极端酶的研究进展

极端酶具有超常的生物学稳定性,能够在极端温度、pH、压力和离子强度下表现出生物学活性,因此极端酶为生物催化和生物转化提供了良机.新的极端物种的发现、基因组序列的确定及基因工程技术的应用,加快了发现和制备新酶的进程.蛋白质工程和定向进化技术进一步改善酶的活性和特异性,促进了极端酶的工业应用.对极端酶的研究加深了人们对酶稳定性机制的理解,丰富了分子进化理论.     

普鲁兰酶的异源表达、结构解析及分子改造研究进展

淀粉是由葡萄糖单元通过α-1,4-葡萄糖苷键和α-1,6-葡萄糖苷键连接而成,不仅是食物的主要成分,也是淀粉深加工工业的基本原料来源。普鲁兰酶能够高效水解淀粉分子中的α-1,6-葡萄糖苷键,与其他的淀粉加工酶复合使用,能够有效提高淀粉的利用率,在淀粉深加工工业中具有“提质增效”的重要作用。本文综述了普鲁兰酶产酶菌株的筛选及编码基因的克隆表达,总结了表达元件及发酵条件优化对普鲁兰酶产酶水平的影响,探讨了普鲁兰酶结构解析及分子改造等方面的研究进展。同时分析了当前研究中存在的问题,并对未来的研究进行了展望,以期为普鲁兰酶的研究及应用提供参考和启示。     

外切菊粉酶的酶学研究进展

菊粉富含于菊芋、菊苣等多种菊科植物中,是一种来源丰富的可再生资源。菊粉是一种由D 呋喃果糖经β-2, 1-糖苷键连接,还原端经α-1, 2-糖苷键连接1个葡萄糖残基构成的果聚糖。菊粉能被菊粉酶水解,生产果糖、高果糖浆、菊粉寡糖,可通过微生物发酵生产燃料酒精等产品,在食品、生物能源、医疗保健等方面都有重要应用,受到广泛关注。介绍外切菊粉酶的分类、来源、结构和催化机理,重点总结近10年微生物来源外切菊粉酶的重组表达和酶学性质情况,简述外切菊粉酶在食品、能源等方面的应用,展望外切菊粉酶的研究热点及方向。     

真核生物来源漆酶的异源表达研究进展

漆酶属于多铜氧化酶家族中的一种,广泛存在于昆虫、植物、真菌和细菌中。由于其作用的底物范围较广,因此在纺织、制浆、食品以及木质素的降解等方面有广阔的应用前景。但是自然界中的漆酶存在表达量和酶活低、高温易失活等问题,限制了它的应用。对漆酶进行大量高效的异源表达,是解决这一问题的有效途径。近年来,越来越多不同来源的漆酶基因被克隆,并在不同宿主中异源表达。但这些大多局限于实验室研究,还未达到工业化生产的水平。笔者对真核生物来源漆酶的异源表达研究进展进行综述,重点介绍了真核生物来源的漆酶在不同表达系统中的异源表达情况以及在酵母细胞中表达漆酶时提高表达量和酶活性能的方法,以期为研究者们提供参考。     

3-甾酮-9α-羟基化酶基因在分枝杆菌中的异源表达与9α-羟基雄烯二酮的制备

9α-羟基雄烯二酮(9-OH-AD)是制备甾体类药物的重要中间产物。3-甾酮-9α-羟基化酶(KSH)能够转化雄烯二酮(AD)产生9α-羟基雄烯二酮(9-OH-AD),该酶由Ksh A和Ksh B两个亚基构成。为获得高效积累9-OH-AD的重组菌株,本研究选择耻垢分枝杆菌Mycobacterium smegmatis mc2155和戈登氏菌Gordonia neofelifaecis NRRL B-59395,对其在胆固醇为唯一碳源条件下表达明显上调的ksh A和ksh B候选基因进行克隆,插入到分枝杆菌表达载体p NIT中,构建共表达质粒,并将它们导入分枝杆菌Mycobacterium sp.NRRL B-3805中,获得重组菌株。利用重组菌株分别对植物甾醇、胆固醇和谷甾醇进行生物转化,分离纯化转化产物,采用光谱学方法鉴定其化学结构,确定该转化产物为9α-羟基雄烯二酮,说明分枝杆菌Mycobacterium sp.NRRL B-3805由积累雄烯二酮变为积累9α-羟基雄烯二酮(9-OH-AD),进而证明导入的候选基因ksh A和ksh B确实为有功能的基因。生物转化实验表明,与胆固醇、谷甾醇相比,植物甾醇作为底物更易于转化;而用来源于耻垢分枝杆菌的ksh A、ksh B构建的重组菌转化率更高,可达90%,具有较高的应用价值。本研究通过对KSH编码基因的异源表达,成功地进行了分枝杆菌生物转化特性的改造,为探索各种甾体药物中间体的工业生产奠定了基础。     

