磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶和磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶介导的草酰乙酸回补途径对谷氨酸棒杆菌V1氨基酸代谢的影响

【目的】谷氨酸棒杆菌是工业生产氨基酸的主要菌株,以缬氨酸高产菌株谷氨酸棒杆菌V1为研究对象,探讨磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)和磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶(PCK)介导的草酰乙酸回补途径对菌株生理特性以及主要氨基酸代谢流量的影响。【方法】通过基因工程手段,在谷氨酸棒杆菌V1中过表达pepc(编码PEPC)和pck(编码PCK),比较重组菌与出发菌关键酶活性、发酵特性以及主要氨基酸积累量变化。【结果】构建两株重组菌V1-pepc(强化草酰乙酸回补途径)和V1-pck(弱化草酰乙酸回补途径),重组菌生长均较出发菌延缓,总生物量、葡萄糖和硫酸铵消耗基本不变;过表达pck,PCK活性提高22.8%,丙氨酸、缬氨酸、谷氨酸、精氨酸积累量分别提高了11.8%、17.2%、27.8%和19.5%;过表达pepc,PEPC活性提高27.5%,同时PC活性降低12.9%,天冬氨酸族和谷氨酸族氨基酸的整体流量变化不大,丙氨酸族氨基酸的整体流量降低了14.7%。【结论】丙氨酸族氨基酸受此回补途径影响较大,天冬氨酸族氨基酸受此影响较小。     

磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶的分子结构研究进展

磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)广泛存在于高等植物、藻类及大多数细菌中,催化C4光合作用固定CO2的第一步反应。在过去的10年中关于PEPC分子的一级结构研究已取得显著的进展,最近,通过X-射线衍射分析阐明了大肠杆菌和玉米C4型PEPC分子的三维结构,就这些研究进展进行总结。     

光/暗对高粱叶片磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶基因表达的调节

高粱幼苗黄化叶片经照光转绿后,其PEP-Case活性提高4～15倍,mRNA含量提高了1.03倍,并测定出PEPCase mRNA的分子量为3.4kb。以等量的总RNA及mRNA进行体外翻译,发现转绿后PEPCase专一性翻译活性提高了51％～53％。这表明光照可以在转录水平上调节PEP-Case的基因表达。     

磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶基因的敲除对于谷氨酸棒杆菌V1生理代谢的影响

【目的】L-缬氨酸生物合成的前体物质是丙酮酸。为了增加磷酸烯醇式丙酮酸向丙酮酸的代谢流向,优化L-缬氨酸前体物质的供应,以一株积累L-缬氨酸的谷氨酸棒杆菌V1(Corynebacterium glutamicum V1)为对象,构建磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)基因敲除的重组菌株C.glutamicum V1-Δpepc,并研究pepc敲除后菌株生理特性的改变。【方法】运用交叉PCR方法得到pepc基因内部缺失的同源片段Δpepc,并构建敲除质粒pK18mobsacB-Δpepc。利用同源重组技术获得pepc基因缺陷突变株C.glutamicum V1-Δpepc。采用摇瓶发酵对C.glutamicum V1-Δpepc进行发酵特性的研究。对谷氨酸棒杆菌模式菌株C.glutamicum ATCC 13032、出发菌株C.glutamicum V1和敲除菌株C.glu-tamicum V1-Δpepc的丙酮酸激酶(Pyruvate kinase,PK)、丙酮酸脱氢酶(Pyruvate dehydro-genase,PDH)、丙酮酸羧化酶(Pyruvate carboxylase,PC)分别进行测定和分析。【结果】PCR验证以及PEPC酶活测定都表明筛选到pepc缺陷的突变菌株C.glutamicum V1-Δpepc,摇瓶发酵结果表明,突变菌株C.glutamicum V1-Δpepc不再积累L-缬氨酸而是积累L-精氨酸达到7.48 g/L。酶活测定结果表明出发菌株的PDH和PC酶活均低于模式菌株C.glu-tamicum ATCC13032和重组菌株C.glutamicum V1-Δpepc,出发菌株的PK与PEPC酶活与模式菌株没有较大的差异。【结论】研究表明,通过切断PEPC参与的三羧酸循环的回补途径,增加磷酸烯醇式丙酮酸向丙酮酸的流向使丙酮酸向TCA循环的流量增加,精氨酸的累积量提高。同时,以丙酮酸为前体的L-缬氨酸和丙氨酸的积累量降低。     

磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶cDNA在T7 RNA多聚酶/启动子系统中专一性表达的研究

用PT7和pGP1—2质粒偶联表达系统,通过温度诱导(30～42℃),使温度敏感基因CI875失活;加入利福霉素选择性抑制E.coliRNA多聚酶的表达,从而使外源PEP羧化酶cDNA得到专一性的表达。产物经SDS—PAGE和Wesern杂交分析,表明该系统表达出两条PEP羧化酶带,分子量分别是78kD和80kD。     

运用CRISPR/Cas系统敲除大肠杆菌磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶基因及其对脂肪酸代谢的影响

【目的】CRISPR/Cas是目前基因编辑的一个重要的新兴技术,拟通过该技术,对大肠杆菌进行快速、高效的基因编辑,获取脂肪酸代谢工程菌。【方法】利用一个二元载体构建出CRISPR/Cas偶联λ-Red重组酶的系统,重叠PCR扩增出敲除的Donor,最后用电转的方式对Escherichia coli MG1655脂肪酸代谢相关基因进行快速编辑。同时,采用气相色谱-质谱(GC-MS)对脂肪酸进行定性及定量分析。【结果】获得了大肠杆菌ΔPEPC(partial)、ΔPEPC、ΔPEPC(partial)-ΔFad D、ΔPEPC-ΔFad D以及ΔFad D突变体菌株。各缺失体菌株脂肪酸含量均比野生型要高,最高的增长了3.7%,但是敲除ppc获得的脂肪酸增长量并没有预期的高。同时在脂肪酸组成上,各菌株均含有11:0、12:0、13:0、14:0、15:0、16:0、17:1、17:0、18:0,并且16:0,17:0,18:0占主要组成部分。【结论】运用该技术可以快速、高效地对大肠杆菌基因进行编辑,是大肠杆菌工程菌株构建的一个新思路,对其他工程菌的构建提供了一定的理论基础。     

小檗碱对2型糖尿病中国地鼠肝脏葡萄糖激酶、葡萄糖-6-磷酸酶和磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶mRNA表达的影响

目的研究小檗碱对2型糖尿病中国地鼠肝脏葡萄糖激酶（GcK）、葡萄糖-6-磷酸酶（G6P）和磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶（PEPCK）mRNA表达的影响,探讨小檗碱影响糖代谢的分子机制。方法以高脂高热量饲料喂养结合腹腔注射小剂量链脲佐菌素（STZ）的方法制作2型糖尿病中国地鼠模型,成模后随机分成模型组、小檗碱组、二甲双胍组,各药干预9周。同时设立对照组。观察小檗碱疗效及对肝脏GcK、G6P、PEPCK mRNA表达的影响。结果与模型组相比,小檗碱增强胰岛素敏感性,降低血糖血脂,增高肝脏GcK的mRNA表达,降低肝脏G6P、PEPCK mRNA的表达。结论小檗碱降低2型糖尿病血糖的作用机制可能与提高肝脏GcK mRNA的表达和降低G6P、PEPCK mRNA的表达有关。     

