渗透压冲击下中度嗜盐菌Halomonas sp. Y四氢嘧啶类相容性溶质的合成与释放

【背景】四氢嘧啶类物质在高温、冷冻和干燥等逆境条件下,对酶、蛋白质、核酸及整个细胞具有良好的保护作用,已经应用于酶制剂、生物医药及护肤品等相关领域。目前此类物质只能依赖中度嗜盐菌采用细菌泌乳工艺进行商业化生产,因此四氢嘧啶类高产菌株及其发酵技术的研究日益受到国内外研究者关注。【目的】分离获得高产合成四氢嘧啶类相容性溶质的中度嗜盐细菌,研究渗透压冲击对其胞内四氢嘧啶合成与释放的影响,探索细菌泌乳法制备四氢嘧啶的可行性。【方法】采用涂布平板法分离中度嗜盐菌,对分离菌株进行形态、生理生化和16S rRNA基因序列分析,鉴定其种属;采用高效液相色谱法(HPLC)和质谱法(MS)分析四氢嘧啶类物质,细菌泌乳法制备四氢嘧啶类物质。【结果】从盐池土样中分离到一株以四氢嘧啶类物质为主要相容性溶质的中度嗜盐菌Y,鉴定为盐单胞菌(Halomonas sp.)Y。盐单胞菌Y能在NaCl质量浓度为10-250 g/L的培养基中生长,最适生长的NaCl浓度为100 g/L;HPLC-MS测试结果证明盐单胞菌Y可同时合成四氢嘧啶和羟基四氢嘧啶2种相容性溶质,在最适生长的盐浓度下其合成量分别达175.5 mg/g和47.9 mg/g;在NaCl质量浓度为0-30 g/L的低渗溶液中胞内四氢嘧啶类物质经5 min即可达到最大释放率,而细菌泌乳工艺中最适合诱导四氢嘧啶释放的低渗溶液为质量浓度为10 g/L的NaCl溶液;采用细菌泌乳工艺制备四氢嘧啶,经连续11轮的高渗/低渗冲击,四氢嘧啶总合成量为6.0 g/L,总释放量为5.7 g/L,平均释放率为64.5%,底物转化率为128.9 mg/g。【结论】盐单胞菌Y是一株较高产合成四氢嘧啶类的中度嗜盐菌,能够耐受反复的渗透压冲击,采用细菌泌乳工艺显著提高了四氢嘧啶的制备效率。     

相容性溶质四氢嘧啶及其羟基化衍生物的研究进展

四氢嘧啶类化合物是嗜盐以及耐盐菌胞内合成的一类能够抵御外界高盐胁迫的相容性溶质,概述了四氢嘧啶及其衍生物的理化特征以及在嗜盐微生物中抵御外界高渗透压的作用机理,主要阐述了四氢嘧啶类相容性溶质的生物合成途径、膜运输机理、分泌释放机制、高密度发酵生产等方面在细胞、分子水平上的最新研究进展以及前景展望。并且综述了四氢嘧啶类在精细化工、生物医药及生物制造等行业的应用研究以及发展前景,探讨了未来的研究方向。     

嗜盐细菌中四氢嘧啶和羟基四氢嘧啶的生物合成及其生物学功能

在嗜盐细菌盐适应中,四氢嘧啶(1,4,5,6-四氢-2-甲基-4-嘧啶羧酸)和羟基四氢嘧啶(1,4,5,6-四氢-2-甲基-5-羟基-4-嘧啶羧酸)发挥着十分重要的作用.四氢嘧啶的生物合成以L-天冬氨酸-β-半醛(ASA)为底物,依次由2,4.二氨基丁酸转氨酶(EctB),2,4--氨基丁酸乙酰基转移酶(EctA)和四...     

中度嗜盐菌四氢嘧啶合成基因的克隆与功能分析

中度嗜盐菌Bacillus alcalophilus DTY1分离自晋西北黄土高原盐碱土壤, 能够产生耐盐相关的相容性溶质四氢嘧啶。为了研究四氢嘧啶的功能, 克隆了DTY1菌株四氢嘧啶合成基因簇ectABC。ectA、ectB和ectC分别编码169、428和132个氨基酸的肽链, 分别与B. halodurans C-125中的二氨基丁酸乙酰基转移酶(EctA)、二氨基丁酸氨基转移酶(EctB)、四氢嘧啶合成酶(EctC)同源性达59%、81%和81%。将携带该基因簇的4.0 kb片段转入蜡质芽孢杆菌B. cereus Z后, 芽孢杆菌的耐盐度显著提高。HPLC检测发现, 在1.0% NaCl浓度下, 转化菌B. cereus Z-E菌株生成70.1 mg/g四氢嘧啶, 而在5.0%的NaCl浓度下四氢嘧啶的产量高达118.6 mg/g, 显著高于B. alcalophilus DTY1的四氢嘧啶产量。而且随着盐浓度的提高, 四氢嘧啶的合成量也随之提高。由此证明四氢嘧啶参与中度嗜盐菌重要的渗透调节, ectABC的表达受盐诱导。     

