嗜盐菌中甘氨酸甜菜碱的合成途径及其生物学功能

在嗜盐菌长期的盐适应或短期的盐胁迫过程中,甘氨酸甜菜碱(又名三甲基甘氨酸,N,N,N-trimethylglycine)发挥着极为重要的作用。甘氨酸甜菜碱在嗜盐菌中的生物合成有2种途径:胆碱氧化途径和甘氨酸甲基化途径。前者以胆碱为底物,由胆碱脱氢酶(cholinedehydrogenase,BetA)和甜菜碱乙醛脱氢酶(betaine aldehyde dehydrogenase,BetB)经2次氧化生成甜菜碱;后者以甘氨酸作为底物,由甘氨酸肌醇甲基转移酶(glycine sarcosine N-methyltransferase,GSMT)和肌氨酸二甲基甘氨酸甲基转移酶(sarcosine dimethylglycine N-methyltransferase,SDMT)经3次N-甲基化生成甜菜碱。目前在JGI-IMG和EZBioCloud数据库中公布了134株嗜盐菌标准菌株的全基因组序列。其中,约56.0%的嗜盐细菌和约39.6%的嗜盐古菌拥有胆碱氧化途径所需的2个基因;约9.7%的嗜盐细菌和约0.7%的嗜盐古菌携带甲基化途径所需的2个基因。其中,8株嗜盐细菌同时拥有胆碱氧化途径和甘氨酸甲基化途径所需的全部基因。甘氨酸甜菜碱生物合成基因在典型微生物菌株或经济作物中的表达可以提高其耐盐抗逆能力,这种独特的优势已经引起科学家们强烈的兴趣,相信未来,嗜盐菌中甘氨酸甜菜碱生物合成领域内的科学理论和技术应用会有重大的突破。     

游离氨基酸和甜菜碱类在海产海绵细胞内渗透压调节中的作用

本文分析了海绵纲中六种海产海绵体内所含的游离氨基酸和甜菜碱类,并研究了两种生活在潮间地带的海绵在低或高渗条件下所含成分浓度的变化。研究发现,在海绵体内富含游离氨基酸和甜菜碱类,其中以高含量的甘氨酸为特点。环甜菜碱的含量如龙虾肌碱和N-甲基烟酸内盐高于ω-甜菜碱如甜菜碱、β-丙氨酸甜菜碱和三甲铵丁内酯,其中N-甲基烟酸内盐在海绵Halichondria japonica中含量最高。虽然两种潮间地带海绵中游离氨基酸和甜菜碱类的浓度随盐度变化而波动,但这些成分总的变化是由于甘氨酸的作用。     

N,N,N-三甲基壳聚糖甲基硫酸盐的合成及理化性质的测定

壳聚糖与甲醛、甲酸反应得到N,N-二甲基壳聚糖,然后以硫酸二甲酯为季铵化试剂反应得到N,N,N-三甲基壳聚糖甲基硫酸盐(TMCMS),用IR1、H NMR和元素分析对其结构进行了表征。元素分析结果表明其季铵化度为74.6%,差示扫描量热法和热重分析法结果表明其热稳定性比壳聚糖差,但其水溶性明显优于壳聚糖,25℃时在水中的溶解度可达20 mg/mL,浓度为2 mg/mL时在pH 3～12范围内无沉淀产生。     

壳聚糖季铵盐合成及其抗氧化性能研究

通过Eschweiler Clarke反应得到N,N-二甲基壳聚糖中间体。然后与碘甲烷反应生成水溶性的壳聚糖季铵盐:N,N,N-三甲基壳聚糖碘化铵(TMCI)。检测三种不同取代度的季铵盐产品对羟基自由基(.OH)、超氧自由基(O2-.)的清除率。结果发现:取代度为33.9%时,对.OH的最大清除率为40.2%,对O2-.的最大抑制率为65.6%。并且季铵盐产品对两种自由基的清除率都随着取代度的增大而减小,取代度为80.3%的产品对这两种自由基几乎无清除作用。     