2型糖尿病患者血清三叶因子3、磷酸酪氨酸衔接蛋白1水平与肾功能及炎症反应的关系研究

目的:探讨2型糖尿病(T2DM)患者血清三叶因子3(TFF3)、磷酸酪氨酸衔接蛋白1(APPL1)水平,并分析其与肾功能及炎症反应之间的关系。方法:选择2017年1月至2019年1月期间我院收治的T2DM患者168例,根据尿白蛋白/肌酐比率(UACR)将患者分为正常白蛋白尿组(UACR30 mg/g,n=79)、微量白蛋白尿组(30 mg/g≤UACR≤300 mg/g,n=65)和大量白蛋白尿组(UACR300 mg/g,n=24),另选择同期行体检的健康志愿者57例作为对照组。对比四组受试者血清TFF3、APPL1水平、肾功能指标[血尿素(UREA)、血肌酐(Scr)、胱抑素C(Cys C)和肾小球滤过率(GFR)]及炎症指标[肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、白细胞介素-6(IL-6)、白细胞介素-10(IL-10)及单核细胞趋化因子1(MCP-1)]变化,Pearson相关分析血清TFF3、APPL1水平与肾功能指标及炎症因子的相关性。结果:四组受试者血清TFF3、APPL1、肾功能指标、TNF-α、IL-6及MCP-1之间的差异具有统计学意义(P0.05);与对照组相比,T2DM患者血清TFF3、APPL1、UREA、Scr、Cys C、TNF-α、IL-6及MCP-1水平均明显升高,而GFR显著下降,且差异均具有统计学意义(PP0.05);不同UACR水平的T2DM患者血清TFF3、APPL1、肾功能指标、TNF-α、IL-6及MCP-1之间的差异具有统计学意义(P0.05);Pearson相关分析结果显示,T2DM患者血清TFF3、APPL1分别与UREA、Scr、Cys C、TNF-α、IL-6、MCP-1呈正相关(P0.05),与GFR呈负相关(P0.05),但是与IL-10无相关性(P0.05)。结论:血清TFF3和APPL1可能通过影响肾功能及炎症反应而影响T2DM的发生及发展,可能作为T2DM临床诊断的生物学指标,为T2DM的治疗提供新靶点。     

2型糖尿病肾病患者血清GDF-15、sVCAM-1、YKL-40、α-klotho蛋白水平与糖脂代谢、胰岛素抵抗及肾功能的相关性分析

摘要 目的：探讨2型糖尿病（T2DM）肾病患者血清可溶性血管细胞黏附分子-1（sVCAM-1）、生长分化因子 - 15（GDF-15）、α-klotho蛋白、几丁质酶3样蛋白1（YKL-40）水平与糖脂代谢、胰岛素抵抗及肾功能的关系。方法：选取2017年2月~2020年5月期间我院收治的T2DM患者80例,将T2DM患者根据有无糖尿病肾病分为T2DM无肾病组（n=43）、T2DM肾病组（n=37）。并选取同期于我院体检的健康志愿者50例作为对照组。检测所有受试者的血脂指标：总胆固醇（TC）、高密度脂蛋白（HDL）、甘油三酯（TG）、低密度脂蛋白（LDL）,肾功能指标：尿素氮（BUN）、肌酐（Scr）,血糖指标：糖化血红蛋白（HbA1c）、空腹血糖（FPG）,胰岛素抵抗指标：稳态模型-胰岛素抵抗指数（HOMA-IR）,GDF-15、sVCAM-1、α-klotho蛋白、YKL-40水平。分析血清GDF-15、sVCAM-1、YKL-40、α-klotho蛋白水平与血糖指标、血脂指标、胰岛素抵抗指标 、肾功能指标的相关性。结果：T2DM肾病组GDF-15、sVCAM-1、YKL-40较对照组、T2DM无肾病组高（P<0.05）,T2DM肾病组α-klotho蛋白低于T2DM无肾病组、对照组（P<0.05）。T2DM肾病组、T2DM无肾病组TC、TG、LDL、BUN、HOMA-IR、Scr、FPG、HbA1c水平较对照组高,且T2DM肾病组高于T2DM无肾病组（P<0.05）,T2DM肾病组、T2DM无肾病组HDL水平低于对照组,且T2DM肾病组低于T2DM无肾病组（P<0.05）。Pearson相关性分析结果显示,GDF-15、sVCAM-1、YKL-40与TC、TG、LDL、BUN、Scr、FPG、HbA1c、HOMA-IR均呈正相关,而与HDL呈负相关（P<0.05）,α-klotho蛋白与TC、TG、LDL、BUN、Scr、FPG、HbA1c、HOMA-IR均呈负相关,而与HDL呈正相关（P<0.05）。结论：GDF-15、sVCAM-1、YKL-40、α-klotho蛋白在T2DM肾病患者血清中异常表达,可能参与该疾病的发生、发展。     

