烟酰胺腺嘌呤二核苷酸激酶研究进展

本文介绍了ＮＡＤ￣＋激酶的来源和分布、测定方法、最适ｐＨ、反应平衡常数、影响酶稳定性的因子、比活力和动力学常数、三磷酸核苷酸特异性、对金属离子的需要、抑制剂和底物类似物、反应机制、反应的感光性、酶固定化、与钙调蛋白的关系、各种效应物等方面研究的进展,并进行了评述。     

ATP调控策略及其在微生物代谢产物合成中的应用

辅因子工程是代谢工程的一个新兴分支领域,主要通过直接调控细胞内关键酶的辅因子,如ATP/ADP、NADH/NAD+、NADPH/NADP+等的浓度和形式来实现代谢流的最大化,快速地将物质流导向目标代谢物。ATP作为一种重要辅因子参与微生物细胞内大量的酶催化反应,将物质代谢途径串联或并联成复杂的网络体系,最终使得物质代谢流的分配受到牵制。因此ATP调控策略有望成为微生物菌株改造的有利工具,用于提高目标代谢物的浓度和生产能力,强化微生物对于环境的耐受以及促进底物利用等。文中将重点论述目前常用的有效ATP调控策略以及ATP调控对于细胞代谢的影响,以期为微生物细胞工厂的高效构建提供参考。     

烟酰胺腺嘌呤二核苷酸和Sirtuins在衰老和疾病中的作用

烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(nicotinamide adenine dinucleotide, NAD⁺)作为氧化还原反应的重要辅酶,是能量代谢的核心。NAD⁺也是非氧化还原NAD⁺依赖性酶的共底物,包括沉默信息调节因子(Sirtuins)、聚ADP-核糖聚合酶(poly ADP-ribose polymerases, PARPs)、CD38/CD157胞外酶等。NAD⁺已成为细胞信号转导和细胞存活的关键调节剂。最近的研究表明,Sirtuins催化多种NAD⁺依赖性反应,包括去乙酰化、脱酰基化和ADP-核糖基化。Sirtuins催化活性取决于NAD⁺水平的高低。因此,Sirtuins是细胞代谢和氧化还原状态关键传感器。哺乳动物中已经鉴定并表征了7个Sirtuins家族成员(SIRT1-7),其参与炎症、细胞生长、生理节律、能量代谢、神经元功能、应激反应和健康衰老等多种生理过程。本文归纳了NAD⁺的生理浓度及状态、NAD⁺     

槲皮素对节律钟基因的调控研究*

目的:探讨槲皮素对节律钟基因表达的影响。方法:通过50%的马血清刺激诱导人骨肉瘤U2OS细胞同步化,利用槲皮素处理同步化后的U2OS细胞。进一步利用荧光定量PCR检测节律钟关键基因的变化。利用western blot检测槲皮素对组蛋白乙酰化的影响,并且通过试剂盒测定槲皮素对细胞内氧化型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)的影响。通过尼克酰胺和槲皮素同时处理U2OS细胞,利用荧光定量PCR检测节律钟关键基因的变化。结果:U2OS细胞经过槲皮素处理后节律钟关键基因芳烃受体核转位蛋白3(brain and muscle Arnt-like protein-1,BMAL1),节律周期蛋白2(Period 2, PER2),孤儿核受体alpha(REV-ERBα)和蓝光受体蛋白1(Cryptochrome 1,CRY1)在转录水平的表达水平有明显的升高。槲皮素处理可以显著降低U2OS细胞的组蛋白乙酰化的水平,并且显著升高U2OS细胞内的氧化型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸的水平。进一步研究发现,尼克酰胺(Nicotinamide,NAM)处理完全抑制了槲皮素对节律基因的影响。结论:槲皮素显著地激活了节律钟关键基因的mRNA表达水平,槲皮素对于节律基因的调控依赖于Sirtuins的活性,其机制可能是由于槲皮素增加了细胞内的氧化型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸的水平所导致。     