衍生合成七种氮杂糖成分及其抑制α-葡萄糖苷酶构效关系分析

以白树(Suregada glomerulata)中分离得到的五个氮杂糖成分为底物,在其N上衍生合成,分析N上衍生基团对α-葡萄糖苷酶抑制活性的影响。分别合成了N-甲基化、N,N-二甲基化、N-丁基化和N-氧化衍生物,体外测试化合物的α-葡萄糖苷酶抑制活性。合成了7个未见文献报道的目标化合物,结构经1HNMR、13CNMR和MS确证。初步药理结果显示,所有衍生物均未见增强α-葡萄糖苷酶抑制活性。N-取代基对活性的影响较大;化合物5属于N,N-二取代衍生物,仍具有一定的α-葡萄糖苷酶抑制活性,值得进一步研究。     

含硫香料——硫代芳樟醇及其衍生物的合成研究

本文对香叶醇转化为硫代芳樟醇(4)及其衍生物的合成方法进行了研究。香叶醇与N,N-二甲基琉代氨基甲酰氯反应生成N,N—二甲基琉代氨基甲酸-O-香叶基酯(5),(5)通过[3,3]-σ迁移反应转变成N,N-二甲基硫代氨基甲酸-S-芳樟基酯(6),(6)进一步还原得到硫代芳樟醇(4)。(4)转变成衍生物硫代芳樟醇乙酸酯(7a)及芳樟基甲基疏醚(7b)。(4)及(7b)在高度稀释时具有愉快的热带水果香味。     

小分子免疫调节剂 L—2—(3—羟基—4—羟甲基苯基)—甘氨酸前体物 DL—2—(3—羟基—4—羟甲基苯基)—N—乙酰基甘氨酸的合成

本文通过对小分子免疲调节剂L—2—(3—羟基—4—羟甲基苯基)—甘氨酸(英文名:Forphenicinol)前体物DL—2—(3—羟基—4—羟甲基苯基)—N—乙酰基甘氨酸的合成方法研究,探索了终产物Forphenicinol 的合成路线及实验方法、并通过对各步产物之红外光谱分析,确证各步产物之主要特征吸收峰,为今后的合成工作打下良好之基础、     

安普霉素的生物合成:辛二糖C7′-N上甲基的甘氨酸来源

安普霉素是一类结构特殊的氨基糖苷类抗生素,其分子中含一个稀有的辛二糖结构单元.迄今为止,尚无关于安普霉素生物合成途径及其前体化合物的完整报道.研究发现,向发酵培养基中添加甘氨酸和丝氨酸均可以出现在菌体生长保持基本不变的情况下促进抗生素产量的现象,表明甘氨酸和/或丝氨酸可能参与了安普霉素的合成.[2-13C]甘氨酸示踪实验的核磁共振(NMR)检测结果表明,甘氨酸专一地掺入安普霉素辛二糖环C7′-N甲基.同时发现,菌体胞内的S腺苷甲硫氨酸(SAM)水平上升与外加甘氨酸的量呈正比,但是甲硫氨酸的加入会抑制安普霉素的合成.据报道,甲硫氨酸对结构中含有甲基取代基的抗生素,如对rapamycin的生物合成中转甲基过程有抑制作用.由此推测,尽管甲硫氨酸本身对抗生素产量呈抑制作用,甘氨酸仍然可能通过甲硫氨酸循环提供甲基.此外,[2-13C,15N]丝氨酸的示踪实验结果表明丝氨酸也可能作为安普霉素的限制性前体物参与了NH2的合成.     

