L-氨基酸氧化酶的结构、底物谱、家族进化及应用研究进展

L-氨基酸氧化酶(LAAO)是一类生物体内参与氨基酸氧化代谢的重要氧化还原酶,能够以氧分子为电子受体催化L-氨基酸氧化脱氨,生成相应的酮酸、氨(NH₃)和过氧化氢(H₂O₂).近期发现有些LAAO能够专一性识别特定氨基酸,而不受其他种类氨基酸的干扰,因而在手性胺类化合物拆分、α-酮酸生物合成、临床样本、食品及氨基酸发酵过程中氨基酸含量检测等领域都发挥着重要作用.本文重点综述目前研究报道的底物专一性LAAO,总结并比较这些酶的酶学性质、结构功能,以及家族进化规律等,并进一步讨论这些酶在生物催化及氨基酸检测中的应用.本综述将为底物特异性LAAO的分子机制研究及产业应用研究提供重要的素材和指导.     

肝性脑病与氨基酸

<正> 肝性脑病又称肝昏迷,是由于肝脏疾病,导致肝脏功能严重受损而影响大脑功能。氨基酸代谢在其中起了不可忽视的作用。早期一般认为肠道吸收来自氨基酸和尿素分解的氨与体内氨基酸脱氨作用产生的氨不能如数进入受损的肝脏鸟氨酸循环,生成尿素,因此过多的血氨通过血脑屏障扩散入脑组织,分别与谷氨酸和α-酮戊二酸结合     

氨基酸脱氢酶的催化机理、分子改造及合成应用

氨基酸脱氢酶催化可逆的氨基酸氧化脱氨和酮酸的不对称还原胺化反应,热力学上反应平衡倾向于生成氨基酸方向,从原子经济学和对环境影响的角度来看,是具有极大优势的氨基酸合成方法之一。本文将主要阐述近年来在?-氨基酸脱氢酶催化机理、分子改造和合成应用方面的研究进展。     

蛇毒L-氨基酸氧化酶酶学性质及对血小板功能的影响

L-氨基酸氧化酶(EC1·4·3·2)是一种黄素类蛋白酶,其酶活性为立体特异性催化L-氨基酸的氧化脱氨,生成α-酮酸,同时产生氨和过氧化氢。酶广泛存在于多种生物体种类中。蛇毒L-氨基酸氧化酶(LAAO)是该类酶中研究最为深入的一族,因其易于纯化而成为研究L-氨基酸氧化酶的酶学、结构生物学和药物学的有趣客体。近年来,越来越多的具有不同分子量、不同底物选择性的蛇毒LAAO被分离纯化,国内外文献越来越多的报道了蛇毒LAAO的特性,如准确的分子量、底物特性、与血小板的相互作用、诱发出血和凋亡。本文就蛇毒LAAO的性质及其对血小板功能的…     

转氨酶催化不对称合成芳香族L-氨基酸

芳香族L-氨基酸是合成许多药物、农药、精细化学品和食品添加剂的重要手性砌块(Chiral buildingblocks)。利用酶催化具有高活性和高立体选择性的特点合成手性砌块是目前不对称合成领域重要的研究方向。通过对不同来源转氨酶的进化分析,选择分别源自原核生物大肠杆菌Escherichia coli和真核生物酿酒酵母Saccharomyces cerevisia中的两种具有代表性Ⅰ型芳香族转氨酶TyrB和Aro8,比较研究了两种转氨酶通过平衡逆转不对称氨化催化合成芳香族L-氨基酸的反应过程和催化效率。重组转氨酶TyrB和Aro8都能有效地合成天然芳香族氨基酸苯丙氨酸和酪氨酸以及非天然氨基酸苯甘氨酸。手性HPLC分析表明,合成的氨基酸都是L-构型的,e.e值等于100%。L-丙氨酸是适宜的氨基供体,转氨酶TyrB和Aro8都不能利用D-型氨基酸作为氨基供体。反应体系中氨基供体L-丙氨酸和氨基受体芳香族α-酮酸的最适摩尔比为4∶1。底物芳香族α-酮酸分子结构中芳香环上的取代基以及脂肪酸碳链部分的长度都对酶催化的转氨效率有显著的影响。在制备规模试验中,TyrB催化不对称转氨反应合成L-苯甘氨酸、L-苯丙氨酸和L-酪氨酸的比生产速率为0.28 g/(g.h)、0.31 g/(g.h)和0.60 g/(g.h),Aro8催化上述反应的比生产速率分别为0.61 g/(g.h)、0.48 g/(g.h)和0.59 g/(g.h)。研究结果对利用转氨酶通过平衡逆转不对称催化合成芳香族L-氨基酸的工业化应用具有指导意义。     

