迅速复活的能力^[1]。研究表明,海藻糖对于生物抗逆具有重要的保护作用。海藻糖的应用研究因此得到了人们的广泛关注和重视,目前海藻糖已被用作酶、其它蛋白、生物制品甚至移植器官的保护剂。海藻糖作为生物体对抗环境胁迫的重要应激保护物质,在不同生物中存在多种合成和分解代谢途径,相关基因已相继被克隆和分析。海藻糖合成、分解及其调控是生物抗逆的重要机制,其相关基因的研究也是海藻糖生物工程的重要基础。     

海藻糖——昆虫的血糖

海藻糖(trehalose)是由2个葡萄糖分子通过α,α-1,1糖苷键连接的一种非还原性双糖。海藻糖作为昆虫的血糖,对于生物的能量代谢和抗逆等方面具有重要的作用。文章从昆虫海藻糖的发现、海藻糖的化学性质、昆虫中海藻糖的生理作用、代谢途径等方面进行综述,并对昆虫中海藻糖的进一步研究作了展望。     

海藻糖的生物合成与分解途经及其生物学功能

海藻糖是一类在干旱、低温、热击或脱水等逆境环境下具有独特抗逆保护作用的二糖,广泛分布于藻类、细菌、真菌和动植物体内。近年来,随着对海藻糖研究的深入,海藻糖已经被广泛应用到食品、医药、化妆品和分子生物学研究等领域。该文简述了海藻糖在生物体内的代谢途径、生物学功能和研究进展,并对灭蚊真菌Pythiumsp.GY1938菌株海藻糖代谢酶基因的研究前景加以展望。     

啤酒酵母AS2.1416海藻糖合成酶基因tps1的cDNA克隆及序列分析

海藻糖 (Ｔｒｅｈａｌｏｓｅ,α ｇｌｕｃｏｐｙｒａｎｏｓｙｌ α 1,1 Ｄ ｇｌｕｃｏｐｙｒａ ｎｏｓｅ)是一种非还原性二糖 ,广泛存在于藻类、细菌、昆虫、无脊椎动物及酵母等许多生物体内。海藻糖除了作为一种储存性碳源外 ,业已被证明在许多逆境 ,诸如高温、高盐、干旱、重金属离子污染、冷冻、辐射等情况下 ,可以有效地保护生物的细胞膜、蛋白质及核酸[1～ 6] 。海藻糖合成酶为一多酶体系。在酵母细胞中 ,其合成分为两步进行。第一步 ,在 6 磷酸海藻糖合成酶 (Ｔｐｓ1)的作用下 ,由ＵＤＰ 葡萄糖和葡萄糖 6 磷酸合成海藻糖 6 磷酸 …     

海藻糖的性质及其广阔应用前景

海藻糖是一种稳定的非还原性双糖,在自然界中广泛存在。藻类植物,特别是在酵母、霉菌等真菌中,海藻糖含量可高达干重的１６％以上［１］。作为一种储存性碳水化合物,海藻糖在生物体内扮演极其特殊的角色,它能在干燥状态下保护生物体细胞内的蛋白质、脂类、糖类、核酸...     

海藻糖酶法合成途径及其酶基因的重组表达研究

在生物抗逆研究中,海藻糖合酶基因是继甘露醇、脯氨酸、甜菜碱合成酶基因之后又一个与抗逆相关的基因。海藻糖具有独特的生物学功能,能提高生物体对干旱、高温、冷冻和渗透压的抗性,发现以来就受到人们的普遍关注。随着对海藻糖化学性质、生理功能、作用机理及代谢途径等方面研究的深入,其在生物制品、食品、医药、作物育种及精细化工等领域广阔的应用前景日益显现。就海藻糖在生物体中的合成途径,以及海藻糖合成酶的基因工程研究进展进行了综述。     

海藻糖介导的信号转导与植物抗逆性

海藻糖是一种非还原性二糖,它广泛存在于细菌、真菌、酵母、昆虫、无脊椎动物和植物等生物体内。海藻糖不仅作为碳水化合物的储备,而且还是一个多功能分子。海藻糖作为一种信号分子,启动信号转导级联反应,改变基因表达和酶的活性,与激素也有一定的关系。采用基因工程和通过外源施加的方法增加海藻糖在植物体内的积累可以提高植物的抗逆性,这为提高农作物的抗逆性提供了新的策略。     

奇妙的双糖——海藻糖

奇妙的双糖──海藻糖黄平（益阳卫生学校,湖南益阳４１３０００）关键词　海藻糖,生物学功能某些生物（例如某些植物种子、酵母细胞、真菌孢子以及某些微小生物）当其细胞内的水分完全或几乎完全除去时,仍能以一种极低新陈代谢或停止生命活动的状态长期生存下来,若重...     