高分辨电泳分离短串联重复序列DNA片段

采用多相缓冲系统,在成层胶T＝5%,C＝2.6%, 分离胶T＝8%,C＝5%的条件下用聚丙烯酰胺凝胶电泳对人类短串联重复序列(STR)DNA片段进行分离.其中,成层胶内主要缓冲成分为2-二羟乙基亚胺-三羟甲基甲烷(Bistris)、H₂SO₄及N、N-2(羟乙基)甘氨酸(Bicine) ; 而分离胶以Tris、H₂SO₄及2-二羟乙基亚胺-三羟甲基甲烷(Bistris)为主,构成多相缓冲系统.DNA片段在成层胶中被有效地压缩, 在分离胶内又可完全解压缩,使其按片段大小分离;从而达到提高分辨率的目的.     

多核苷酸合成的研究 Ⅺ.酵母丙氨酸转移核糖核酸5′-端半分子中含N,N-二甲基鸟苷的四核苷三磷酸(CpGpCpm_2~2G)的合成

(1)参照已报道方法,从鸟苷合成了N,N-二甲基鸟苷(m_2~2G)。(2)N、2′、5′-O-三苯甲酰胞苷酸[_(Bz)C~(Bz)(OB_z)p],与2′、3′-O-二乙酰基-N,N-二甲基鸟苷[m_2~2(OAc)_2]经DCC缩合,脱去保护基后可分离出胞苷酰-(3′→5′)-N,N-二甲基鸟苷(Cpm_2~2G)。(3)_(Bz)C~(Bz)(OBz)p与N-二甲基氨基甲叉鸟苷酸(G_P~(DMM)),用DCC缩合,脱保护基后可得到胞苷酰-(3′→5′)-鸟苷-2′,3′-环状磷酸(CpG>p)。(4)用RNase N_1(E.C.2.7.7.26)催化CpG>p与Cpm_2~2G反应生成26%产率的CpGpCpm_2~2G。经纯化后产物不含酶,用RNase N_1水解得到等克分子的CpGp CpG>p和Cpm_2~2G,碱解可分离出Cp(2′ 3′),Gp(2′ 3′)及m_2~2G,克分子比为2.07:1.0:1.1。     

植物丝氨酸羟甲基转移酶基因研究进展

丝氨酸羟甲基转移酶(SHMT)是一个含有磷酸吡哆醛(PLP)的四聚体的蛋白质,在亚甲基四氢叶酸(CH2-THF)存在时催化丝氨酸和四氢叶酸生成甘氨酸和N5,N10-甲基四氢叶酸的可逆反应.SHMT在高等植物的一碳代谢和光呼吸中起着非常重要的作用,最近随着植物SHMT纯化技术的进步和重要模式植物基因组测序的完工,使很多植物SHMT基因被克隆出来,并对它们的结构和功能及表达调控进行研究.     

安普霉素的生物合成: 辛二糖C7′-N上甲基的甘氨酸来源

安普霉素是一类结构特殊的氨基糖苷类抗生素, 其分子中含一个稀有的辛二糖结构单元. 迄今为止, 尚无关于安普霉素生物合成途径及其前体化合物的完整报道. 研究发现, 向发酵培养基中添加甘氨酸和丝氨酸均可以出现在菌体生长保持基本不变的情况下促进抗生素产量的现象, 表明甘氨酸和/或丝氨酸可能参与了安普霉素的合成. [2-¹³C]甘氨酸示踪实验的核磁共振(NMR)检测结果表明, 甘氨酸专一地掺入安普霉素辛二糖环C7′-N甲基. 同时发现, 菌体胞内的S腺苷甲硫氨酸(SAM)水平上升与外加甘氨酸的量呈正比, 但是甲硫氨酸的加入会抑制安普霉素的合成. 据报道, 甲硫氨酸对结构中含有甲基取代基的抗生素, 如对rapamycin的 生物合成中转甲基过程有抑制作用. 由此推测, 尽管甲硫氨酸本身对抗生素产量呈抑制作用, 甘氨酸仍然可能通过甲硫氨酸循环提供甲基. 此外, [2-¹³C,¹⁵N]丝氨酸的示踪实验结果表明丝氨酸也可能作为安普霉素的限制性前体物参与了NH₂的合成.     

