昆虫激素调节控制的研究——尿素循环问题和保幼激素类似物对精氨酸酶的调节控制

尿素循环在生物体氮化合物代谢和调节控制中起着极为重要的作用。昆虫排出的尿素是否由于存在尿素循环而形成,尚未定论。我们对各种蚕体组织所作的研究表明,不存在尿素全循环,但脂肪体中精氨酸酶活力甚高,该酶与蚕的变态密切相关,并受保幼激素类似物(JHA)的调控。家蚕、蓖麻蚕和柞蚕脂肪体中,除精氨酸酶具有明显活力外,氨基甲酰磷酸合成酶,鸟氨酸转氨甲酰磷酸酶和精氨酸合成酶均无可检出的活力。在蚕幼虫期,尤其在五龄中后期,精氨酸酶活力最高;眠期和蛹期,该酶活力很低;蛹化蛾后,该酶活力又明显增高。用不同剂量的JHAZR515处理家蚕,观察到在适当剂量时,精氨酸酶活力明显地高于对照组,提高范围从30%到110%;当用高剂量ZR515处理蚕后,引起不结茧蚕,精氨酸酶活力先低于对照组,以后再逐步回升并高于对照组,而且持续增高的时间也较长。这表明蚕的变态和精氨酸酶活力的变化与JHA 的量密切相关联并受JHA 的调节控制。     

昆虫激素调节控制的研究——尿素循环问题和保幼激素类似物对精氨酸酶的调节控制

尿素循环在生物体氮化合物代谢和调节控制中起着极为重要的作用。昆虫排出的尿素是否由于存在尿素循环而形成,尚未定论。我们对各种蚕体组织所作的研究表明,不存在尿素全循环,但脂肪体中精氨酸酶活力甚高,该酶与蚕的变态密切相关,并受保幼激素类似物(JHA)的调控。家蚕、蓖麻蚕和柞蚕脂肪体中,除精氨酸酶具有明显活力外,氨基甲酰磷酸合成酶,鸟氨酸转氨甲酰磷酸酶和精氨酸合成酶均无可检出的活力。在蚕幼虫期,尤其在五龄中后期,精氨酸酶活力最高;眠期和蛹期,该酶活力很低;蛹化蛾后,该酶活力又明显增高。用不同剂量的JHAZR515处理家蚕,观察到在适当剂量时,精氨酸酶活力明显地高于对照组,提高范围从30%到110%;当用高剂量ZR515处理蚕后,引起不结茧蚕,精氨酸酶活力先低于对照组,以后再逐步回升并高于对照组,而且持续增高的时间也较长。这表明蚕的变态和精氨酸酶活力的变化与JHA的量密切相关联并受JHA的调节控制。     

钉螺氮代谢产物的研究

日本血吸虫中间宿主钉螺在30℃时排出尿素和氨量分别为9.88±1.87及6.24±2.66μmol/g/24h比在15℃时排出的6.51±1.24及2.68土0.31μmol/g/24h的多;饥饿钉螺徘出尿素和氨的量比饱食钉螺多。7×10~(-5)mol/L溴乙酰胺使钉螺排出尿素和氨的量减少,钉螺在无光条件下尿素排出量增加。钉螺具有合成尿素的鸟氨酸氨甲酰转移酶、精氨酸酶及精氨酸代琥珀酸合成酶与裂解酶。钉螺排出尿素多于排出的氨应属于排尿素的动物。     