中度嗜盐菌四氢嘧啶合成基因的克隆与功能分析

中度嗜盐菌Bacillus alcalophilus DTY1分离自晋西北黄土高原盐碱土壤, 能够产生耐盐相关的相容性溶质四氢嘧啶。为了研究四氢嘧啶的功能, 克隆了DTY1菌株四氢嘧啶合成基因簇ectABC。ectA、ectB和ectC分别编码169、428和132个氨基酸的肽链, 分别与B. halodurans C-125中的二氨基丁酸乙酰基转移酶(EctA)、二氨基丁酸氨基转移酶(EctB)、四氢嘧啶合成酶(EctC)同源性达59%、81%和81%。将携带该基因簇的4.0 kb片段转入蜡质芽孢杆菌B. cereus Z后, 芽孢杆菌的耐盐度显著提高。HPLC检测发现, 在1.0% NaCl浓度下, 转化菌B. cereus Z-E菌株生成70.1 mg/g四氢嘧啶, 而在5.0%的NaCl浓度下四氢嘧啶的产量高达118.6 mg/g, 显著高于B. alcalophilus DTY1的四氢嘧啶产量。而且随着盐浓度的提高, 四氢嘧啶的合成量也随之提高。由此证明四氢嘧啶参与中度嗜盐菌重要的渗透调节, ectABC的表达受盐诱导。     

四氢嘧啶微生物合成与应用研究进展

极端环境微生物定义了生命的边界。为了适应各种极端环境,极端环境微生物通过合成许多独特的活性化合物来保护自己。四氢嘧啶就是其中一种代表性的保护性物质。它最早是从极端嗜盐菌中发现的,作为调节细胞渗透压的一类相容性溶质,可以帮助微生物适应高盐等恶劣环境。研究发现四氢嘧啶不仅是一种重要的渗透压调节剂,还是一种高效的生物保护剂,可以帮助蛋白、核酸、生物膜乃至整个细胞对抗高温、干燥、冷冻和辐射等多种逆境。因此,四氢嘧啶在生物保护、生物医药和生物科技等众多领域展现出广阔的商业化应用前景。随着合成生物学和代谢工程技术的快速发展,传统的嗜盐菌四氢嘧啶生产方法已逐步被产率更高、环境更友好的生物工程菌及技术所取代。本文围绕四氢嘧啶的微生物合成及其应用研究进行综述,为后续四氢嘧啶的开发和应用提供重要参考。     

极端耐盐放线菌白色普氏菌YIM 90005T四氢嘧啶及5-羟基四氢嘧啶合成相关基因的克隆

摘要：【目的】 为了研究耐盐放线菌对高盐环境的适应机理。【方法】 用HPLC定量检测了极端耐盐、丝状产孢放线菌——白色普氏菌（Prauserella alba） YIM 90005T在不同盐浓度下胞内相容性溶质的种类和含量。【结果】 结果发现,四氢嘧啶和5-羟基四氢嘧啶是其主要的相容性溶质。在培养基NaCl浓度为10%时,四氢嘧啶在胞内累积浓度最大,为18.77 μg/mg干菌体重。之后随NaCl浓度的升高,胞内的四氢嘧啶含量逐渐减少,而5-羟基四氢嘧啶的含量逐渐增加,在该菌耐受的最高NaCl浓度下（24% w/v）,胞内5-羟基四氢嘧啶含量达到最大值,为22.98 μg/mg干菌体重。设计兼并引物,利用染色体步移,克隆得到四氢嘧啶及5-羟基四氢嘧啶合成相关基因ectABCD。序列分析表明,ectABCD位于一个操纵子中。进一步对不同NaCl浓度培养条件下ectB,D的表达量进行定量分析,结果表明该基因簇表达量随着培养基中NaCl浓度的增加而增大。【结论】 研究结果证实5-羟基四氢嘧啶是P. alba YIM 90005T在极高盐浓度条件下起渗透调节及保护的相容性溶质。     

一株可用于四氢嘧啶制备的中度嗜盐菌

<正>四氢嘧啶(1,4,5,6-四氢-2-甲基-4-嘧啶羧酸)是中度嗜盐细菌的一种渗透压补偿性溶质[1],可以平衡细胞的渗透压,并且在高温、冷冻和干燥等逆境下,对酶、DNA、细胞膜和整个细胞提供保护作用,因此四氢嘧     

Halomonas venusta DSM4743渗透压冲击下四氢嘧啶合成与释放

选择耐受较高NaCl浓度,而且四氢嘧啶胞内浓度阈值较高的菌株,研究其四氢嘧啶发酵条件和工艺,对于提高四氢嘧啶的制备效率具有实际意义。考察了碳源、NaCl浓度、酵母膏添加量对Halomonas venustaDSM4743四氢嘧啶合成的影响,考察了优化条件下的四氢嘧啶分批发酵进程,并利用"细菌挤奶"工艺制备四氢嘧啶。结果表明:谷氨酸单钠为唯一碳氮源、NaCl浓度为1.5mol/L、酵母膏添加量为0.5%的条件有利于四氢嘧啶合成。在优化条件下10L发酵罐分批发酵,四氢嘧啶最大合成量为3.2g/L,合成效率为2.7g/(L.d)。通过"细菌挤奶"工艺制备四氢嘧啶,6个渗透压冲击循环后,四氢嘧啶总合成量为14.7g/L,总释放量为14.3g/L,平均释放率为97%,合成效率2.1g/(L.d)。中度嗜盐菌Halomonas venusta DSM4743耐受较高浓度的NaCl,而且四氢嘧啶胞内浓度阈值较高,优化的发酵条件及"细菌挤奶"工艺,获得了较高的四氢嘧啶制备效率。     

