醛縮酶的研究——I.底物对醛縮酶被胰蛋白酶消化时的保护作用

(一)天然醛縮酶受胰蛋白酶消化迅速失活,但底物的存在有明显的保护作用。在实驗的条件下,如有底物的存在,醛縮酶被胰蛋白酶消化20分钟时就釋放出三个肽段(舍27个氨基酸殘基)保留約原活力的60％,而无底物保护的酶則完全失活。 (二)在底物存在下,醛縮酶受胰蛋白酶消化得到的殘余酶蛋白基本上是均一的,具有和天然醛縮酶若干相似的性质。 (三)在底物保护下,醛縮酶受胰蛋白酶消化釋放肽的位置可能在醛縮酶B鏈的N端部分。 (四)底物的可能保护机制是FDP与酶形成相对稳定的酶-底物絡合物,FDP的6-磷酸部分与酶蛋白肽鏈C端酪氨酸或其附近的某个基团相連,二羥丙酮磷酸部分的磷酸則与活性中心賴氨酸附近的氨基酸相結合,使賴氨酸的ε-氨基处于易与底物的酮基結合形成Schiff碱的地位。 (五)磷酸緩冲液也具有对抗胰蛋白酶消化醛縮酶的保护作用,但其机制可能与FDP不同。     

PFP的研究进展

焦磷酸:果糖-6-磷酸1-磷酸转移酶(PFP)可催化果糖-6-磷酸与果糖-1,6-二磷酸间的可逆转变.该酶广泛存在于各种高等植物及一些微生物体内.文章综述了90年代以来有关PFP的一些研究进展.包括:PFP的种类与亚基构成、活性中心、底物特异性、酶活性的调节及功能等.     

磷酸吡哆醛修饰的蛇肌果糖1,6-二磷酸酯酶的时间分辨荧光分析

在别构抑制剂AMP或底物果糖1,6-二磷酸(FruP_2)存在下,磷酸吡哆醛(PLP)分别专一性地修饰在蛇肌果糖1,6-二磷酸酯酶(FruP_2ase,E.C.3.1.3.11.)的催化部位或别构部位。测得了修饰在催化部位或别构部位的PLP的荧光寿命及其连续分布。通过荧光寿命分布宽度的比较,认为该酶的活性部位柔性大于别构部位的柔性。     

蛇肌果糖1,6-二磷酸酯酶的低底物浓度动力学

本文报道了对蛇肌果糖1,6-二磷酸酯酶的低底物浓度的动力学研究,采用酸碱指示剂方法能在0.25μmol/L的低底物浓度下对酶活力进行准确的测定。通过对动力学行为的分析,提出了蛇肌果糖1,6-二磷酸酯酶的作用机制的模型,认为在低底物浓度和高底物浓度的情况下,酶催化水解果糖1,6-二磷酸的机制不同。推导得到了酶的初速度方程,用电子计算机拟合求得了七个表观动力学参数。统计检验表明,本文提出的机制能够较好地拟合实验结果。     

果糖-2,6-二磷酸对香蕉成熟过程中焦磷酸果糖-6-磷酸转移酶活性的调节作用

从成熟香蕉果实中部分纯化了焦磷酸:果糖—6—磷酸磷酸转移酶(PFP)。研究了酶的果糖—2,6—二磷酸的活化动力学特性.果糖—2,6—二磷酸通过降低酶的K_m(F6P)值和增进最大反应速度(V_(max))促进酶的果糖—6—磷酸磷酸化活性。底物(F6P)浓度和温度影响果糖—2,6—二磷酸对酶的活化作用。 本工作中还观察了香蕉成熟过程中PFP和依赖ATP的磷酸果糖激酶(PFK)活性的变化,并对PFP在果实成熟中的生理意义和调节特性进行了讨论。     

蛇肌果糖-1,6-二磷酸酯酶的别构部位

比较蛇肌果糖1,6-二磷酸酯酶的别构抑制剂AMP和它的类似物对该酶的抑制作用的结果表引,5′-AMP的嘌呤环上6位氨基以及核糖上5′磷酸基团是抑制剂和别构部位结合所必需的。8-BrAMP和5′-AMP具有相似的抑制能力,表明嘌呤环上的咪唑部分对于AMP的抑制作用贡献不大。5′-d-AMP对蛇肌果糖1,6-二磷酸酯酶的抑制作用比较特殊,按照50%抑制该酶时的抑制剂浓度计算,得到的抑制常数为3×10~(-6)M,其数值和5′-AMP的抑制常数接近。但是当抑制剂浓度增大时所能达到的最大抑制程度只有60%左右。表明5′-dAMP和5′-AMP结合后,对果糖1,6-二磷酸酯酶的催化部位的影响不同,2′羟基和酶的结合可能和别构部位的信号传导到催化部位有关系。被水溶性羰二亚胺修饰的蛇肌果糖1,6-二磷酸酯酶受5′-AMP的抑制作用和5′-dAMP的抑制作用相似,推测这个传导变构部位的信息到催化部位去的基团有可能和羧基有关。     