多核苷酸合成的研究 Ⅺ.酵母丙氨酸转移核糖核酸5′-端半分子中含N,N-二甲基鸟苷的四核苷三磷酸(CpGpCpm_2~2G)的合成

(1)参照已报道方法,从鸟苷合成了N,N-二甲基鸟苷(m_2~2G)。(2)N、2′、5′-O-三苯甲酰胞苷酸[_(Bz)C~(Bz)(OBz)p],与2′、3′-O-二乙酰基-N,N-二甲基鸟苷[m_2~2G(OAc)_2]经DCC 缩合,脱去保护基后可分离出胞苷酰-(3′→5′)-N,N-二甲基鸟苷(Cpm_2~2G)。(3)_(Bz)C~(Bz)(OBz)p 与N-二甲基氨基甲叉鸟苷酸(G_p~(DMM)),用DCC 缩合,脱保护基后可得到胞苷酰-(3′→5′)-鸟苷-2′,3′-环状磷酸(CpG>p)。(4)用RNase N_1(E.C.2.7.7.26)催化CpG>p 与Cpm_2~2G 反应生成26%产率的CpGpCpm_2~2G。经纯化后产物不含酶,用RNasc N_1水解得到等克分子的CpGp CpG>p 和Cpm_2~2G,碱解可分离出Cp(2′ 3′),Gp(2′ 3′)及m_2~2G,克分子比为2.07:1.0:1.1。     

亲和色谱和反相高效液相色谱测定菠菜和拟南芥中四氢叶酸代谢物及叶酸的含量(英文)

植物中来源于甘氨酸和丝氨酸的一碳单位转移给四氢叶酸用于四氢叶酸代谢物的生物合成.由于含量低、成份复杂以及稳定性差,植物组织中四氢叶酸代谢物和叶酸的定量分析一度是一个挑战性很强的课题.本研究旨在建立一种可靠方法测定对甲基基团要求不同的植物(例如累积甘氨酸甜菜碱的菠菜与不累积甘氨酸甜菜碱的拟南芥)中四氢叶酸代谢物和叶酸的含量,用于研究这些植物中通过叶酸途径的一碳单位通量.菠菜和拟南芥叶片在金色荧光灯下加液氮研磨,加入大鼠血浆轭合酶粗提物处理,提取物经叶酸结合蛋白琼脂糖亲和色谱柱纯化,用附有荧光和紫外检测器的高效液相色谱仪分离并测定四氢叶酸代谢物和叶酸的含量.菠菜和拟南芥叶片中单谷氨酸型N5-甲基四氢叶酸含量分别是252ng/g和64ng/g,而总N5-甲基四氢叶酸的含量分别是370ng/g和199ng/g.两种植物均检测到少量的四氢叶酸和N5-醛基四氢叶酸,但只在拟南芥叶片而非菠菜叶片中检测到叶酸.实验结果显示,菠菜中单谷氨酸型和多谷氨酸型N5-甲基四氢叶酸的含量均比拟南芥显著增多.这种样品制备和高效液相色谱方法适于测定植物中四氢叶酸代谢物和叶酸的含量.     

D-丝氨酸在神经元-胶质细胞间通讯的新进展

D-丝氨酸(D-Ser)是一种重要的胶质细胞递质,也是N-甲基-D-天冬氨酸(NMDA)受体NR1亚基上"甘氨酸位点"的主要内源性配体,具有比甘氨酸更高的结合效能.D-Ser在体内主要由丝氨酸消旋酶将L-丝氨酸消旋而来,受多种因素调控,在中枢神经系统参与调节突触可塑性、感觉信息传递、神经发育及神经兴奋性毒性等生理及病理过程,并成为阿尔采末病(AD)等神经系统疾病新的治疗靶点.本文对D-Ser在中枢神经系统的产生、代谢、生理及病理作用的研究予以综述.     