蚕氨基酸代谢之研究 Ⅰ.比较家蚕和野蚕各种氨基酸和α-酮戊二酸之转氨作用并自蓖麻蚕丝腺体中提取支链氨基酸-谷氨酸转氨酶及其一些性质的研究

(1)比較家蚕(华九-云瀚)和野蚕(蓖麻蚕、柞蚕和樗蚕)各种氨基酸和α-酮戊二酸之轉氨作用;发現在家蚕和野蚕絲腺体后部及脂肪体中都存在有活力強的谷丙轉氨酶和谷天轉氨酶。(2)在野蚕(萞麻蚕、柞蚕和樗蚕)之絲腺体后部存在有支鏈氨基酸((?)白氨酸、白氨酸和缬氨酸)和α-酮戊二酸及丙酮酸之間的轉氨作用。闡明了絲腺体中丙氨酸生物合成之另一途径。(3)在家蚕及野蚕之体液中,和Koide之結果不同,存在有谷天轉氨酶及谷丙轉氨酶。比較了五龄不同日期以上两酶和支链氨基酸-谷氨酸轉氨酶活力之变化。(4)証明了支鏈氨基酸和α-酮戊二酸之間的轉氨作用是酶促的轉氨反应,而非由氨基酸供体之脫氨作用,继而和α-酮戊二酸之加氨作用而形成谷氨酸。(5)自萞麻蚕絲腺体提取支鏈氨基酸-谷氨酸轉氨酶。和原始之活力相比提高了比活39倍,回收率为81%。(6)支鏈氨基酸-谷氨酸轉氨酶在α-酮戊二酸浓度較低时随浓度之增加而上升,到一定浓度时,反应速度反而下降。(?)白氨酸和α-酮戊二酸之間的轉氨作用,在1小时之內,谷氨酸之形成速度基本上呈直线关系。对热不稳定,在50℃时活力降低82%。(7)巯基抑制剂对支鏈氨基酸-谷氨酸轉氨酶具有显著的抑制作用。PCMB(10~(-4)M)抑制該酶60%,溴化乙酰胺(10~(-4)M)为37%;DL-环絲氨酸对該轉氨酶之抑制作用指出,該酶是属于对环絲氨酸具有低度敏感性的轉氨酶类。     

L-氨基酸氧化酶的研究进展

L-氨基酸氧化酶(L-amino acid oxidase, LAAO)能特异性催化L-氨基酸氧化脱氨,生成α-酮酸、氨和H₂O₂。该酶分布较广,其中蛇毒源LAAO是该类酶中研究最为深入的一类,近年来,越来越多的非蛇毒源LAAO被发现和报道,现对蛇毒源和非蛇毒源LAAO的研究进展进行了综述。现有研究表明,不同物种来源的LAAO,其底物选择性、等电点、稳定性等理化性质不尽相同;虽对其结构的研究还较少,但现有的研究表明蛇毒源和非蛇毒源LAAO的结构都含有FAD结合结构域、底物结构域和螺旋结构域;研究已发现不同来源的LAAO体外具有多种不同的生物学功能,而这些生物学功能多数是由于其产物H₂O₂作用的结果;对LAAO异源表达的研究较少且都不甚成功,可能是由于其需要进行翻译后修饰。     

内消旋-二氨基庚二酸脱氢酶关键氨基酸位点的改造提高对烷基取代2-酮酸的催化活力

【背景】高效实现D-氨基酸的生物合成一直是人们关注的热点。内消旋-二氨基庚二酸脱氢酶(meso-diaminopimelate dehydrogenase,DAPDH)能够直接催化2-酮酸和氨合成D-氨基酸。【目的】提高DAPDH对烷基取代2-酮酸的催化活力,并解释其催化机制。【方法】以来源于嗜热共生杆菌(Symbiobacteriumthermophilum)的内消旋-二氨基庚二酸脱氢酶(StDAPDH)为模板,在前期结构分析结合被选择位点突变结果的基础上,确定对H227位进行定点饱和突变,并以D-丙氨酸、D-2-氨基丁酸、D-正缬氨酸、D-谷氨酸为底物进行筛选。【结果】获得突变体H227Q和H227N。突变体H227Q对丙酮酸、2-氧代丁酸、2-氧代戊酸、2-酮戊二酸的比活力比野生型分别提高了10.9、11.5、8.6和7.6倍。动力学参数表明,突变体H227Q同时提高了酶对底物的亲和力及催化常数,使其对丙酮酸的催化效率(k_(cat)/K_m)相较于野生型提高了9.4倍。利用分子模拟技术分析突变体H227Q与产物氨基酸之间的相互作用表明,227位的谷氨酰胺通过与氨基酸的羧酸形成氢键,使得氨基酸产物Cα上的氢和辅酶烟酰胺环C4原子之间的距离缩短。【结论】利用定向进化技术提高DAPDH对烷基取代2-酮酸的催化活力,有助于开发新型的高效生物催化剂,这些工作也为下一步继续进行更具挑战性的D-氨基酸研究提供了基础。     