蛇肌果糖1,6-二磷酸酯酶的冷失活

蛇肌果糖1,6-二磷酸酯酶在0℃左右很易失活。这是它不同于兔肌果糖1,6-二磷酸酯酶的一个特性。这种冷失活可被底物保护,提高溶液中酶蛋白的浓度可降低其失活程度。现有的结果表明,这一失活是不可逆的,且不伴随有亚基的解离或整个分子结构的松散;但用1-苯胺萘-8-磺酸作萤光探剂和用5,5'-硫-二(2-硝基苯甲酸)与巯基反应可探测到酶分子在低温诱导下发生了比较小的构象变化。     

蛇肌果糖1,6-二磷酸酯酶的冷失活

蛇肌果糖1,6-二磷酸酯酶在0℃左右很易失活。这是它不同于兔肌果糖1,6-二磷酸酯酶的一个特性。这种冷失活可被底物保护,提高溶液中酶蛋白的浓度可降低其失活程度。现有的结果表明,这一失活是不可逆的,且不伴随有亚基的解离或整个分子结构的松散;但用1-苯胺萘-8-磺酸作萤光探剂和用5,5'-二硫-二(2-硝基苯甲酸)与巯基反应可探测到酶分子在低温诱导下发生了比较小的构象变化。     

光合碳在叶片淀粉和蔗糖间分配的调节

叶片光合作用中产生的三碳糖在淀粉和蔗糖之间的分配受许多因素控制,蔗糖形成速率是决定性因素。蔗糖形成的调节酶是果糖1,6—二磷酸酯酶(F1,6P_2ase)和磷酸蔗糖合成酶(SPS),调节作用是通过无机磷(Pi)、磷酸二羟丙酮(DHAP)、磷酸己糖(己糖—P)、果糖1,6—二磷酸(F1,6P_2)和果糖2,6—二磷酸(F2,6P_2)之间的复杂的调节关系进行的。其中F2,6P_2起着关键作用,它以极低的浓度调节生糖和酵解作用,既参与蔗糖合成又参与反馈抑制。     

蛇肌果糖1,6-二磷酸酯酶的提纯、性质及钾离子激活的别构动力学

从乌梢蛇肌肉中提纯了果糖1,6-二磷酸酯酶,其最适pH在中性,分子量14万,由四个亚基组成,二价金属离子镁、锰或锌为表现活力所必需,一价金属离子钾、铵和铯能激活此酶。在不同浓度的甲醇、乙二醇、甘油和二甲基甲酰胺的水溶液中测活表明,蛇肌果糖1,6-二磷酸酯酶比兔肌的这一酶更易失活,提示了在蛇肌酶分子中疏水键对维持酶的三维结构起着更大的作用。K~ 存在下,蛇肌酶的最适pH从无K~ 时的6.6位移至7.0;而兔肌酶在同样条件下,不论有否K~ ,均为pH7.4。表明K~ 对蛇肌酶有专一性的相互作用。K~ 对蛇肌果糖1,6-二磷酸酯酶的激活是一别构激活作用,具有正协同性,但其Hill系数随着底物浓度的增高而减小;另一方面,底物抑制的阈值随着K~ 浓度增高而上升,表明K~ 与过量底物为一对相拮抗的别构效应剂,它们与酶的结合部位之间存在着相互作用。K~ 的别构效应导致过量底物与酶的亲和力下降,使酶趋于活性状态;过量底物的别构效应对抗了K~ 的激活,使酶趋于非活性状态。在K~ 存在下,5,5′-二硫-(2-硝基苯甲酸)与酶上巯基的反应速度较无K~ 的为快,表明K~ 的存在改变了酶的构象,使巯基更易发生反应。对于过量底物有抑制作用的酶,在其底物浓度大于抑制阈值的条件下的动力学处理,本文提出了一个公式和方法。     

