细菌SGNH家族水解酶的研究进展

SGNH水解酶家族是一类在四个保守序列区上具有严格保守催化残基Ser、Gly、Asn和His的水解酶,该家族水解酶广泛存在于真核生物和原核生物中。细菌来源的SGNH水解酶家族具有来源广泛、功能多样且催化机制独特等特点,在细菌致病性、碳源代谢和天然产物合成等方面发挥重要生物学功能,在医药、化工、生物燃料和环境修复等领域具有广泛的应用潜力。本文从氨基酸序列、蛋白结构特征、酶学催化机制、细菌生理功能及应用领域等方面对细菌来源的SGNH水解酶家族成员进行综述。     

木聚糖酶与XIP型木聚糖酶抑制蛋白相互作用分子机制的研究进展

Xylanase inhibitor protein (XIP)型木聚糖酶抑制蛋白对大部分GH10、GH11家族的真菌木聚糖酶具有抑制作用,但是却不能抑制细菌来源和植物自身所产生的木聚糖酶。XIP型木聚糖酶抑制蛋白对木聚糖酶的抑制作用主要是通过模拟底物接触酶的活性位点,迅速阻塞底物进入活性位点区域的通道。然而,在对XIP型木聚糖酶抑制蛋白具有抗性的GH10和GH11木聚糖酶晶体结构中,连接二级结构的Loop构象严重阻碍了XIP型木聚糖酶抑制蛋白的抑制功能。与对XIP型木聚糖酶抑制蛋白敏感的木聚糖酶相比,氨基酸残基的插入突变导致抗性木聚糖酶的Loop具有明显的凸出构象;而在GH11家族抗性木聚糖酶中,"拇指"结构中部分氨基酸的替换致使XIP型木聚糖酶抑制蛋白与"拇指"结构无法形成稳固的氢键和疏水建,从而削弱XIP的抑制作用。     

真核生物α-甘露糖苷酶生物信息学分析

α-甘露糖苷酶(α-mannosidase,α-Man)是真核生物蛋白质N-聚糖修饰的关键酶,其对甘露糖残基的修剪过程是糖蛋白N-糖链复杂化的必要步骤,对蛋白质的合成及正确构象的折叠起决定性作用。根据α-Man的功能特异性,其一般被分为糖基水解酶38家族(glycosyl hydrolase 38 family,GH38)、糖基水解酶47家族(glycosyl hydrolase 47 family,GH47)两个家族。利用生物信息学分析GH38家族与GH47家族在进化上的关系和氨基酸序列保守性以及不同物种内质网Ⅰ型甘露糖苷酶(endoplasmic reticulum ManⅠ,ERManⅠ)的理化性质、结构特点、功能特征后发现,GH47家族比GH38家族在进化上更早且保守性更好;α-Man基因在不同物种中长度存在明显差异,物种越高等基因平均长度越长;真核生物ERManⅠ均为亲水性不稳定蛋白质,其氨基酸序列存在跨膜螺旋并含有信号肽,且蛋白质空间构像为桶状,包含Ca~(2+)结合位点。文中对α-Man的生物信息学分析可以为研究α-Man在生命过程中的作用提供重要的信息。     

棉花两个β-甘露糖苷酶cDNA的克隆及其特征

从陆地棉纤维cDNA文库中分离出两个B-甘露糖苷酶的cDNA克隆,GhManAl和GhManA2.它们的开放读码框编码长度分别为834个氨基酸和976个氨基酸的多肽序列,这两个多肽C-末端的747个氨基酸残基是完全一致的,而N-末端的序列差异较大.GhManAl和GhManA2均属于糖基水解酶家族2的成员,它们与其它植物来源的该家族中β-甘露糖苷酶之间具有较高的同源性,而与非植物来源的β-甘露糖苷酶之间的同源性较低,但不同蛋白序列中均存在糖基水解酶家族2的酶催化活性所需的两个Glu保守残基.这两个多肽的N-末端均没有信号肽序列,因此可能为胞内酶.从表达特征来看,GhManA1属于组成型表达基因,而GhManA2则为纤维细胞优势表达基因.     