四氢嘧啶羟化酶的研究进展

作为相容性物质,5-羟化四氢嘧啶不仅可以调节渗透压,还可以稳定蛋白结构,在医药、生物制造和化工行业具有广阔的发展前景。四氢嘧啶羟化酶属于Fe2+与2-酮戊二酸依赖型双加氧酶超家族,主要催化四氢嘧啶生成5-羟化四氢嘧啶。我们简要介绍了四氢嘧啶羟化酶的基因来源、活性检测、蛋白结构、催化机理及活性中心等方面的研究进展。     

Embryo and Endosperm Function and Failure inSolanumSpecies and Hybrids

Although the importance of the endosperm as a food store inmany angiosperm seeds is well known, its significance duringearly embryogenesis has been neglected. In many interspecifichybrids, and in some other situations, embryos do not developfully and abort. It has often been stated that this is causedby the endosperm failing to conduct sufficient nutrients tothe embryo, but seldom has it been suggested that the endospermactively controls most of the early stages of morphogenesisof the embryo. Information gleaned from a broad survey of theliterature, combined with additional evidence presented here,obtained fromSolanum incanumand interspecific hybrids, indicatethat the endosperm is dynamic and very active in regulatingearly embryo development. This requires highly integrated geneticcontrol of rapidly changing metabolism in the endosperm. Ininterspecific hybrids, lack of coordination may cause unbalancedproduction of growth regulating substances by the endospermand hence abortion of the embryo, or even unregulated productionof nucleases and proteases resulting firstly in autolysis ofthe endosperm and then digestion of the embryo. The endospermmay thus serve to detect inappropriate hybridization of speciesor ploidy levels and so prevent waste of resources by producingseeds that would result in sterile hybrids or unthrifty subsequentgenerations. This discriminatory function of the endosperm hasdiminished during evolution and domestication of the crop plantSolanummelongenaL.Copyright 1998 Annals of Botany Company Solanum, embryo morphogenesis, endosperm, hybrid, seed development.     

HIFs and tumors--causes and consequences

For most organisms oxygen is essential fo life. When oxygen levels drop below those required to maintain the minimum physiological oxygen requirement of an organism or tissue it is termed hypoxia. To counter act possible deleterious effects of such a state, an immediate molecular response is initiated causing adaptation responses aimed at cell survival. This response is mediated by the hypoxia-inducible factor-1 (HIF-1), which is a heterodimer consisting of an alpha- and a beta-subunit. HIF-1 alpha protein is stabilized under hypoxic conditions and therefore confers selectivity to this response. Hypoxia is characteristic of tumors, mainly because of impaired blood supply resulting from abnormal growth. Over the past few years enormous progress has been made in the attempt to understand how the activation of the physiological response to hypoxia influences neoplastic growth. In this review some aspects of HIF-1 pathway activation in tumors and the consequences for pathophysiology and treatment of neoplasia are discussed.     

Pragmatic Women and Body Politics and Maternities and Modernities: Colonial and Postcolonial Experiences in Asia and the Pacific

Pragmatic Women and Body Politics. Margaret Lock and Patricia A. Kaufert. eds. Cambridge, UK: Cambridge University Press, 1998. xii +364 pp.
Maternities and Modernities: Colonial and Postcolonial Experiences in Asia and the Pacific. Kalpana Ram and Margaret Jolly. eds. Cambridge, UK: Cambridge University Press, 1998. xiv. 305 pp.     

Morphological and constitutional features and self-esteem in children and adolescents

Studies of human constitution and mental features are traditionally among the main concepts of anthropological research. In this research, we attempted to discover connections between morphological and constitutional features and self-esteem in children and adolescents. Such a connection was discovered in some studied age groups. The obtained results could serve as a basis for further studies in this field.     

白蚁与动物及微生物的共生类型及其机制

综述了白蚁螱客的主要种类、共生关系及相关机制的研究进展。白蚁螱客中,已报道的动物种类达170种。在与动物的共生关系中存在偏利共生（宾主共栖和异种共栖）、互利共生和无关共生三种;在与微生物的共生关系中,存在与内生菌（原生动物、细菌、真菌和放线菌）和外生菌（蚁巢伞菌等）间的互利关系。指出了白蚁与螱客研究中存在的问题,给出了解决方案,并提出了今后可能的研究热点或方向,为白蚁的综合利用（如纤维素酶）及今后研究物种间的协同进化提供了基础资料。