蛇肌果糖1,6-二磷酸酯酶的提纯、性质及钾离子激活的别构动力学

从乌梢蛇肌肉中提纯了果糖1,6-二磷酸酯酶,其最适pH 在中性,分子量14万,由四个亚基组成,二价金属离子镁、锰或锌为表现活力所必需,一价金属离子钾、铵和铯能激活此酶。在不同浓度的甲醇、乙二醇、甘油和二甲基甲酰胺的水溶液中测活表明,蛇肌果糖1,6-二磷酸酯酶比兔肌的这一酶更易失活,提示了在蛇肌酶分子中疏水键对维持酶的三维结构起着更大的作用。K~ 存在下,蛇肌酶的最适pH 从无K~ 时的6.6位移至7.0;而兔肌酶在同样条件下,不论有否K~ ,均为pH7.4。表明K~ 对蛇肌酶有专一性的相互作用。K~ 对蛇肌果糖1,6-二磷酸酯酶的激活是一别构激活作用,具有正协同性,但其Hill 系数随着底物浓度的增高而减小;另一方面,底物抑制的阈值随着K~ 浓度增高而上升,表明K~ 与过量底物为一对相拮抗的别构效应剂,它们与酶的结合部位之间存在着相互作用。K~ 的别构效应导致过量底物与酶的亲和力下降,使酶趋于活性状态;过景底物的别构效应对抗了K~ 的激活,使酶趋于非活性状态。在K~ 存在下,5,5'-二硫-(2-硝基苯甲酸)与酶上巯基的反应速度较无K~ 的为快,表明K~ 的存在改变了酶的构象,使巯基更易发生反应。对于过量底物有抑制作用的酶,在其底物浓度大于抑制阈值的条件下的动力学处理,本文提出了一个公式和方法。     

水稻细胞质1，6—二磷酸果糖酶基因1195bp的上游调控序列的克隆及其在转基因水稻中的表达研究

1,6－二磷酸果糖酶（EC3．13．11）催化1,6－二磷酸果糖分解为6－磷酸葡萄糖和无机磷酸。在高等植物的光合作用细胞中,存在两种1,6－二磷酸果糖酶：即叶绿体型1,6－二磷酸果糖酶和细胞质型1,6－二磷酸果糖酶。由于细胞质型1,6－二磷酸果糖酶在植物碳水化合物代谢中起重要作用,且具有表达特异性,本试验通过Genome Walking分离了水解细胞质型1,6－二磷酸果糖酶基因的上游序列,并将其与β－葡糖醛酸酶（GUS）报告基因建成嵌合表达载体。采用基因枪法转化水稻,在转基因水稻中分析了GUS的表达活性和特异性。组织化学检测表明,在转基因水稻的成熟叶片中,GUS基因只在叶肉细胞中表达,在表皮细胞,泡状细胞,维管组织中均无表达,在叶鞘中的表达与叶片中相似,仅仅在叶肉细胞中表达,在根,茎所有细胞中均没有蓝色反应,为进一步研究1,6－二磷酸果糖酶基因启动子在水稻中的表达量,对12株独立来源的转基因水稻的GUS活性进行了荧光定量分析。结果显示,水稻成熟叶片中的GUS活性平均值为7031．5pmol4-MU^-1.min^-1.mg蛋白。在不同器官及组织中表达活性有差异,在转基因水稻的叶片,叶鞘中GUS均有较强的表达,在根、茎中未检测到GUS活性,实验结果表明,ATG上游1195bp调控区足以导致GUS基因在水稻中的特异性表达,因此该片段包含有使报告基因在叶肉细胞中特异性表达的所有顺式调控元件。     

银鲫果糖-1,6-二磷酸酶的分子克隆与表达分析

果糖-1,6-二磷酸酶(EC 3.1.3.11)是糖异生中的关键限速酶之一, 在糖代谢中起重要作用。哺乳动物存在肝脏型和肌肉型两种果糖-1,6-二磷酸酶同工酶,分别由Fbp1和Fbp2编码。银鲫作为我国重要的经济养殖鱼类, 尚无果糖-1,6-二磷酸酶基因的有关资料, 其组织分布特征和胚胎发育模式亦不清楚。本研究采用RACE方法从银鲫原肠胚SMART cDNA文库中扩增了果糖-1,6-二磷酸酶基因的全长cDNA, 其长度为1170 bp,编码337个氨基酸残基,多重序列比对和系统发育分析表明该基因为肝脏型果糖-1,6-二磷酶。RT-PCR分析虽在银鲫的肝、脑、心、脾、肾、肠、肌肉和卵巢组织中皆能检测到该基因的表达, 但以肝组织的表达量最高。Western Blot检测表明, 肝脏组织除有一条与其他组织(肌肉除外)共有的蛋白带之外,还有一条特异带;肌肉中有不同于其他组织的特异带。成熟卵子和不同发育阶段胚胎的RT-PCR和Western Blot分析都可检测到母源的CagFbp转录本和蛋白,且其转录本从原肠期开始上升, 到神经胚时迅速上升到较高水平, 其蛋白从尾芽期以后出现一条比母源蛋白分子量小、与肝脏的特异带大小基本相同的蛋白带。这些结果证实本研究克隆的CagFbp为肝脏型,且鱼类至少存在肝脏型和肌肉型两种果糖-1,6-二磷酸酶同工酶。       