利用ARIMA模型对木聚糖酶F/10和G/11的进化过程分析

目的:利用ARIMA模型对木聚糖酶(Xylanase)F/10和G/11家族的进化过程进行分析,并分析两家族中同时含量较高的氨基酸在进化中的特征.方法:计算出每条序列中均含量较高的几种氨基酸,利用SAS时间序列中的ARIMA模型,选取木聚糖酶F/10和G/11两个家族的各十条进化阶段不同的序列,设计一个时间序列实验进行分析.结果:F/10家族的进化是平稳的,甘氨酸含量逐渐降至7%左右,缬氨酸的含量稳定的保持在7%上下,而G/11家族的进化存在较大波动,甘氨酸含量升至14%左右,丙氨酸含量相对于F/10家族稳定.结论:F/10家族的进化比G/11家族稳定,甘氨酸在两家族进化存在明显差异,这对研究木聚糖酶分子的进化以及同义密码子的偏好性具有一定的指导意义.     

嗜热厌氧细菌Caldicellulosiruptor bescii降解木质纤维素研究进展

嗜热厌氧菌Caldicellulosiruptor bescii具有强大的木质纤维素降解能力,能以多种模式植物细胞壁多糖如微晶纤维素Avicel和木聚糖,甚至未经预处理的木质纤维素如柳枝稷作为唯一碳源快速生长,该菌还具有少见的厌氧降解木质素的能力。对基因组注释发现,该菌所编码的蛋白大多为多结构域双功能酶,即在多肽链的N端和C端分别是不同家族的糖苷水解酶,间隔以2-3个碳水化合物结合结构域。该菌降解纤维素相关的酶基因多集中于一个植物细胞壁多糖降解利用的基因簇,例如纤维素酶/木聚糖酶、纤维素酶/甘露聚糖酶和纤维素酶/木葡聚糖酶等。C.bescii的木聚糖酶主要属于GH10家族,该家族的酶底物特异性较为宽泛,氨基酸序列的同源性在18.7%-59.5%间。Caldicellulosiruptor属细菌进化出了一系列的机制使得糖苷水解酶和底物、细菌和木质纤维素能更好的吸附在一起,从而有利于木质纤维素的酶解。C.bescii有12个含SLH结构域的蛋白,以及新发现的黏附蛋白Tāpirin,可能参与了木质纤维素的吸附与利用。综述了近年来对C.bescii降解植物细胞壁的糖苷水解酶的基因资源挖掘方面和降解分子机制方面的研究进展,对高效、多功能高效木质纤维素降解酶的设计和优化具有积极的意义。     

黑曲霉产木聚糖酶的分离纯化与鉴定研究

木聚糖酶的分离纯化是对其进行酶学研究和分子改良研究的基础。利用实验室选育的黑曲霉菌株Aspergillus niger SM24/a进行木聚糖酶发酵,粗酶液经过(NH_4)_2SO_4分级沉淀Bio-Gel P6除盐、UNO sphere Q阴离子交换和Enrich SEC70凝胶色谱层析四个步骤的分离纯化,成功获得了3种木聚糖酶蛋白定义为X-Ⅰ、X-Ⅱ和X-Ⅲ。随着纯化步骤的增加,各组分酶比活力得到显著提高,其数值分别为37.41、34.56和53.96 U/mg,纯化倍数分别为3.96、3.66和5.72。经质谱分析和蛋白氨基酸序列比对,初步认定X-Ⅰ属于糖基水解酶第十家族内切-β-1,4-木聚糖酶,X-Ⅱ和X-Ⅲ均属于糖基水解酶第十一家族木聚糖酶。     

东方肉座菌EU7-22木聚糖酶和木糖苷酶基因克隆及生物信息学研究

东方肉座菌EU7-22具有高产半纤维素酶的能力。根据已报道的同属里氏木霉及绿色木霉木聚糖酶,木糖苷酶相关基因序列,设计PCR引物扩增出东方肉座菌内切木聚糖酶(XYNⅠ,XYNⅡ)及β-木糖苷酶(β-BXL)基因。序列经NCBIBlast分析:东方肉座菌xynⅠ基因与里氏木霉xyn1基因(X69573.1)的同源性最高达到91%;xynⅡ基因与绿色木霉xyn2基因(EF079061)同源性最高达到93%;β-bxl基因与里氏木霉β-bxl1基因(Z69257.1)的同源性最高达到94%。生物信息学分析表明内切木聚糖酶Ⅰ和Ⅱ均属于糖基水解酶家族11,N末端前19个氨基酸均为信号肽。内切木聚糖酶Ⅰ分子量为24.13kD,等电点为7.87,含有3个糖基化位点;内切木聚糖酶Ⅱ分子量为24.44kD,等电点为4.86,含有1个糖基化位点;β-木糖苷酶属于糖基水解酶家族3,分子量为87.27kD,等电点为5.49,N末端前20个氨基酸为信号肽,含有8个糖基化位点。利用SWISS-Model对木聚糖酶,木糖苷酶蛋白质三级结构进行了预测和模拟。对木聚糖酶和木糖苷酶基因及其编码蛋白质的生物信息学分析,为进一步研究这些基因的表达与调控、构建高效利用纤维素组份的工程菌株奠定基础。     