昆虫海藻糖及其合成酶基因的特性与功能研究进展

海藻糖广泛存在于细菌、真菌、昆虫、无脊椎动物和植物等大量生物中。它不仅可以作为昆虫的能量来源,而且在抗逆等方面起着重要作用。海藻糖合成酶(Trehalose-6-phosphate synthase,TPS)是海藻糖合成过程中的一个关键酶。目前细菌、真菌和植物中都已经被发现和克隆,但其不存在于哺乳动物中。海藻糖是昆虫的"血糖",主要通过海藻糖合成酶和海藻糖-6-磷酸脂酶(Trehalose-6-phosphate phosphatase,TPP)在脂肪体中催化合成。TPS基因所编码的蛋白序列一般都包含两个保守的结构域:TPS和TPP,分别对应着酵母中的Ots A和Ots B基因。昆虫海藻糖合成酶的基因表达和酶活性的变化与昆虫的多项生理过程有着密切的关系,海藻糖合成酶有可能成为控制害虫的新靶标。     

海藻糖的生产制备及其应用前景

海藻糖是一种广泛分布于细菌、真菌和动植物体内的双糖。在生物体内 ,它不仅作为结构成分和能量物质存在 ,而且在热击和脱水等协迫条件下 ,对生物体和生物大分子起着良好的非特异性保护作用。由于其独特的生物学功能 ,它在食品、分子生物学、医药、化妆品、农业等方面具有广阔的应用前景。简述海藻糖的生产制备、应用研究及其前景展望。     

本期重点推介

正昆虫体内海藻糖含量及海藻糖酶活力变化与昆虫滞育和滞育的解除有密切关系。为了探讨柞蚕Antheraea pernyi蛹滞育过程中海藻糖酶基因的作用,沈阳农业大学生物科学技术学院王德意、王勇和秦利等利用RT-PCR技术从柞蚕蛹中克隆获得3个海藻糖酶基因,再分别采用半定量RT-PCR和qPCR方法检测了这些基因在柞蚕滞育和发育蛹不同组织中的表达谱及长光照(17L∶7D)处理蛹滞育解除过程中脂肪     

海藻糖及其在生物工程方面的应用

自海藻糖发现以来对其化学性质、生理功能、作用机理、代谢途径等已进行了较为深入的研究,其分子生物学的研究也渐渐兴起。研究表明海藻糖能提高生物体对干旱、低温、高温、pH、盐渍等逆境条件下的抗性。离体试验表明海藻糖能保护生物膜、蛋白质的结构并能保持逆境下的酶活性,同时,外源海藻糖同样对生物体有保护作用。由于海藻糖具有这些独特的生物学功能,它已在许多方面得以应用,可作为食品工业的一种添加剂和甜味剂,使干燥食品在得水后保持原有的色、香、味;也可作为医药工业的非特异性生物制品和生化药品保护剂,使其在常温下保存,从而降低运输与储存费用;另外,在农业研究中可利用现代分子生物技术培育表达海藻糖的转基因作物,提高农作物的抗旱、抗冻等抗逆性能。     

海藻糖脂的合成及应用前景

海藻糖脂是一类生物表面活性化合物,与化学表面活性剂相比,具有低毒、可生物降解、在极端条件下稳定性强、环境友好等优势,具有广泛的应用价值和前景。目前国内还没有大规模商业应用的实例,主要是生产成本高、产量低、产物成分复杂等因素导致。本文中,笔者主要介绍了海藻糖脂的制备方法,分析比较了各种方法的优势与问题,综述了海藻糖脂的性质及其在生物医学、食品、化妆品、生物修复和石油工业领域的应用前景。海藻糖脂由于其特有的性质,将在实际应用中,尤其是在生物医学工程领域方面的应用中有望得到进一步的发展。     

海藻糖的生物合成和相关酶的特性

海藻糖［‘］（tlehalose）是一种由两个葡萄糖分子通过a,a—l,l糖昔键连接成的非还原性二糖。海藻糖广泛分布于微生物、植物、动物体内,其含量随生物所处生活环境而变化,是一种典型的代谢应激物。海藻糖不仅可以作为碳源和能源,而且还具有保存生物活力的特殊功能,使生物在许多不利情况（高温、脱水、冷冻等）下,维持细胞膜和蛋白质的稳定,由此可以使食品保鲜,可防止由白蛋白导致的疫苗血源污染,若取代白蛋白,应用于各类疫苗、诊断用品、各种酶、蛋白质、细胞因子、干扰素等,于室温保存数年不失效,并且其价格低廉,故具有应用…     

海藻糖的生理功能,分子生物学研究及应用前景

海藻糖的生理功能、分子生物学研究及应用前景戴秀玉,程苹,周坚,江慧修（中国科学院微生物研究所,北京１０００８０）海藻糖（Ｔｒｅｈａｌｏｓｅ,α－Ｄ－ｇｌｕｃｏｐｙｒａｎｏｓｙｌ－α－Ｄ－ｇｌｕｃｏｐｙｒａｎｏｓｉｄｅ）是由两个葡萄糖分子α－α－１→１...     