动物组织中转氨基作用的比较研究 Ⅲ.肝组织中精氨酸与鸟氨酸对α-酮戊二酸的转氨基作用

本文目的是比较排泄尿素、尿酸、氨的动物肝中精氨酸以及鸟氨酸分别与α-酮戊二酸进行的转氨基作用。本文采用与前文相同的五种脊椎动物为研究对象,从蛋白质或     

厚壳贻贝鸟氨酸-尿素循环中的关键代谢物及基因分析

鸟氨酸-尿素循环(OUC)是生物新陈代谢过程中的重要循环过程,但在贝类中尚缺乏相关研究。为此,以厚壳贻贝为研究对象,分别采用氨基酸分析仪和荧光定量PCR研究了其外套膜和后闭壳肌组织中的鸟氨酸-尿素循环途径的主要代谢物和关键基因的含量及其表达量;进一步测试了在精氨酸注射条件下,各主要代谢物和关键基因的含量及表达量变化,以及¹³C标记尿素注射贻贝后,其贝壳中δ¹³C比值(¹³C/¹²C)变化。结果表明,厚壳贻贝外套膜和后闭壳肌均含有较高浓度的尿素;精氨酸注射导致其两种组织中尿素浓度显著上升(P<0.01),以及瓜氨酸浓度显著下降(P<0.01),但鸟氨酸浓度维持相对稳定的水平。精氨酸注射显著上调了两种组织中的脲酶基因的表达量(P<0.01),但其他基因表达量的变化在两种组织中存在差异,显示出鸟氨酸-尿素循环途径在其两种组织中具有复杂而不同的调控过程。¹³C标记尿素注射贻贝显著上调了贝壳中δ¹³C的比值(P <0.01),表明尿素分子可能参与了贻贝贝壳的生物矿化过程。上述研究为深入了解贻贝鸟氨酸-尿素途径与生物矿化之间的关联,以及探讨贻贝对海水酸化耐受性的内在分子机制奠定了基础。     

蚕氨基酸代谢的研究:精氨酸酶、鸟氨酸-δ转氨酶和支链氨基酸转氨酶

精氨酸酶广泛存在于生物界(Meister,1965)。在高等动物中,它是尿素循环中的重要环节(Ratner,1977)。关于昆虫界是否存在鸟氨酸循环问题一直未有定论(Candy,1965)。在尿素循环的几个环节中,Inokuchi等观察到一些个别的酶和代谢环节(Inokuchi等1969;Powles等1972),但仅仅根据这些材料推断尿素循环在昆虫体内的存在尚嫌证据     

保幼激素类似物和β-蜕皮素对蓖麻蚕氮代谢产物排泄的影响

精氨酸酶是昆虫体内重要的酶;尿素是精氨酸分解代谢的产物,它的排出量反映了精氨酸酶的活力。在蓖麻蚕五龄幼虫的排泄物中尿素的量为从蓖麻叶中摄取尿素总量的14.7倍。外源激素影响精氨酸酶的活性。对四龄眠期、五龄二天的幼虫注射保幼激素类似物(JHA)ZR-515,使排泄物中尿素含量增加,特别是五龄二天注射JHA后,到五龄六天幼虫排尿素量增高了45%。此外,虫体注射JHA和β-蜕皮素(MH)后,排泄物除尿素外,尿酸和氨的含量也发生有规律的变化。     

昆虫激素调节控制的研究——保幼激素类似物对蓖麻蚕精氨酸酶的诱导以及对脂肪体超微结构的影响

昆虫精氨酸酶是一个与精氨酸分解代谢、能量代谢以及尿素排泄有关的重要酶。在蓖麻蚕的个体发育过程中,其活力有明显的变化规律,在四龄眠期,保幼激素类似物(JHA)对蓖麻蚕脂肪体的精氨酸酶有明显的诱导作用,放线菌素D 对该酶的诱导有抑制作用,并与JHA 相撷抗。五龄中期,JHA 能使该酶持续维持在活力较高的水平。另外,JHA 对鸟氨酸-δ转氨酶和△~1-吡咯烷-5-羧酸还原酶也有调节作用,自精氨酸到脯氨酸途径的中间产物及最终产物都对精氨酸酶有反馈抑制。JHA 能促使四龄眠期蓖麻蚕脂肪体细胞中大型液泡、核糖体、脂肪颗粒增多。     

植物精氨酸及其代谢产物的生理功能

L-精氨酸在植物中除作为一种重要的氮素贮藏营养物供再利用外,还是生成多胺（PA）和-氧化氮（NO）等的前体物质,而PA和NO都是植物中重要的信使分子,参与包括生长发育、抗逆性等在内的几乎所有的生理生化过程。精氨酸脱羧酶（ADC）、精氨酸酶和一氧化氮合酶（NOS）是L-精氨酸分解代谢的关键酶,精氨酸可经ADC或精氨酸酶-鸟氨酸脱羧酶（ODC）途径形成PA,也可经NOS途径形成NO,3个酶活性的相对强弱,决定了精氨酸的代谢方向。根系在越冬期间会积累丰富的精氨酸;精氨酸代谢对于植物感知和适应环境变化有重要意义。     