两种化学诱变剂对酵母菌的诱变效应

在基因克隆和原生质体融合等新技术的立 用中,首先必须有带不同遗传标记的实验菌株, 因此诱变研究在基础理论研究和生产实践中都 具有重要作用。 国内对酵母菌的诱变研究,主要应用UV, 亚硝酸等物化因子‘2131。关于硫酸二乙醋和N- 甲基一N‘一硝基一N一亚硝基孤对酵母菌的诱变研 究,尚未见报道。本文报道硫酸二乙醋和N一甲 基一N’一硝基一N-亚硝基狐对酵母菌的诱变效应。     

甜味剂L-天冬氨酰-D,L-氨基丙二酸甲基葑基双酯的合成及其代谢的研究

N-苄氧羰基-β-苄基L-天冬氨酸和N-苄氧羰基-D,L-氨基丙二酸甲基葑基双酯用混合酸酐法缩合成保护的二肽,经钯黑脱保护基后得L-天冬氨酰-D,L-氨基丙二酸甲基葑基双酯,这个二肽的甜度高、甜质好、无苦后味。通过大白鼠的组织(脑、心、肾、脾、胰、胃、肠、肝)匀浆对此二肽甜味剂的分解代谢的研究说明,它能分解成为L-天冬氨酸、甘氨酸及葑醇,并通过体内代谢又可成为谷氨酸和丙氨酸等一般的氨基酸。因而,极其可能作为一个有实用价值而无毒性的甜味剂,应用于糖尿病、肥胖病等患者以及其他方面。     

NMDA受体靶向拮抗剂的研究进展

N-甲基-D-天冬氨酸受体(N-methyl-D-aspartate receptor,NMDAR)是中枢神经系统兴奋性氨基酸-谷氨酸的重要受体,被激活后产生一种缓慢而持久的兴奋性反应,对神经元突触传递、神经系统发育具有重要作用。在病理状态下,可导致NMDAR过度激活,是受体兴奋毒性的重要发病机制。受体的拮抗剂包括离子通道孔拮抗剂、NR2B选择性拮抗剂、甘氨酸位点拮抗剂、甘氨酸位点部分激动剂等。NMDAR靶向拮抗剂在减轻兴奋毒性过程中的作用已得到重视,其为预防和减缓神经元的损害提供了新的途径。本文综述了NMDAR靶向拮抗剂的最新研究进展,以期阐明NMDAR拮抗剂的临床应用前景。     

NMDA受体与鸣禽鸣唱学习记忆

N-2-甲基-D-天冬氨酸(N-methy-2-D-asparticacid,NMDA)受体,是一种分布在突触后膜上的离子通道蛋白,受突触电压和神经递质(如谷氨酸、甘氨酸、NMDA等)的双重调控,是参与学习与记忆过程的关键物质.鸣禽的鸣唱是一种习得性行为,是在特定的学习敏感期依赖听觉经验完成的.对近年来鸣禽NMDA受体与鸣禽鸣唱学习的研究进展进行了综述.     

植物磷酸乙醇胺N-甲基转移酶的研究进展

甘氨酸甜菜碱是一种渗透调节物质,能够维持高盐浓度下细胞的渗透平衡和膜的有序性,并有效地稳定酶的结构;胆碱是甘氨酸甜菜碱生物合成的必要前体物质,而磷酸乙醇胺甲基转移酶（phosphoethanolamineN-methyltransferase,PEAMT）作为甲基转移酶,是催化磷酸乙醇胺三次甲基化生成胆碱的限速酶。近年来研究表明磷酸乙醇胺甲基转移酶不仅在植物生长发育过程发挥作用,而且通过参与渗调物质甜菜碱以及胁迫相关第二信使磷脂酸的合成从而使植物对盐胁迫产生应答反应。本文就植物磷酸乙醇胺甲基转移酶的反应作用机理、生物学功能及表达调控机制进行了归纳总结。