达乌尔黄鼠育肥过程和冬眠期白色脂肪组织糖代谢相关基因的差异表达

为研究贮脂类冬眠动物育肥过程和冬眠期糖代谢的机制,使用第二代转录组测序(RNA-Seq)技术,检测了达乌尔黄鼠起始育肥期、快速育肥期、育肥完成期和冬眠期4个阶段血糖含量和白色脂肪组织中与糖代谢途径相关基因的表达情况。结果显示,起始育肥期、快速育肥期、育肥完成期的血糖浓度无组间差异,但均高于冬眠期。与起始育肥期相比,快速育肥期的果糖-1,6-二磷酸酶基因表达下调了8.3倍,己糖激酶、醛缩酶和烯醇化酶等基因表达上调;育肥完成期与快速育肥期相比,果糖-1,6-二磷酸酶基因表达上调了9.6倍,醛缩酶、磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶和柠檬酸合酶等基因表达下调1.2-2倍;冬眠期己糖激酶、丙酮酸脱氢酶E1、醛缩酶、柠檬酸合酶和6-磷酸脱氢酶等基因的表达均明显下调。结果表明,己糖激酶等基因表达上调可能与达乌尔黄鼠快速育肥期的糖代谢增强直接相关;醛缩酶和柠檬酸合酶等基因表达下调可能是动物在育肥完成期发生糖代谢降低的原因;入眠后,己糖激酶、丙酮酸脱氢酶等基因的低表达可能是调控糖代谢降至极低的主要机制。达乌尔黄鼠在冬眠前的活跃期既已启动糖代谢通路在分子水平上的主动调控。     

蛇肌果糖1,6-二磷酸酯酶精氨酸残基的化学修饰

蛇肌果糖1,6-二磷酸酯酶的精氨酸残基被苯乙二醛或2,3-丁二酮修饰后,可导致酶催化活性以及对AMP抑制的敏感性的丧失。在修饰时,有底物或AMP存在,可分别保护酶的这两种性质,表明与活力有关以及与AMP抑制有关的是两类不同的精氨酸残基。在底物保护了与活力有关的精氨酸残基后,可以观察到修饰引起酶对AMP抑制的脱敏,完全脱敏后,每一亚基有2个精氨酸残基被修饰。在本文条件下,K~ 对酶的激活作用以及K~ 存在时酶对AMP抑制敏感性增强等性质均不因精氨酸残基的修饰而变化。     

AHLs对小球藻PS Ⅱ光化学活性与光合作用关键酶的影响

采用批次培养的方法,研究了100、200和300 nmol/LC₁₀-HSL(N-癸酰-L-高丝氨酸内酯)对普通海水小球藻(Chlorella vulgaris)PSⅡ光化学活性与光合作用关键酶的影响。结果显示:在C₁₀-HSL作用下,小球藻生长受到促进,细胞密度显著升高,而且存在着随C₁₀-HSL浓度上升促进作用增强的剂量-效应关系;小球藻PSⅡ光化学活性指标——最大光能转化效率F_v/F_m、实际光能转化效率Yeild及表观光合电子传递效率ETR明显提高,而且C₁₀-HSL对Yeild的作用强于对F_v/F_m的影响;小球藻光合作用关键限速酶——核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶Rubisco、磷酸丙糖异构酶TPI、焦磷酸:果糖-6-磷酸-1-磷酸转移酶PFP、果糖-1,6-二磷酸醛缩酶FDA活性均不同程度上升,表明小球藻光合固碳及合成糖类的能力有所增强。     