结核分枝杆菌FtsZ的异源表达及酶学性质研究

作为细菌分裂所必需的微管蛋白类似物,丝状温度敏感蛋白Z(filamentous temperature-sensitive protein Z,FtsZ)被认为是一个具有潜力的药物作用新靶点。为了构建高纯度的FtsZ重组蛋白分离纯化体系,探讨其酶学性质,该研究利用大肠杆菌BL21异源表达结核分枝杆菌FtsZ重组蛋白,通过Ni亲和层析柱和G-50层析柱纯化目的蛋白,采用孔雀石绿法和90°光散射法测定FtsZ重组蛋白的GTP酶活和蛋白聚集。研究结果表明:成功获得具有生物学活性的结核分枝杆菌FtsZ重组蛋白,其相对分子质量约为49kD;该酶最适反应温度为37℃,最适pH为6.8,金属离子Mg~(2+)和K~+对FtsZ重组蛋白酶活具有促进作用,有机溶剂DMSO和TritonX-100的体积分数分别高于0.1%和0.005%时对酶活有显著抑制作用(P0.05)。此外,FtsZ重组蛋白在加入底物GTP诱导后,快速聚集。本实验利用基因工程技术成功获得具有生物活性的FtsZ重组蛋白,并明确了该蛋白质的酶学性质,为其进一步的研究和应用奠定了基础。     

微生物葡聚糖蔗糖酶的研究进展

该文综述了葡聚糖蔗糖酶(Glucansucrase,EC 2. 4. 1. 5)研究的最新进展,包括微生物来源的GTF结构及催化机理,并概述了GTF在葡聚糖、低聚糖以及糖苷合成领域应用的新进展。在此基础上阐述了异源表达GTF提高其活力、产率及稳定性的相关研究。以期为GTF在相关领域开展研究提供参考。     

一株对羟基苯甲酸酯海洋降解菌的关键酶基因克隆与表达

【背景】对羟基苯甲酸及其酯类常作为合成多种芳香族化合物的前体物质广泛应用于多个领域,但其难以自然降解给环境造成了污染问题,同时这些污染物随着洋流迁移到海洋中破坏海洋生态环境。【目的】从海洋环境中筛选对羟基苯甲酸酯高效降解菌,通过全基因组测序及注释分析,预测对羟基苯甲酸酯代谢通路,确定其代谢过程中的关键酶并进行功能研究。【方法】通过富集培养从海洋环境中分离对羟基苯甲酸酯降解菌,利用基因克隆技术将降解对羟基苯甲酸酯关键酶基因在大肠杆菌中高效表达,探究重组蛋白活性及酶学特征。【结果】从海底泥沙中筛选到一个菌株,经16S rRNA基因测序鉴定为硝化柠檬球菌(Citricoccus nitrophenolicus);该菌株能够利用多种对羟基苯甲酸酯类物质进行生长,在甲酯为碳源条件下生长状态最好;将羧酸酯酶基因和单加氧酶基因在大肠杆菌中进行高效表达,重组表达的羧酸酯酶最适反应条件为：pH 8.0,30℃反应30 min;重组表达的单加氧酶活性表达依赖于辅酶,Mg²⁺、Mn²⁺、Zn²⁺和Fe3+可增强该酶活性;经荧光定量PCR进一步...     