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     

氨甲酰磷酸不同合成途径在大肠杆菌中的比较

【背景】氨甲酰磷酸是生物合成代谢中精氨酸与嘧啶的重要前体物质,在工业微生物生产精氨酸与嘧啶及其衍生物中发挥关键作用。【目的】在大肠杆菌Escherichia coli BW25113中比较氨甲酰磷酸不同合成途径的催化效率。【方法】在大肠杆菌Escherichia coli BW25113中过表达鸟氨酸氨甲酰基转移酶(OTC)的基础上,分别过表达大肠杆菌自身的氨基甲酸激酶(CK)和氨甲酰磷酸合酶(CPSⅡ)并表征其反应效果。通过优化底物供应(调整底物浓度与引入L-谷氨酰胺合成酶)对CK与CPSⅡ的催化反应进行优化。【结果】在大肠杆菌中过表达OTC,建立细胞水平氨甲酰磷酸检测体系。在此基础上比较不同来源的CK,发现大肠杆菌来源的CK效果最好,50mmol/LNH4HCO3条件下全细胞催化9h得到2.95±0.15mmol/LL-瓜氨酸;过表达CPSⅡ时,50mmol/LL-谷氨酰胺催化9h得到3.16±0.29 mmol/L L-瓜氨酸。通过改变底物NH4HCO3浓度和引入外源L-谷氨酰胺合成酶(GS)等方式对CK与CPSⅡ的催化反应分别进行优化后,100 mmol/L NH4HCO3条件下,L-瓜氨酸浓度分别提高至4.67±0.55mmol/L和6.12±0.38mmol/L,且过表达GS后CPSⅡ途径可以利用NH3,不需要额外添加L-谷氨酰胺。【结论】引入L-谷氨酰胺合成酶后的CPSⅡ途径合成氨甲酰磷酸的能力优于CK途径,为精氨酸、嘧啶及其衍生物的合成提供了一种更加高效的策略。     

精氨酸在代谢中的作用

精氨酸(arginine)是碱性氨基酸,按化学结构,它的名称应是α-氨基-δ-胍基戊酸。这种氨基酸是人体蛋白质的正常组成成份,参与一些与氮转移、贮存和排泄有关的代谢反应,并有调节激素释放的作用。本文主要介绍精氨酸在代谢中的作用和人体对它的需要。精氨酸的生物合成一、精氨酸合成途径精氨酸以鸟氨酸、NH_3、CO_2和门冬氨酸为原料合成。合成过程中需要ATP供给能量,由氨基甲酰磷酸含成酶Ⅰ(CPSI),鸟氨酸氨基甲酰转移酶(OTC),精氨酸代琥珀酸合成酶(A-SS)和精氨酸代琥珀酸裂解酶(AS-Lase)催化,这四种酶主要分布在肝脏中,其活性因摄取氮的多少而增减。     

甲壳动物精氨酸激酶的结构与功能

精氨酸激酶（Arginine kinase）是调节无脊椎动物能量代谢的重要酶,在调节无脊椎动物体内磷酸精氨酸与ATP之间的能量平衡过程中具有重要作用。甲壳动物是节肢动物门内最重要的类群之一,并具有重要的经济价值。本文综述了甲壳动物体内精氨酸激酶的分子构象、表达变化及生理功能等方面的研究进展,为深入研究甲壳动物的能量代谢调控机制提供必要的参考。另外,文中对甲壳动物精氨酸激酶的重要性和研究中存在的问题进行了讨论。     

三角帆蚌精氨酸酶基因的cDNA克隆与组织表达分析

精氨酸酶(Arginase,Arg)是生物体尿素循环当中一种标志性的酶类,它不但与生物体许多疾病相关,而且是目前用于治疗肿瘤和癌症的一种重要的工具酶。根据三角帆蚌消减杂交cDNA文库获得的EST序列,运用cDNA末端快速扩增(Rapid amplification of cDNA ends,RACE)技术获得三角帆蚌精氨酸酶基因的全长cDNA序列。生物信息学方法分析表明精氨酸酶基因cDNA序列长1720 bp,开放阅读框(651072)1008 bp,编码335个氨基酸,5端非编码区为64 bp,3端非编码区为648 bp,软件推测其编码蛋白相对分子量为36.81 kD。研究采用实时荧光定量PCR(quantitative real-time PCR,qPCR)方法分析该基因在不同组织中的表达规律,结果表明,该基因在肝脏、胃、肠、鳃、心脏、外套膜、斧足共7个组织中都有表达,但主要集中在肝脏、胃和肠消化器官中表达。这可能说明低等的无脊椎动物三角帆蚌的精氨酸酶兼具有Ⅰ型和Ⅱ型精氨酸酶的特征和功能,既可以参与尿素循环,又可以在生理和病理过程中发挥重要作用,但还需进一步验证。       

尿素循环关键酶在肿瘤中的作用和机制

尿素循环是将机体代谢产生的氨经过一系列酶促反应生成尿素的过程,对于维持体内氨基酸水平及氨稳态有着重要的作用.完整的尿素循环几乎只在肝脏中进行,因此癌症中的尿素循环通常处于失调状态,肿瘤细胞可以通过调节尿素循环酶的表达来适应环境和调控生物合成,同时尿素循环失调会暴露出癌症的短板,了解尿素循环在癌症中的演变可以用于癌症的诊断和治疗.本文主要介绍尿素循环酶在不同肿瘤中的差异性调控,了解尿素循环在肿瘤细胞中的重编程,总结了尿素循环和肿瘤微环境、肿瘤治疗之间的关系.     