烟酰胺腺嘌呤二核苷酸合成相关酶有助于1,4-丁二醇转化为4-羟基丁酸

4-羟基丁酸(4-HB)不仅具有医学应用价值,而且是合成生物材料P3HB4HB的重要前体.在烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD)参与情况下,大肠杆菌Escherichia coli S17-1(pZL-dhaT-aldD)可以把1,4-丁二醇(1,4-BD)转化为4HB.为提高4HB产率,通过过表达烟酸磷酸核糖转移酶(PncB)和烟酰胺腺嘌呤二核苷酸合成酶(NadE)增加胞内NAD含量,从而加速1,4-BD转化反应的进行.结果表明,PncB-NadE的表达使1,4-BD转化率比对照组增加13.03％,由10g/L的1,4-BD得到4.87 g/L的4HB,单位细胞的4HB产量由1.32 g/g提高40.91％至1.86 g/g.因此PncB和NadE可用于促进1,4-BD转化为4HB.     

载脂蛋白A－Ⅰ基因表达调控的研究进展

载脂蛋白(apolipoprotein,apo)A-Ⅰ是一种重要的血浆蛋白,其基因表达具有明显的组织特异性、种属特异性和发育阶段特异性,Apo A-Ⅰ基因5＇调控区的肝细胞特异性增强子等顺式作用元件同ARP-Ⅰ、HNF-4、RXRα等反式作用因子相作用,调控该基因的特异性表达.     

NAD^+与细胞衰老

烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(nicotinamide adenine dinucleotide,NAD^+)作为糖酵解、三羧酸循环和氧化磷酸化中关键酶的辅助因子,参与了细胞的物质代谢、能量合成、损伤DNA的修复等多种生理病理过程。近年来越来越多的研究发现,细胞内NAD^+水平在机体或细胞衰老过程中呈明显下降趋势,而补充NAD^+能延缓细胞/机体的衰老,使NAD^+及其前体物质在细胞衰老中的作用受到广泛关注。该文就NAD^+及其前体物质与细胞代谢、衰老的关系及相关分子机制研究的最新进展进行综述,以期深入认识NAD^+与细胞衰老的内在联系,为细胞衰老相关的基础及应用研究提供理论参考。     

构建可合成非天然辅酶的圆红冬孢酵母工程菌*

烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(nicotinamide adenine dinucleotide,NAD)及其还原态是生物体通用的氧化还原辅酶和重要小分子,参与胞内众多代谢反应,因此调控NAD水平不仅难以选择性作用于代谢途径,还常常产生意外的生物学效应。最近研究发现利用非天然辅酶烟酰胺胞嘧啶二核苷酸(nicotinamide cytosine dinucleotide,NCD),可构建正交的氧化还原催化体系,为调控胞内代谢提供了新机遇。为实现在产油酵母圆红冬孢酵母中建立NCD介导的氧化还原代谢,采用农杆菌介导转化方法,在基因组整合表达密码子优化的NCD合酶(NcdS)编码基因NCDS,获得系列有效表达NcdS的工程菌株。酶偶联法分析发现,工程菌细胞裂解液NcdS酶活达8.1×10^-3 U/OD_{600 nm}。通过高效液相色谱法(HPLC)和超高分辨率质谱检测,确定细胞裂解液可催化合成NCD。在培养基内补加5.0 mmol/L烟酰胺核糖后,工程菌胞内合成NCD达41.6 μmol/L。对工程菌进行发酵和油脂提取,发现胞内表达NCD合酶未导致细胞产油性能降低,后续可通过表达其他NCD偏好性酶,有望在圆红冬孢酵母中建立受NCD调控的油脂合成代谢体系。     