酸性木聚糖酶XynⅡ活性中心关键氨基酸残基的鉴定

目的:鉴定来源于宇佐美曲霉(Aspergillus usamii)E001的酸性木聚糖酶XynⅡ活性中心关键氨基酸残基。方法:对XynⅡ进行SWISS-MODEL同源建模和BLAST序列比较,分析XynⅡ中所有可能作为催化残基的保守氨基酸,采用定点突变手段对其进行鉴定研究。结果:只有Glu-79和Glu-170位于酶与底物作用的活性中心,它们分别位于β折叠股B6和B4上,推测Glu-79和Glu-170为XynⅡ活性中心关键氨基酸残基。将Glu-79和Glu-170突变为酸性的Gln,突变酶E79Q,E170Q在大肠杆菌和毕赤酵母中表达后,活性均丧失。结论:79位、170位Glu是木聚糖酶XynⅡ活性中心的关键氨基酸残基,为该酶进一步的结构与功能研究提供了理论基础。     

决明查尔酮合成酶基因的克隆及序列分析

以决明(Cassia tora)为实验材料,利用RT-PCR和RACE技术,从决明嫩叶中克隆出查尔酮合成酶(Chal-one synthase,CHS)基因,其cDNA全长为1 459 bp,编码一个由390个氨基酸残基组成的多肽.氨基酸序列分析表明,决明CHS基因的氨基酸序列中含有44.61%的中性疏水氨基酸,29.74%的中性亲水氨基酸,12.56%的酸性氨基酸和13.O8%的碱性氨基酸.决明CHS基因的氨基酸序列中具有CHS家族酶系的氨基酸保守残基,包括结合底物CoA的结合残基及催化聚酮合成的催化残基,表明其可能参与聚酮化合物的合成.决明与其它植物CHS的氨基酸序列的进化分析表明,其与同为豆科决明属的翼叶决明(Cassia alata)的同源性较近,并且CHS家族可以分为CHS亚家族与非CHS亚家族.将得到的序列提交GenBank,登录号为EU430077.     

胆囊细菌L型

用非高渗透压培养基培养法从常规细菌学检查阴性的慢性胆囊炎胆囊组织、胆汁及胆石中分离细菌Ｌ型,获得了８６．０２～１００％的检出率。胆囊检出的细菌Ｌ型绝大多数是稳定Ｌ型,在常规细菌学培养基或Ｌ型高渗透压琼脂培养基上不能形成可见的生长现象。沸水浴１０分钟可杀死胆囊或胆结石中的细菌Ｌ型,多种抗生素能抑制胆囊细菌Ｌ型的生长。细菌稳定Ｌ型在胆囊中如此广泛存在,可能是慢性胆囊炎与胆囊结石的重要病因。     

鄱阳湖黄颡鱼生物学研究

本文对翻阳黄颡鱼种内性状变异,食性,年龄和生长,成熟系数,周年变化,繁殖力等生物学特性进行了研究,为进一步利用和增养殖黄颡提供了理论依据。     

纳米生物技术

纳米生物技术将纳米技术和生物技术有机集成 ,将成为现代生物工程的重要组成部分 ,简要介绍纳米生物技术中的纳米生物材料 ,生物芯片、分子马达、纳米探针等方面的最新进展。     

青春双歧杆菌DM8504菌株对荷瘤小鼠体内NO诱生作用的研究

应用处死的青春双歧杆菌ＤＭ８５０４菌株皮下免疫荷瘤小鼠,按Ｇｒｉｅｓ反应原理测定一氧化氮（ＮＯ）的含量。结果表明,双歧杆菌能提高荷瘤小鼠体内ＮＯ的含量,较对照组显著升高,肿瘤组织的坏死程度在处理组与对照组之间也具有显著性差异。提示：在双歧杆菌抗肿瘤作用中,除ＴＮＦ—α外,ＮＯ也发挥重要作用。     