羟基蛋氨酸及其钙盐的合成研究进展

羟基蛋氨酸钙是复方α-酮酸片中一个重要成分,可防止氨基酸缺乏和改善代谢紊乱,对肾功能衰竭具有一定的疗效,并对钙代谢和继发性甲状旁腺功能亢进都具有益作用,同时也是重要的有机合成、药物合成及生物合成中间体.本文对近年来羟基蛋氨酸及其钙盐的合成方法进行了综述.重点介绍了氰醇水解法、蛋氨酸转化法、酮酸转化法、酮醇氧化法、氰代磷酸二乙酯法和α-羟基-γ-丁内酯法等在羟基蛋氨酸及其钙盐合成中的应用.     

α-酮酸及其盐的合成研究进展

α-酮酸及其盐是一类双官能团化合物,是重要的有机合成、药物合成及生物合成中间体,在医药和化工等行业有重要的应用前景.本文综述了α-酮酸及其盐的合成研究进展,着重介绍了近年来合成α-酮酸及其盐的几种方法.主要有羰基化法、格氏试剂法、氨基酸氧化法和海因法等,同时展望了α-酮酸及其盐的应用前景.     

生物催化氨基酸C—N裂解反应的研究进展

氨基酸脱氨酶能催化系列氨基酸C—N裂解反应生成对应的α 酮酸和氨,是代谢途径及生物催化的重要酶.综述了近年来催化氨基酸C—N裂解反应的5'磷酸吡哆醛介导的苏氨酸脱氨酶、黄素腺嘌呤二核苷酸介导的L氨基酸脱氨酶和L氨基酸氧化酶,以及这些关键酶应用于多酶级联反应中以生产α 羟基酸、α 酮酸、D氨基酸等精细化学品的研究进展.此...     

丁一氨酸研究的历史、现状及前景

<正> 丁二氨酸(2,4 DiaminobutyricAcid,英文缩写DABA)’也称为2,4一二氨基丁酸,是一种次生非蛋白质氨基酸,属于四碳化合物,其结构式为(NH_2)CH_2CH_2CH(NH_2)COOH,与天门冬氨酸有内在的联系。由于氨基数目多于羧基,故该氨基酸属于碱性氨基酸。它广泛存在于动物、植物和微生物体内,呈游离或结合状态存在,具有独特的生理功能。尽管丁二氨酸从发现     

发展中的氨基酸工业(三)[各论]

<正> 7.DL-丙氨酸(DL-Alanine) 别名:DL—α—amino—propionic acid 分子量:89.09 本品为无色～白色结晶性粉末或斜方形结晶,有特殊的甜味。水中易溶,乙醇中微溶,不溶于丙酮和乙醚。由于生物体内能够合成丙氨酸,所以不是必需氨基酸。丙氨酸无光学性,有一异构体β-丙氨酸(NH_2CH_2 CH_2COOH),融点197℃,DL-丙氨酸与偶氮     

三种酮酸与四大类物质代谢的关系

三种酮酸——丙酮酸、草酰乙酸与α-酮戊二酸及其相应的氨基酸(丙氨酸、天冬氨酸与谷氨酸)在四大类有机物质的代谢过程中具有重要的作用。作者根据多年的生物化学教学经验,总结了三种酮酸及其相应的氨基酸在四大类物质(糖类、脂类、氨基酸、核苷酸)代谢中的相互联系,旨在为生物化学教学以及学生后期阶段的综合复习起到提纲挈领的作用。     

三化螟与荔枝蝽体液氨基酸和脂肪体转氨酶与谷氨酸脱氢酶的研究

1.用纸层析的方法测定了水稻、三化螟与荔枝蝽体液的氨基酸含量。2.在三化螟幼虫脂肪体中,观察到谷天转氨酶、谷丙转氨酶与鸟氨酸转氨酶的活力。在荔枝蝽的脂肪体中有11种氨基酸(L-天门冬氨酸、L-丙氨酸、L-异白氨酸、L-白氨酸、L-缬氨酸、L-苯丙氨酸、L-鸟氨酸、L-酪氨酸、L-色氨酸、L-β-丙氨酸与DL-γ-氨基丁酸)可与α-酮戊二酸进行转氨作用,以形成谷氨酸。3.在三化螟与荔枝蝽脂肪体中均存在谷氨酸脱氢酶。     

