腈转化酶在精细化学品生产中的应用

腈化合物是一类重要的用于合成多种精细化学品的化合物,它们容易制备,并且可以合成多种化合物。传统化学水解方法将腈化合物转化为相应的羧酸或酰胺通常需要高温、强酸、强碱等相对苛刻的条件,腈转化酶(腈水解酶、腈水合酶和酰胺酶)由于其生物催化过程具有高效、高选择性、条件温和等特点,在精细化学品的合成中越来越受到人们的关注。许多腈转化酶已经被开发出来并用于精细化学品的生产。以下介绍了腈转化酶在医药及中间体、农药及中间体、食品与饲料添加剂等精细化学品生产中的应用。随着研究的不断深入,将会有更多的腈转化酶被开发出来并用于精细化学品的生产。     

酰胺酶的挖掘及在有机合成中的应用进展

酰胺酶是一类作用于分子内酰胺键,催化酰胺水解生成相应的羧酸和氨的重要生物催化剂。酰胺酶的广底物谱,高度化学、区域和立体选择性等特性,使其在制备医药及农用化学品等方面占有重要地位。根据氨基酸序列的差异,酰胺酶可分为酰胺酶标签家族和腈水解酶家族两大类。本文结合笔者研究团队在酰胺酶生物催化领域的研究工作,综述了近年来酰胺酶结构解析和催化机制等方面的研究进展,并介绍了酰胺酶在医药、农用化学品合成中的应用。     

恶臭假单胞菌JP-1腈水合酶的诱导形成

恶臭假单胞菌JP-1能利用乙腈、丙腈、异丁腈、乙酰胺和丙酰胺作为生长的碳源和氮源。培养液中丙腈的代谢产物经证明是丙酰胺、丙酸和氨。腈水合酶是诱导酶,经丙腈诱导的适应细胞的腈水合酶活力比未适应的细胞高得多。生长细胞用0.3%丙腈诱导14小时后,即具有很高的转化丙烯腈成丙烯酰胺的活力,丙烯腈转化率为90%。除丙腈外,丙酰胺、异丁腈、正丁腈都是腈水合酶的有效诱导物。     

腈水解酶在羧酸合成中的研究进展

有机羧酸是有机合成中的重要中间体,用腈水解酶催化有机腈实现有机羧酸的合成不仅具有反应条件温和、污染少和易处理等优点,而且更重要的是能实现一般化学法所不能达到的高度化学、区域和立体选择性。综述了腈水解酶的来源、特性和作用机理,介绍了腈水解酶在有机合成中的研究进展以及该酶在工业上的应用前景。     

羧酸酯酶介导的小菜蛾对氟虫腈的抗性

【目的】羧酸酯酶（carboxylesterases, CarEs）是昆虫重要的解毒代谢酶之一,可以介导靶标昆虫对多种杀虫剂的代谢抗性。本研究检测了羧酸酯酶对小菜蛾Plutella xylostella 抗药性的介导功能,旨在阐明羧酸酯酶在小菜蛾代谢解毒中的生理生化和分子机理。【方法】采用点滴法测定氟虫腈对小菜蛾敏感种群和抗氟虫腈种群的毒力,以及羧酸酯酶抑制剂磷酸三苯酯（triphenyl phosphate, TPP）对氟虫腈的增效作用;以LC₃₀和LC₅₀浓度的氟虫腈处理抗性小菜蛾,测定药剂处理后CarEs酶活性的变化;利用qRT-PCR技术分析Pxae22和Pxae31两个基因在小菜蛾不同发育阶段、组织和种群的表达模式;利用dsRNA干扰Pxae22和Pxae31后观察基因的表达变化和小菜蛾3龄幼虫对药剂敏感性的变化。【结果】TPP可以削弱小菜蛾3龄幼虫对氟虫腈的抗性,增效倍数约为6倍;使用较低剂量（LC₃₀和LC₅₀）氟虫腈处理小菜蛾3龄幼虫后,处理组CarEs比活力明显高于对照,提示氟虫腈对小菜蛾CarEs活性具有诱导作用。对羧酸酯酶基因Pxae22和Pxae31在小菜蛾不同发育阶段、4龄幼虫不同组织和不同种群3龄幼虫中的表达模式分析发现,这两个基因在小菜蛾4龄幼虫中的表达量最高;在4龄幼虫中以中肠组织中的表达量较高,头、表皮、脂肪体中的表达量很低; 抗性种群中的表达量显著高于敏感种群。通过干扰 Pxae22和 Pxae31后的qRT-PCR验证,两个基因的表达量均显著降低,进一步的氟虫腈毒力测定发现,干扰P xae22和 Pxae31后的小菜蛾3龄幼虫对氟虫腈的敏感性分别增加了1.63倍和1.73倍。【结论】羧酸酯酶在小菜蛾对氟虫腈解毒代谢中具有重要作用;Pxae22和Pxae31是小菜蛾的两个抗性相关基因,其表达水平的变化直接影响小菜蛾对氟虫腈的敏感性。     