海鞘中的抗肿瘤生物活性物质

本文综述了从海鞘中发现的约８０种具有抗肿瘤活性的化合物,包括其结构、活性、来源等。对其中较重要者的作用机理作了比较详细的介绍。     

沙门菌CWDMs脂代谢检测

采用毛地黄皂苷敏感试验和菌细胞胆固醇、甘油三脂及胆碱酯酶定性与定量分析法,检测伤寒杆菌和甲型副伤寒杆菌经L 型变异后形成的细胞壁缺陷突变株(CW DM )的脂类代谢活性,了解这些CW DM 变异的性质和探讨细菌细胞壁缺陷突变与细菌演变的关系。结果表明,沙门菌CW DM s 具有显著的胆固醇和甘油三脂代谢活性、对毛地黄皂苷高度敏感并且还具有与白色念珠菌相似的胆固醇和甘油三脂的含量,但未能检出胆碱酯酶活性。CW DM s返祖菌丧失了脂类代谢酶类和胞浆膜不含胆固醇,恢复了与其亲代细菌型相似的代谢特征。提示在沙门菌天然即存在有与脂类及胆固醇代谢相关的基因,细胞壁的缺陷导致这些脂类及胆固醇代谢基因活化,以致 CW DM s 能够表达固醇和甘油三脂代谢活性和胞浆膜含有胆固醇     

鸟类呼吸与发声的神经调控

鸟类的发声产生于呼吸过程的呼气相;呼吸与发声中枢控制通路间具有复杂的纤维联系,构成“发声通讯复合体”;前脑的ＲＡ是鸣禽协调呼吸与发声的高位中枢;脑干部的ＤＭ、ｎＲＡｍ、ＰＢｖｌ、ＩＯＳ、ＲＶＬ及Ⅻｔｓ等核团参与呼吸肌及鸣肌活动的调节,使呼吸与发声的配合准确、协调。     

小儿心肌炎血清抗MP—IgM测定的临床意义

本文报道８６例心肌炎患儿,同时测定血清抗ＭＰ－ＩｇＭ。结果２６例抗ＭＰ－ＩｇＭ≥１∶８０阳性反应（３０．２３％）。两组病例心肌酶测定无明显差异,但均明显高于正常对照值。揭示肺炎支原体可引起心肌炎。富士明胶颗粒凝集法测血清抗ＭＰ－ＩｇＭ是诊断肺炎支原体心肌炎的特异性方法。     

双歧杆菌防治鼠伤寒沙门菌感染的实验研究

目的　以小鼠为模型,研究双歧杆菌在体内对鼠伤寒沙门菌（Ｓａｌｍｏｎｅｌｌａ ｔｙｐｈｉｍｕｒｉｕｍ ,ＳＴＭ） 感染的防治作用。方法　分别用大剂量悉复欢、Ｂ．ｂｉｆｉｄｕｍ 、生理盐水（ＮＳ） 给三组小鼠灌胃,再用ＳＴＭ 攻击,观察小鼠经上述不同处理前后肠道双歧杆菌数量和ＳＴＭ 攻击后粪便ＳＴＭ 培养阳性率,阳性标本ＳＴＭ 分离值及小鼠ＳＴＭ 感染率;同时用双歧杆菌、悉复欢、双歧杆菌加悉复欢分别治疗ＳＴＭ 感染的小鼠,观察并比较疗效。结果　１． 大剂量悉复欢使用可使小鼠肠道内双歧杆菌明显降低,而双歧杆菌灌胃则肠道双歧杆菌明显增多。双歧杆菌灌胃的小鼠粪便ＳＴＭ培养阳性率、阳性粪便ＳＴＭ 值明显低于用大剂量悉复欢和ＮＳ 的小鼠,小鼠ＳＴＭ 感染发病率也明显较低。２． 对于ＳＴＭ 感染鼠,双歧杆菌与悉复欢联合治疗效果最好。结论　１． 双歧杆菌在体内对ＳＴＭ 有拮抗作用;能预防和减少ＳＴＭ 感染发生;２． 在ＳＴＭ 感染时,先用悉复欢,再用双歧杆菌可以达到预期疗效,双歧杆菌对鼠伤寒沙门菌感染有辅助治疗作用。     

植物功能基因组学的研究策略

植物基因组学是一门研究植物基因组内基因与遗传信息是如何有机结合并如何决定其功能的一门科学。随着植物基因组计划的顺利进行 ,植物基因组学的研究已从结构基因组学转向功能基因组学。近年来 ,多采用高通量 (highthroughput,HTP)序列分析技术、大规模实验技术及计算机统计分析技术研究植物基因组功能。概述了植物功能基因组学的最新进展。