关键酶基因转录水平对重组大肠杆菌合成NAD+的影响

【目的】烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(nicotinamide adenine dinucleotide)是生物体内一种重要的辅因子,其细胞内含量对于NAD⁺依赖型氧化还原反应和有关生化合成代谢具有重要意义。为强化辅因子合成,本文通过不同诱导条件下关键酶基因转录水平与产物合成水平的相关性分析,利用增加正向关键酶基因拷贝数策略提高胞内氧化型辅酶NAD+的浓度。【方法】以实验室前期构建的大肠杆菌NA016为出发菌株,分别从诱导温度、诱导剂浓度、诱导时机三个方面进行了诱导条件的优化,并利用实时荧光定量PCR(RT-qPCR)技术对代谢改造中的有关过表达基因进行了转录水平分析,确定了NAD+~含量与这些过表达基因转录水平之间的相关性,增加对NAD⁺合成代谢具有正向作用的基因拷贝数以进一步提高胞内NAD+水平。【结果】通过诱导条件优化实验确定菌株NA016的最适诱导温度,在诱导时机为OD600达到0.6时加入0.8mmol/L的IPTG可使胞内NAD+含量提高35.37%;转录水平方面分析发现基因nadE和pncB的表达对NAD+的合成具有正向调节作用。进一步...     

即时浸酸显著提高滞育性家蚕卵辅酶Ⅰ和Ⅱ含量

即时浸酸在阻止家蚕Bombyx mori卵滞育发动的同时, 提高了其呼吸耗氧量, 抑制了山梨醇积累。本研究利用HPLC法测定了家蚕滞育卵和5 min即时浸酸滞育性卵中辅酶Ⅰ和Ⅱ含量。结果表明： 产下后24-72 h, 家蚕滞育卵中NAD, NADH, NADP和NADPH含量分别下降了30%, 37%, 50%和4%; 而即时浸酸滞育性卵中分别增加了77%, 46%, 142%和241%。不过, 即时浸酸并未显著改变滞育性家蚕卵中NADH/NAD和NADPH/NADP比值。据此推测, 即时浸酸提高滞育性家蚕卵辅酶Ⅰ含量与其呼吸耗氧量增加有关; 即时浸酸显著提高辅酶Ⅱ含量与山梨醇积累抑制无关, 而主要与生物合成加强有关。     

从酵母中制备辅酶Ⅰ的简易方法

辅酶Ⅰ(尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸,NAD~+)是一种重要的生化试剂,常从面包酵母中提取。前人报道的提取方法,或是银盐沉淀方法,或是层析方法,由于成本昂贵,操作繁复耗时,反应体积大等缺陷,不甚理想。本文报告一种以小体积汞盐试剂分离纯化NAD~+的简易方法。     

逆境胁迫下植物体内活性氧代谢及调控机理研究进展

活性氧(reactive oxygen species, ROS)在植物生长发育中扮演着十分重要的角色。适当浓度的ROS是植物所必需的,而在逆境胁迫下ROS会大量积累,从而抑制植物的生长发育甚至杀死植物。为了维持体内ROS的动态平衡,植物进化出了一系列的ROS产生及清除机制。本文对近年来植物在逆境下的ROS产生、清除及其调节机制的研究进展予以综述,重点介绍转录及翻译后水平的ROS清除及其调节机制,并对植物ROS代谢及调控机理的研究提出了进一步展望。     

绿色器官衰老进程中叶绿素降解代谢及其调控的研究进展

褪绿(degreening)现象是绿色器官衰老的显著标志,其中涉及的叶绿素急速降解是植物衰老的特征性生理生化过程。近十余年来,叶绿素降解的主要生化途径(PAO途径)已基本被阐明。游离的叶绿素及其代谢中间产物具有潜在的光毒性,因此精准调控的叶绿素降解被认为是一个高效有序的解毒过程。目前关于叶绿素降解的全局性调控机制依然知之甚少;多个物种中叶绿素降解关键调控因子SGRs/NYEs的鉴别及其相关作用机理的初步揭示是该领域近年来的最显要进展。上述研究基础预示着近期在叶绿素降解调控的多个方向上可能会取得实质性乃至突破性进展。     

Sirt1与生物钟的相互调控

生物钟调控机制广泛存在于各种类型的细胞中,控制着细胞代谢的节律性变化.最近的研究发现,NAD+依赖的组蛋白去乙酰化酶Sirt1参与了生物钟调控过程,对维持正常的生物钟节律具有重要作用;另一方面,Sirt1的表达也受到生物钟系统的调控,呈现出昼夜节律性的表达.因此Sirt1能与生物钟进行相互调控,并且这一作用机制很可能广泛参与了不同类型细胞内的信号转导和能量代谢过程.本文总结了Sirt1与生物钟之间相互调控的一些研究进展,对它们之间的分子调控机制进行了概述.     