厌氧氨氧化菌的代谢途径及其关键酶的研究进展

作为新型生物脱氮工艺的代表,厌氧氨氧化反应的代谢功能菌——厌氧氨氧化(Anammox)菌也逐渐成为研究的热点。本文介绍了10种Anammox菌的发现过程,阐述了Anammox菌的关键酶的研究进展。通过对Candidatus"Brocadia anammoxidans"和Candidatus"Kuenenia stuttgartiensis"菌的代谢途径的分析和推理,综述了化学计量模型、生化反应模型和能量代谢模型,并提出了一种可能存在的基于关键酶的厌氧氨氧化菌微界面代谢新途径。     

木质纤维素降解酶生产菌株的遗传改造及应用

通过纤维素酶将木质纤维素向生物新能源的转化对经济社会的可持续发展具有重要意义,被用于纤维素酶制剂工业化生产的微生物大多属于丝状真菌,但丝状真菌的遗传操作困难,且纤维素酶诱导机制尚未阐明,严重制约了纤维素酶高产菌株选育与应用。本文综述了近年来纤维素酶高产菌株遗传操作方法的进展,重点论述了丝状真菌合成纤维素酶过程中的信号感应、信号传导、转录调控的研究,通过理性改造以提高纤维素酶生产菌株的产酶能力,并且总结展望了丝状真菌在工业生产中的应用。     

NAD(P)H依赖型氧化还原酶不对称还原胺化制备手性胺的研究进展

不对称还原胺化反应是制备医药中间体手性胺结构单元的重要反应。目前已有许多不同种类的酶被应用于合成手性胺,其中NAD(P)H依赖型氧化还原酶催化的还原胺化反应最为引人注目,因为其能够一步将潜手性酮化合物完全转化为光学纯的手性胺化合物。文中以亚胺还原酶、氨基酸脱氢酶、冠瘿碱脱氢酶和还原性酮胺化酶为例,从NAD(P)H依赖型氧化还原酶的结构特征、作用机理、分子改造及催化应用等方面,综述了其在不对称还原胺化合成手性胺领域的研究进展。     

微生物还原Cr(VI)的研究进展

随着现代工业的发展, 水环境中的重金属对人类健康和环境带来严重的危害, 其中的Cr(VI)具有强烈的毒性。微生物在代谢过程中可以将Cr(VI)还原为Cr(III), 有效降低Cr(VI)的毒性。本文从可还原Cr(VI)的微生物、微生物还原Cr(VI)的机理、还原过程中存在的问题及发展方向等方面进行了综述。     

植物β-葡萄糖苷酶的研究进展

β-葡萄糖苷酶是一种糖苷水解酶,广泛存在于动物、植物和微生物中。β-葡萄糖苷酶能够水解非还原性末端糖基,在植物细胞壁代谢、植物激素激活以及逆境防御等方面发挥着重要作用。β-葡萄糖苷酶依据其氨基酸序列可以分为GH1、GH3、GH5、GH7、GH9、GH12、GH35、GH116等8个家族;但是,目前仅对GH1和GH3有较深入的研究,其他家族的功能依旧不清楚。综述了近年来植物中β-葡萄糖苷酶的结构、理化性质、底物特异性、催化机制以及糖苷水解酶家族在植物中的功能等方面的研究进展,总结了植物中β-葡萄糖苷酶研究中存在的问题,并指出今后的研究方向。     

分枝杆菌Mycobacterium sp. NwIB-01 3-甾酮-9α-羟基化酶基因的克隆、异源表达及分离纯化

3-甾酮-9α-羟基化酶(KSH)是微生物甾体降解途径中的关键酶,在甾体药物制备中有重要价值。以本实验室从土壤中自行筛选的分枝杆菌Mycobacterium sp.NwIB-01为出发菌株,利用红平红球菌Rhodococcus erythropolis SQ1已报道的ksh序列与已全基因组测序的分枝杆菌序列数据库进行比对分析,根据同源基因设计简并引物获得部分ksh序列,通过染色体步移扩增出全长ksh(命名为M.S.-ksh),该基因与耻垢分枝杆菌M.smegmatis mc2155的ksh同源性为85%。构建pET32-ksh表达载体,转化大肠杆菌BL21(DE3),获得高表达重组转化子菌株,经IPTG低温诱导,SDS-PAGE电泳分析,目的蛋白主要为可溶性表达,表达量占菌体总蛋白的30%以上,用Ni2+亲和层析柱纯化,纯度达90%以上。本研究为利用基因工程菌进行工业化生产甾体药物奠定了基础。     