外源海藻糖对水稻生理生化及褐飞虱抗性的影响

【目的】海藻糖参与植物对逆境胁迫的响应与适应过程,本文旨在明确海藻糖对水稻生理生化特性及抗褐飞虱影响,将有助于全面探索海藻糖对水稻的潜在作用,为后续研究提供参考和依据。【方法】本实验在外施10 mmol·L~(-1)和50 mmol·L~(-1)浓度的海藻糖后,测定水稻超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性,丙二醛(MDA)和可溶性糖含量,褐飞虱取食后植株功能损失系数(FPLI)及利用刺吸电位技术(EPG)研究褐飞虱的取食行为。【结果】外施10 mmol·L~(-1)和50 mmol·L~(-1)浓度的海藻糖后,POD活性和可溶性糖含量显著上升,MDA含量显著下降,并且显著提高了水稻植株的功能损失指数,EPG结果发现海藻糖处理明显增加了N4波的持续时间。【结论】适量的海藻糖改善水稻抗非生物胁迫的能力,但并不有利于对褐飞虱抗性的提高。     

改造大肠杆菌合成海藻糖途径以高效合成海藻糖

海藻糖是相容性溶质的一种,因其具有多种生物学功能,在食品、化妆品、药品以及器官移植等方面均有很广泛应用。然而近几年生产海藻糖主要集中在使用酶催化的方法,虽然这种方法的转化效率高,但是却存在着副产物的问题,难以得到高纯度的海藻糖产品,严重制约了海藻糖的应用。本文通过基因工程技术在大肠杆菌Escherichia coli中构建了海藻糖高效合成新途径,通过全细胞催化合成海藻糖。利用PCR技术在哈氏噬纤维菌Cytophaga hutchinsonii中克隆获得海藻糖双功能合成酶基因(tpsp),采用E.coli pTac-HisA高效表达载体,实现海藻糖双功能合成酶基因(tpsp)高效表达,利用高效表达菌株进行全细胞催化,将葡萄糖高效转化为海藻糖。结果表明C.hutchinsonii海藻糖合成酶基因(tpsp)在E.coli中成功实现表达,该酶能够在胞内将葡萄糖高效转化为海藻糖,并将其转运到胞外,实现海藻糖的高效率合成,海藻糖的产量提高到1.2 g/L,相对转化率为21%。当将此高产菌株在发酵罐中进行转化时,海藻糖的产量达到13.3 g/L,葡萄糖的相对转化率达到48.6%。采用C.hutchinsonii海藻糖合成酶基因高效表达并且应用于海藻糖全细胞合成催化在国内外尚属首次报道,海藻糖的转化率及产率都已达到文献报道最高水平,本研究为开拓海藻糖生产新技术奠定了基础。     

昆虫海藻糖与海藻糖酶的特性及功能研究

海藻糖作为昆虫的血糖,对昆虫的能量代谢、滞育、抗逆等具有重要作用。海藻糖酶是海藻糖代谢过程中一个重要的酶类,特异性地将一分子海藻糖水解为两分子葡萄糖而被昆虫利用,其基因表达和酶活性与昆虫各项生理过程密切相关。本文从昆虫海藻糖与海藻糖酶的特性、代谢途径以及它们在昆虫体内的重要作用进行综述,并对海藻糖和海藻糖酶在授粉昆虫方面的研究作了展望。     

昆虫海藻糖代谢及其影响因素的研究进展

海藻糖广泛存在于细菌、真菌、动物和植物中。它不仅作为能量储备物质,在外界环境胁迫或内部代谢紊乱时,也可作为保护因子,保护其生命体度过逆境。昆虫海藻糖合成酶与海藻糖酶分别是海藻糖合成与分解的关键酶,合成的海藻糖在海藻糖转运蛋白的帮助下由胞内进入胞外。胰岛素与脂动激素直接参与昆虫糖代谢,保幼激素与蜕皮激素通过和胰岛素与脂动激素通路偶联,间接参与调控昆虫海藻糖代谢。海藻糖代谢途径和昆虫生长发育密切相关,昆虫海藻糖代谢信号通路为开发害虫控制的新靶标提供理论依据。     

海藻糖合酶的分子生物学研究进展

海藻糖合酶能够将麦芽糖转化为海藻糖,在海藻糖的工业生产中具有十分重要的意义。本文从海藻糖合酶的基因克隆、基因工程应用、结构和催化机制的研究以及其在微生物体内的功能等方面讨论了海藻糖合酶的研究进展。