阿诺碱受体及其亚型2调控因子研究进展

阿诺碱受体(RyR)是心肌细胞等可兴奋细胞中重要的Ca2+释放受体,在维持细胞的兴奋性和生理功能方面起重要作用.研究发现,RyR存在3个亚型,每个亚型都是由4个单体组成的四聚体,后者构成Ca2+释放通道.RyR的结构中有调控因子的结合位点,一些内源性调控因子可影响RyR的构型和Ca2+释放.结合作者的研究,就RyR的结构功能、RyR2的一些重要内源性调控因子及其调控机制做一简要综述.     

高粱NADP苹果酸脱氢酶的纯化及其分子特性

用Sephadex G-100柱和制备性等电聚焦电泳纯化了高梁叶片NADP苹果酸脱氢酶,得到电泳均一的酶制剂,酶比活力提高350倍。天然酶含有两个分子量为4万D的亚基。动力学研究表明Km(OAA)=31μmol/L:K_m(NADPH)=48 μmol/L;K_m(Mal)=11m mol/L:K_m(NADP)=45μmol/L。NADP为NADPH的竞争性抑制剂,抑制常数K_i=190 μmol/L。 在体外DTT为NADP苹果酸脱氢酶的激活所必需。DTT对该酶的激活受一小分子蛋白、NADP及离子强度所调节。     

基于海泡石的细胞透性化

利用矿石纳米材料海泡石处理大肠杆菌细胞,建立高效、可逆透性化处理方法。结果表明:海泡石和大肠杆菌BW25113细胞悬液涡旋振荡,细胞通透性增强,90%以上的细胞因渗入博莱霉素致死;而在4℃修复处理过的样品,仅23%的细胞被杀死。发现烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD)进出透性化细胞的能力与胞内外NAD浓度梯度正相关。该可逆透性化方法对生物催化和药物递送等研究具有重要价值。     

真菌次级代谢转录调控研究进展

真菌次级代谢产物具有多样复杂的结构和良好的生物活性,广泛应用于工业、农业、医疗等领域。次级代谢产物的产生受多个层级的调控,尤其是转录水平的调控至关重要。文中首先介绍了在真菌转录调控过程中参与次级代谢的代表性转录因子和蛋白质复合体,进而举例说明了转录调控在挖掘真菌新颖次级代谢产物领域的重要作用;期望相关研究者全面认识真菌次级代谢产物的生物合成及转录调控,为发现新的具有良好生物活性的天然产物提供思路。     

表观遗传调控植物叶片衰老的研究进展

植物叶片衰老是一个非常重要的发育过程,涉及大分子的有序分解从而将营养物质从叶片转移到其他器官,对植物的生存和适应至关重要。叶片衰老主要受植物的发育调控,但同时也受内部和外部环境因素的影响,涉及高度复杂的基因调控网络和多层级的调控。近年来的研究表明表观遗传是调控植物叶片衰老的一种重要调控方式。该研究综述了植物叶片衰老过程中的表观遗传调控机制,包括组蛋白修饰、DNA甲基化、ATP依赖的染色质重塑和非编码RNA介导的调控,并对该领域今后的发展方向进行了展望。     

沙门氏菌Ⅰ型菌毛研究进展

据WHO估计,全球每年有数十亿人患食源性疾病,其中由沙门氏菌感染引起的死亡就超过23万人.在沙门氏菌众多的毒力因子中,菌毛在该病原体感染过程中发挥了不可或缺的作用.菌毛(又称纤毛)是细菌表面的丝状蛋白附属物,是细菌对宿主细胞产生作用和造成感染的关键因子.其中,Ⅰ型菌毛是肠杆菌科成员(包括沙门氏菌)中最常见的菌毛之一,对...