植物表达单克隆抗体的研究进展

单克隆抗体作为一种重要的药用蛋白,在疾病的预防、诊断、治疗和体外研究等方面有着广泛的应用.利用植物反应器替代传统表达体系生产单克隆抗体有着巨大的优势,而种子作为天然的蛋白质储藏器官有着诸多的优点.本文将通过对表达策略、内质网定向表达和糖基化等方面的研究进展进行阐述,分析目前存在的问题以及利用植物种子表达单克隆抗体的前景     

肠膜明串珠菌右旋糖苷蔗糖酶的研究进展

综述了肠膜明串珠菌(Leuconostoc mesnteroides)右旋糖苷蔗糖酶结构、作用机制、基因克隆与表达研究进展。     

日本血吸虫GST蛋白和14-3-3蛋白的研究进展

血吸虫病是严重危害人类健康的人兽共患病之一,在全球范围内,血吸虫病曾在76个国家和地区流行,有超过2亿人感染了血吸虫病。目前,世界上采取了一些人畜同步治疗等综合防治措施,虽取得了一定的成效,但仍面临着成本高、再感染率高等一系列问题。因此,寻找新的治疗药物、疫苗候选分子以及开发高度特异且敏感的标准化免疫诊断试剂是当前日本血吸虫病基础研究的重要内容。主要对WHO提出的最具潜力的疫苗候选分子血吸虫GST蛋白以及参与血吸虫许多生物学功能的14-3-3蛋白的最新研究进展进行一些阐述。     

肠膜明串珠菌右旋糖苷蔗糖酶的研究进展

综述了肠膜明串珠菌(Leuconostoc mesnteroides)右旋糖苷蔗糖酶结构、作用机制、基因克隆与表达研究进展。     

“吃”砒霜的细菌--解析微生物的砷代谢

研究发现一些微生物可以利用剧毒的类金属砷(As)为自身生长获取能量甚至用砷代替磷维持生长。本文综合分析了近期的研究进展,从以下6方面解析微生物多重的砷代谢产能机制:(1)化能无机自养As(Ⅲ)氧化供能;(2)有机异养型As(Ⅲ)氧化供能;(3)呼吸性As(Ⅴ)还原供能;(4)As(Ⅲ)氧化偶联的光合作用;(5)As(Ⅲ)氧化、As(Ⅴ)、还原As(Ⅲ)氧化偶联的光合作用之间的关联;(6)As(Ⅴ)代替磷维持细菌生长。阐明微生物利用砷的机理在生命起源、生命多样性、进化、地球化学循环及污染治理等方面都具有重要价值。     

褐藻胶裂解酶的分子改造研究进展

褐藻胶是由β-D-甘露糖醛酸(M)以及α-L-古罗糖醛酸(G)2种单体组成的酸性多糖。褐藻胶裂解酶作为多糖裂解酶的一种,可以温和高效地将褐藻胶降解为褐藻寡糖,并用于食品、医药和农业领域。然而天然来源的褐藻胶裂解酶通常存在活性不高、催化效率低以及热稳定性差等缺点,在一定程度上限制了其工业化应用潜力。近年来分子改造策略已经开始大量应用于褐藻胶裂解酶,使得褐藻胶裂解酶的应用性能得到极大提升。本文对已报道的褐藻胶裂解酶结构与催化机制进行总结,对改善热稳定性、提高催化效率、改变底物分布等性质的褐藻胶裂解酶分子改造策略如理性设计、定向进化、结构域截短与重组等进行系统分析与综述,并展望了未来褐藻胶裂解酶分子改造的发展方向。