Hepatitis C virus core protein regulates NANOG expression via the stat3 pathway

HCV Core plays a role in the development of hepatocellular carcinoma. Aberrant expression of NANOG has been observed in many types of human malignancies. However, relationship between Core and NANOG has not been clarified. In this study, we found that Core is capable of up-regulating NANOG expression. Core-induced NANOG expression was accompanied by enforced expression of phosphorylated stat3 protein and was attenuated by inhibition of stat3 phosphorylation. ChIP showed that phosphorylated stat3 directly binds to the NANOG promoter. Core-induced NANOG expression resulted in enhanced cell growth and cell cycle progression. Knockdown of NANOG blocked the cell cycle at the G0/G1 phases and inhibited the cyclin D1 expression. Our findings provide a new insight into the mechanism of hepatocarcinogenesis by HCV infection.     

Analysis of PGC-1alpha variants Gly482Ser and Thr612Met concerning their PPARgamma2-coactivation function

Based on protein sequence homology searches, we found a conserved open reading frame within the genome of several human pathogenic bacteria showing a resemblance to the mammalian TIR domain. We cloned, expressed, and characterized the corresponding gene product from Paracoccus denitrificans using several biophysical techniques. The protein consists of two independently folded domains. As predicted from the amino acid sequence and experimentally confirmed here, the N-terminal domain consists of a alpha-helical coiled-coil. The NMR data indicates that the C-terminal TIR-like domain folds into a compact protein. Finally, using GST pull-down experiments, we show that the bacteria TIR-like domain binds to the mammalian receptor (TLR4) and adaptor (MyD88) TIR domains. We postulate that prokaryotic pathogens utilize the TIR-like proteins to interfere with the innate immune response of the mammalian host so that the bacterial infection can progress undetected.     

Hepatitis C virus core protein upregulates serine phosphorylation of insulin receptor substrate-1 and impairs the downstream akt/protein kinase B signaling pathway for insulin resistance

Chronic hepatitis C virus (HCV) infection has a significantly increased prevalence of type 2 diabetes mellitus (T2DM). Insulin resistance is a critical component of T2DM pathogenesis. Several mechanisms are likely to be involved in the pathogenesis of HCV-related insulin resistance. Since we and others have previously observed that HCV core protein activates c-Jun N-terminal kinase (JNK) and mitogen-activated protein kinase, we examined the contribution of these pathways to insulin resistance in hepatocytes. Our experimental findings suggest that HCV core protein alone or in the presence of other viral proteins increases Ser(312) phosphorylation of the insulin receptor substrate-1 (IRS-1). Hepatocytes infected with cell culture-grown HCV genotype 1a or 2a displayed a significant increase in the Ser(473) phosphorylation status of the Ser/Thr kinase protein kinase B (Akt/PKB), while Thr(308) phosphorylation was not significantly altered. HCV core protein-mediated Ser(312) phosphorylation of IRS-1 was inhibited by JNK (SP600125) and phosphatidylinositol-3 kinase (LY294002) inhibitors. A functional assay also suggested that hepatocytes expressing HCV core protein alone or infected with cell culture-grown HCV exhibited a suppression of 2-deoxy-d-[(3)H]glucose uptake. Inhibition of the JNK signaling pathway significantly restored glucose uptake despite HCV core expression in hepatocytes. Taken together, our results demonstrated that HCV core protein increases IRS-1 phosphorylation at Ser(312) which may contribute in part to the mechanism of insulin resistance.