日本血吸虫精氨酸转氨酶及鸟氨酸转氨酶的研究

从人工感染的家兎中取得日本血吸虫成虫,制成匀浆后在37℃测定鸟氨酸转氨酶活力,底物L-鸟氨酸及α-酮戊二酸的浓度各为0.017M,pH8.O。测定结果用微克分子/ 毫克氮/小时表示,测得酶活力的平均值雄虫为33.9,雌虫为29.0。此酶的最适pH为8.O—8.2。在对此测定中合抱虫的鸟氨酸转氨酶活力为谷氨酸丙酮酸转氨酸活力的1.5倍,谷氨酸草酰乙酸转氨酶活力的2.4倍。当用鸟氨酸分别与α-酮戊二酸、丙酮酸、草酰乙酸及乙醛酸进行测定时,测得的酶活力比值依次为100:6.2:1.8:4.2。磷酸吡哆醛能增高酶活力,羟胺则使之降低。氯化铜及对氯汞苯甲酸具有很强的抑制作用,在2×10~(-5)M的浓度下前者抑制78.5%,后者抑制31.6%。正缬氨酸及缬氨酸对此酶的抑制作用是竞争性的,当底物鸟氨酸的浓度减低时,抑制作用增强。南瓜子氨酸的抑制是非竞争性的,在O.017M的浓度下抑制酶活力29.5%。酒石酸锑钾(10~(-3)M)及呋喃丙胺(10~(-4)M)对酶活力无影响。在日本血吸虫中测不出精氨酸转氨酶的存在,以精氨酸为底物作转氨酶测定时所产生的谷氨酸是由于精氨酸酶和鸟氨酸转氨酶相继作用的结果。     

钝齿棒杆菌N-乙酰鸟氨酸转氨酶的克隆表达分析及其重组菌的精氨酸发酵

N-乙酰鸟氨酸转氨酶 (EC 2.6.1.11,ACOAT) 是钝齿棒杆菌Corynebacterium crenatum精氨酸合成途径中的第4个酶,催化底物N-乙酰谷氨酸半醛生成产物N-乙酰鸟氨酸。为研究N-乙酰鸟氨酸转氨酶在钝齿棒杆菌中精氨酸合成中的作用,考察其酶学性质,对培养基成分和发酵过程工艺条件的优化提高精氨酸产量提供依据。从精氨酸高产菌株钝齿棒杆菌SYPA 5-5染色体扩增获得ACOAT编码基因argD,全长1 176 bp,编码390个氨基酸,在Escherichia coli BL21(D     

原核细胞精氨酸生物合成途径的研究进展

原核生物的精氨酸生物合成包含8个酶系,起始于乙酰谷氨酸激酶催化的谷氨酸的乙酰化。到第五步乙酰基团脱离,乙酰谷氨酸通过3个酶的作用,进一步合成乙酰化中间产物。鸟氨酸被氨甲酰基化生成瓜氨酸,天冬氨酸介入后形成精氨琥珀酸,最后形成终产物精氨酸。主要就精氨酸生物合成途径、合成过程中主要酶系及反馈抑制蛋白的作用机制进行了概述。此外,提出了目前精氨酸代谢研究中存在的问题及未来的研究方向。     

问题解答

问:1.磷酸肌酸在动物体内是怎样合成的? 答:肌酸属于胍基磷酸类化合物,它是在动物的肝脏和肾脏细胞内分两步合成的。其合成过程大致如下:①由精氨酸转胍基(脒基)给甘氨酸,生成胍基乙酸。     

L-精氨酸产生菌的分子育种

L-精氨酸是一种非常重要的半必需氨基酸,其作为生物体生成NO的前体,参与尿素循环,对人和动物均具有重要的生理功能。现阶段生产精氨酸的主流方法是微生物发酵法,因此,如何快速、高效地选育精氨酸高产菌种成为业内关注的焦点。主要对精氨酸产生菌分子育种方法的最新研究进展进行了综述,并就目前存在的问题和发展方向进行了探讨。