一类生物催化剂——氰基耐受型腈水合酶

氰基耐受型腈水合酶是一类生物催化剂。与普通腈水合酶相比,它能够耐受体系中较高浓度的氰基而不受抑制,从而为α-羟(氨)基酰胺的工业化合成开辟了崭新途径。研究腈水合酶的氰基耐受性机理及提高其耐受能力是目前需要解决的关键问题。综述了腈水合酶受氰基抑制的机制,氰基耐受型腈水合酶的发现以及其在蛋氨酸和2-羟基异丁酰胺生物合成中的应用。同时,对今后氰基耐受型腈水合酶基础、应用研究的思路进行了探讨。     

恶臭假单胞菌腈水合酶βAla97影响催化己二腈的区域选择性

对恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida)腈水合酶(Pp NHase)催化己二腈进行研究,发现Pp NHase只能催化己二腈中1个氰基生成单酰胺产物5-氰基戊酰胺,具有区域选择性;睾丸酮丛毛单胞菌(Comamonas testosteroni)腈水合酶(Ct NHase)能催化己二腈直接生成己二酰二胺,不具有催化区域选择性。为了阐明这一区域选择性差异的机制,对Ct NHase和Pp NHaseβ亚基的氨基酸序列进行比对,结果显示同源性为94.1%,Ct NHase存在βAla97缺失。基于此分析,构建了Pp NHaseβ97位Ala的缺失突变体(ΔAla97)。利用高效液相色谱检测ΔAla97催化己二腈的产物,发现ΔAla97能将底物完全催化为己二酰二胺,表明βAla97是影响催化己二腈由5-氰基戊酰胺向己二酰二胺转化的关键氨基酸。     

腈类物降解菌多样性和产腈水合酶研究进展

腈水合酶催化反应在有机合成领域已有广泛的应用。作为一类重要的催化剂,腈水合酶可以将腈类物质转化为相应的酰胺。由于这种酶具有固有的立体和区域选择性,在精细化工领域已成为绿色、温和、对同分异构体具有选择性的催化剂。同时腈水合酶在生物修复和环境保护中也起着重要作用。综述了目前国内外腈水合酶的研究进展,包括降解腈类的微生物多样性、腈水合酶的催化特性、产腈水合酶菌株的改造以及腈水合酶相关基因的克隆与研究。对固定化酶和腈水合酶的应用也进行了叙述。     

7种杀虫剂包衣对菜心种子安全性及保护作用评价

用啶虫脒等7种杀虫剂和其混剂对菜心种子包衣处理后,对种子安全性及保护作用进行评价,筛选适合菜心种子包衣防治黄曲条跳甲的杀虫剂。结果表明,各处理对菜心幼苗株高和株鲜重无显著影响,但对种子发芽势、发芽率、出苗率和受害指数方面的影响存在差异。苏云金杆菌(Bt)和乙基多杀菌素能提高种子发芽势、发芽率和出苗率,能显著降低菜心受害指数;啶虫脒、氟虫腈、虫螨腈和唑虫酰胺4种药剂相比,啶虫脒能显著降低菜心受害指数,氟虫腈次之,4.0 g/200 g处理剂量能显著降低菜心受害指数;虫螨腈和唑虫酰胺降低受害指数作用不显著;但啶虫脒3.0 g/200 g和4.0 g/200 g处理剂量对种子发芽势、发芽率和出苗率均有显著降低作用。氯氰菊酯与不同剂量啶虫脒、虫螨腈和氟虫腈混配后进行种子包衣处理,对种子安全性均较单剂差,前期均能显著降低种子发芽势。含有不同剂量啶虫脒的混剂与啶虫脒单剂具相似规律。总体而言,单剂Bt综合效果最优,啶虫脒、乙基多杀菌素、氟虫腈次之,虫螨腈和唑虫酰胺较差;混剂安全性较单剂差,但保护作用相对优于单剂。     

羧酸酯酶研究进展

哺乳动物羧酸酯酶carboxylesterase(EC3.1.1.1)组成一个多基因家族,其基因产物定位于多种组织的内质网中。羧酸酯酶能有效地催化酯类和酰胺类化合物水解,属丝氨酸水解酶家族。羧酸酯酶与多种药物、环境毒物及致癌物的解毒和代谢有关,并参与脂质运输和代谢。作者详细介绍了羧酸酯酶的生化性质、作用机理及其分子生物学方面的最新进展。     