支链氨基酸及代谢中间产物对胰岛素抵抗的调控及其机制

支链氨基酸作为必需氨基酸,可用于合成含氮化合物,也可充当信号分子调节物质代谢。研究表明,支链氨基酸水平升高与胰岛素抵抗和2型糖尿病发生密切相关,其可通过激活哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin,mTOR)信号通路来影响胰岛素信号转导,还可通过损害脂质代谢和影响线粒体功能来调控胰岛素抵抗。此外,支链氨基酸分解代谢异常会导致代谢中间产物(如支链α-酮酸、3-羟基异丁酸和β-氨基异丁酸等)积累,其中支链α-酮酸和3-羟基异丁酸可通过影响胰岛素信号通路、损害脂质代谢等来诱发胰岛素抵抗,而β-氨基异丁酸可通过减少脂质积聚和炎症反应、增强脂肪酸氧化等来改善胰岛素抵抗。本文系统综述了支链氨基酸及其代谢中间产物对胰岛素抵抗的影响及调控机制,以期为胰岛素抵抗和2型糖尿病的防治提供新方向。     

微生物法制造L—色氨酸工艺研究

<正> L—色氨酸Trypto phan(1-Amino-2-[3-indoyiyl]-propionioacid,2-[3-indolyl]-α-alanine) C_6H_4 NH C H C CH_2CHNH_2COOH本品属于中性芳香族氨基酸,白色或略带黄色叶片状结晶或粉末m.p.275—290℃(分解),比旋度[(?)]_D~(20)=-31.5。(C=1,水),溶于水、稀酸和稀碱溶液里,但在酸性溶液里加热则破坏、溶于热乙醇,不溶于氯仿,避光保存。L—色氨酸是人体必需氨基酸,是一种最复杂的代谢物质,起着重要的生理作用,在医药上它主要作为复方输液的一种成分,还可作食品强化剂和饲料添加剂。     

蚕氨基酸代謝之研究——Ⅵ.家蚕与蓖麻蚕的谷氨酸脫氫酶

在家蚕与蓖痲蚕的脂肪体,絲腺后部和中腸組織中,利用分光光度法,都观察到谷氨酸脫氫酶。将α-酮戊二酸与NH_4~+加于以上各种組織的酶液中,測定NADH_2的氧化,証实了其逆向反应的存在。蚕組織中的谷氨酸脫氫酶需要NAD为其輔酶。在家蚕与蓖痲蚕的絲腺后部中,我們利用直接測定的方法,观察到БраунШтеЙн所提出的轉氨-脫氨作用的存在,从而进一步說明谷氨酸脫氫酶在氨基酸代謝中的重要地位。此外,我們尚发現在不同发育阶段,蓖麻蚕脂肪体中谷氨酸脫氫酶的活力表現显著的变化。     

林肯链霉菌丙氨酸脱氢酶的纯化和性质

采用硫酸铵分级沉淀、DEAE-纤维素52柱层析、亲和蓝柱层析和琼脂糖凝胶Sepharose6B柱层析的方法,分离纯化了林肯链霉菌丙氨酸脱氢酶,用聚丙烯酰胺凝胶电泳鉴定为单一组分。以凝胶过滤和聚丙烯酰胺梯度凝胶电泳测得该酶的分子量为170000,SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳测得其亚基分子量为42500,表明林肯链霉菌丙氨酸脱氢酶由四个相同的亚基组成。该酶加氨反应最适pH为9．0,脱氨反应最适pH为9．5,加氨反应和脱氨反应的最适温度均为50℃。加氨反应丙氨酸脱氢酶的表现米氏常数km值为：丙酮酸2．08×10－4mol／L,NH4+2．00×10-2mol／L,NADH2．38×10-5mol／L;脱氨反应的Km为：L-Ala1．43×10-2mol／L;NAD+6．67×10-5mol／L。     

肽链及蛋白质N-末端羰酰荧光衍生物的形成

短肽及胰岛素的N-末端经Dixpn转氨后具有荧光发色性质,其激发与发射波长随肽链氨基酸残基的种类和数量的不同而有差异,其范围大约为Ex 312—333nm;Em 398—408nm;量子产率为0.020—0.03.荧光发色团的基本化学结构可能是N-末端α-羰酰基及其相连的酰胺基,并且N-末端第二及第三位氨基酸残基对其荧光性质有影响.在碱性溶液中(pH>9.0)它的荧光强度降低,但在NaCl溶液中随盐浓度的增加而增强.在不同浓度的CuHCl溶液中,羰酰三肽的荧光强度变化随其氨基酸残基的种类和构型的不同而有差异.以上结果提示;α-羰酰荧光衍生物可能作为蛋白及肽N-末端的荧光探剂,可能成为研究蛋白和肽结构与功能的一种手段.