猪肾酰化酶作用机制的研究——Ⅰ.金属离子与酶活力的关系

(1)大多数金属絡合剂除EDTA和迭氮化鈉外都能抑制酰化酶的活力,在可逆抑制情况下加入不同金属离子能部分或全部恢复酶活力。在固定絡合剂的浓度下酶活力的恢复程度与所加的金属离子浓度有关,每一金属离子都有一最适浓度。从以上結果推测酰化酶中的金属离子可能是Co~( )或Mn~( )离子。(2)在温和的条件下并有底物存在时,邻二氮菲和巯基乙酸对酰化酶的抑制是属于竞爭性,K_i值分別为1.28×10~(-4)M和1.74×10~(-3)M;一分子酶是与二分子抑制剂相結合。推測酰化酶可能是以二聚体形式存在。当抑制剂的浓度增大或使反应温度升高时都将引起不可逆的抑制。若酶与抑制剂預先一起保温亦得到类似的結果。(3)用电透析或在不同pH緩冲液下透析以除去酰化酶中的金属离子,都将导致酶的不可逆失活,因此酶中金属离子除起与底物結合的作用外,尚与維持蛋白貭的构型有关。     

水稻细胞质1,6-二磷酸果糖酶基因1 195 bp的上游调控序列的克隆及其在转基因水稻中的表达研究

1,6-二磷酸果糖酶(EC3.13.11)催化1,6-二磷酸果糖分解为6-磷酸葡萄糖和无机磷酸.在高等植物的光合作用细胞中,存在两种1,6-二磷酸果糖酶:即叶绿体型1,6-二磷酸果糖酶和细胞质型1,6-二磷酸果糖酶.由于细胞质型1,6-二磷酸果糖酶在植物碳水化合物代谢中起重要作用,且具有表达特异性,本试验通过Genome Walking分离了水稻细胞质型1,6-二磷酸果糖酶基因的上游序列,并将其与β-葡糖醛酸酶(GUS)报告基因构建成嵌合表达载体.采用基因枪法转化水稻,在转基因水稻中分析了GUS的表达活性和特异性.组织化学检测表明,在转基因水稻的成熟叶片中,GUS基因只在叶肉细胞中表达,在表皮细胞、泡状细胞、维管组织中均无表达;在叶鞘中的表达与叶片中相似,仅仅在叶肉细胞中表达;在根、茎所有细胞中均没有蓝色反应.为进一步研究1,6-二磷酸果糖酶基因启动子在水稻中的表达量,对12株独立来源的转基因水稻的GUS 活性进行了荧光定量分析.结果显示,水稻成熟叶片中的GUS活性平均值为7 031.5 pmol 4-MU-1*min-1*mg蛋白.在不同器官及组织中表达活性有差异,在转基因水稻的叶片、叶鞘中GUS均有较强的表达,在根、茎中未检测到GUS活性.实验结果表明,ATG上游1 195 bp调控区足以导致GUS基因在水稻中的特异性表达,因此该片段包含有使报告基因在叶肉细胞中特异性表达的所有顺式调控元件.     

丙糖磷酸异构酶、果糖—1，6—二磷酸醛缩酶及果糖—1，6—二磷酸酶的共表达

致力于建立一条控制或降低大气中CO2浓度的途径,选择对 进行代谢工程以便改进其光合固定CO2的效率。作为研究的初始阶段,将编码丙糖磷酸异构酶、果糖－1,6－二磷酸醛缩酶及果糖－1,6－二磷酸酶的3个基因构建进一个由启动子trc控制的表达质粒pTrcFAT,成功地在大肠杆菌中实现了上述3个基因的活性共表达。活性测定结果显示：从1L培养液获得的破菌上清液每分钟可以催化二羟丙酮磷酸（DHAP）转化成700μmol果糖－6－磷酸。在此基础上进一步构建了这3个基因共表达的大肠杆菌－蓝藻穿梭表达质粒,也在大肠杆菌中实现了活性表达,当外泊基因的操纵子与载体质粒以大于1：1的比例进行构建时,可显著提高外源基因的表达量及相应的的酶活性。     

蛇肌果糖1,6-二磷酸酯酶精氨酸残基的化学修饰

蛇肌果糖1,6-二磷酸酯酶的精氨酸残基被苯乙二醛或2,3-丁二酮修饰后,可导致酶催化活性以及对AMP 抑制的敏感性的丧失。在修饰时,有底物或AMP 存在,可分别保护酶的这两种性质,表明与活力有关以及与AMP 抑制有关的是两类不同的精氨酸残基。在底物保护了与活力有关的精氨酸残基后,可以观察到修饰引起酶对AMP 抑制的脱敏,完全脱敏后,每一亚基有2个精氨酸残基被修饰。在本文条件下,K~+对酶的激活作用以及K~+存在时酶对AMP 抑制敏感性增强等性质均不因精氨酸残基的修饰而变化。