微生物酶催化腈水解反应的研究进展

腈的酶法水解不仅反应条件温各,而且高效性、高选择性,在光学活性羧酸及其衍生物的合成中具有巨大的应用潜力。综述了催化腈水解的酶类、反应类型、反应特性、影响反应的因素及其在工业上的应用前景。     

微生物酶催化腈水解反应的研究进展*

腈的酶法水解不仅反应条件温和 ,而且高效性、高选择性 ,在光学活性羧酸及其衍生物的合成中具有巨大的应用潜力。综述了催化腈水解的酶类、反应类型、反应特性、影响反应的因素及其在工业上的应用前景。     

三种酰胺类新农药对水稻孕穗期稻纵卷叶螟的防效试验

单季杂交晚稻孕穗期稻纵卷叶螟Cnaphalocrocis medinalis Guenée发生不整齐,为害重,在主治药剂氟虫腈即将禁用之际,急需防治高龄幼虫的长效药剂,酰胺类农药是满足这一条件的新一代农药。3种酰胺类农药试验结果,在单季稻孕穗期防治稻纵卷叶螟,20%氟虫双酰胺(WDG)150g/hm2处理速效性与持效性表现最好,药后3d防效达90.3%,药后15d防效高达96.2%;20%氯虫苯甲酰胺(SC)150mL/hm2处理速效性略低于氟虫双酰胺,持效接近,药后3d、15d防效分别达75.2%、91.2%;40%氯虫·噻虫嗪(WDG)120mL/hm2处理速效介于氟虫双酰胺和氯虫苯甲酰胺之间,持效略低于前二者,药后3d、15d防效分别为83.2%、88.3%。对照药剂5%氟虫腈(SC)750mL/hm2和90%杀虫单3000g/hm2处理药后3d、15d的防效均低于上述3种酰胺类新药剂。保叶效果以氯虫苯甲酰胺、氟虫双酰胺处理最高,药后15d保叶率分别为83.6%和85.0%,二者无显著差异,其次为氯虫·噻虫嗪处理为59.6%,3种酰胺类新药剂保叶效果均显著高于对照药剂氟虫腈和杀虫单。结果表明,3种酰胺类农药孕穗期防治稻纵卷叶螟的药效、持效性和保叶效果均高于当前主治药剂氟虫腈、杀虫单,可在生产上推广应用。     

黄皮树果实中的杀蝇活性化合物(英文)

从黄皮树(黄柏.Phellodendron chinense Schneid. )果实中分离到三种异丁基酰胺类化合物。反,反-2.4-N-异丁基十四碳二烯酰胺和反,反-2.4-N-异丁基十五碳二烯酰胺对家蝇(Musca domestica)具有灭杀活性,而反,反,顺-2.4.8-N-异丁基十四碳三烯酰胺则无活性。     

棒状杆菌腈水合酶的形成条件

本文研究了棒状杆菌(cORYNEBACTERIUM)ZBB-2l腈水合酶形成的最适条件。在培养基中加入Fe2+、维生素B1和L-谷氨酸等,并以n-丁腈做诱导物,可明显促进该菌腈水合酶的生物合成。ZBB-21菌在选定的培养基中,于28℃培养64小时,其腈水合酶比活力可达83．1u／mg,而酰胺酶的比活力只有1．1u／mg。腈水合酶比活力比以前报道的提高9倍。     

酰胺酶高通量筛选方法研究进展

酰胺酶是一种合成手性羧酸和酰胺衍生物的重要工具酶,在不对称合成中具有巨大应用潜力.传统的色谱分析方法通过检测底物及相应的产物去测定酰胺酶活性及立体选择性,十分费时费力.根据显色法、荧光法、NMR等原理,较为全面地综述了近年来国内外发展起来的高通量酰胺酶筛选方法.为酰胺酶筛选中筛选效率低、可靠性差等难题提供借鉴,也可为其他水解酶筛选模型的建立提供思路.     

生物催化中酰胺酶立体选择性的影响因素

立体选择性酰胺酶是一种重要的手性合成工具酶,在制备手性羧酸及其衍生物方面具有广阔的应用前景,日益受到重视。在酰胺酶的应用中,其立体选择性影响巨大。从底物、反应温度、pH、添加共溶剂和微生物来源5个方面综述了其对酰胺酶立体选择性的影响,对提高酰胺酶的立体选择性,扩大其在制备光学活性化合物领域的应用具有重要的意义。     

高CO2浓度下西花蓟马和花蓟马对虫螨腈和唑虫酰胺的响应比较

【目的】比较不同CO2浓度下虫螨腈和唑虫酰胺对西花蓟马Frankliniella occidentalis和花蓟马F. intonsa成虫的毒力以及体内保护酶和解毒酶等酶活性的影响,对未来高CO₂浓度下进一步研究蓟马对虫螨腈和唑虫酰胺的抗性管理具有一定的指导意义,以便及时做出害虫管理策略的调整。【方法】采用浸渍法测定正常CO₂浓度(400 μL/L)和高CO₂浓度(800 μL/L)环境下虫螨腈和唑虫酰胺对两种蓟马成虫的毒力［致死中浓度(LC₅₀值)和亚致死浓度(LC₂₅值)］;通过酶活性分析测定这两种CO₂浓度下LC₂₅浓度虫螨腈和唑虫酰胺处理48 h后这两种蓟马成虫体内保护酶［超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)、过氧化物酶(peroxidase, POD)和过氧化氢酶(catalase, CAT)］,解毒酶［羧酸酯酶(carboxylesterase, CarE)、谷胱甘肽S-转移酶(glutathione S-transferase, GST)和细胞色素P450(cytochrome P450 enzyme system, CYP450)］以及乙酰胆碱酯酶(AChE)的活性。【结果】800 μL/LCO₂下虫螨腈在48 h内对西花蓟马和花蓟马成虫的LC50值分别为1.33和0.37 mg/L,分别是400 μL/LCO₂下的0.68和0.66倍; LC₂₅值分别为0.60和0.24 mg/L, 分别为400 μL/L CO₂下的0.61和0.83倍。800 μL/L CO₂下唑虫酰胺在48 h内对西花蓟马和花蓟马成虫的LC₅₀值分别为1 002.64和247.66 mg/L,分别是400 μL/L CO₂下的0.98和0.78倍; LC₂₅值分别为368.77和146.10 mg/L, 分别是400 μL/LCO₂下的2.44和1.21倍。在800 μL/L CO₂下,LC₂₅浓度虫螨腈和唑虫酰胺处理48 h后两种蓟马成虫体内测试的各种酶活性(CYP450除外)均高于400 μL/L CO₂下的;两个CO₂浓度下西花蓟马成虫体内SOD, POD,CAT以及AChE活性均显著高于花蓟马成虫体内的相应酶活性。两个CO₂浓度下,经LC₂₅浓度唑虫酰胺处理后,两种蓟马成虫体内的3种保护酶活性(400 μL/L CO2下花蓟马SOD活性除外)均显著高于对照(含0.1%吐温-80的蒸馏水处理),且800 μL/L CO₂下西花蓟马成虫体内SOD和CAT活性均最高,分别为39.74±1.59和37.93±1.31 U/mg pro。两个CO₂浓度下,LC₂₅浓度虫螨腈和唑虫酰胺处理48 h后,西花蓟马成虫体内CarE活性较对照显著降低,而花蓟马成虫体内CarE活性高于对照,其中,经唑虫酰胺处理后达到显著差异;同时两种蓟马成虫体内AChE活性较对照均显著提高。【结论】高CO₂浓度增强了杀虫剂对西花蓟马和花蓟马的毒杀效果,花蓟马对这两种杀虫剂的敏感性强于西花蓟马,且西花蓟马对这两种杀虫剂的适应能力强于花蓟马。     

腈水合酶的稳定性改造研究进展

腈水合酶(nitrile hydratase,NHase,EC 4.2.1.84)是一种金属酶,能催化腈类物质转化为相应的酰胺类物质,广泛应用于高附加值酰胺类化合物的生产。但由于NHase较差的稳定性,在催化反应过程中受到温度、产物浓度等影响而逐渐失活,这严重影响了NHase的工业化应用。近年来,针对这个问题,研究者通过酶分子改造,在NHase的稳定性提高方面取得了一定进展。本文中,笔者主要对近年来提高NHase稳定性的分子改造方面取得的进展进行总结,包括基于生物信息学解析的盐桥增设、自由能降低、同源片段重组和基因融合等策略。这些成果不仅推动了生物催化法生产酰胺类化合物的发展,还将为NHase蛋白质改造工程提供理论支持。     

黄皮树果实中的酰胺类化合物

黄皮树（ＰｈｅｌｌｏｄｅｎｄｒｏｎｃｈｉｎｅｎｓｅＳｃｈｎｅｉｄ．）属芸香科黄檗属植物,树皮为中药黄柏。我们曾从其树皮中提取到数种三萜类的昆虫拒食物质［１］,继而从其干果中分离到数种拒食物质［２］。本文报道从干果中分离到的酰胺类化合物,它们是：反,反－２,４－Ｎ－异丁基十四碳二烯酰胺（１）,反,反,顺－２,４,８－Ｎ－异丁基十四碳三烯酰胺（２）,反,反－２,４－Ｎ－异丁基十五碳二烯酰胺（３）和Ｎ－ｍｅｔｈｙｌｆｌｉｎｄｅｒｓｉｎｅ（４）。其中,反,反,顺－２,４,８－Ｎ－异丁基十四碳三烯酰胺是一…