新型靶向化合物——植物大麻素的生物合成途径及 研究进展

植物大麻素是具有生物活性的一系列萜类化合物的总称,被认为是大麻的专有成分。具有主要药理活性的植物大麻素为Δ~9-四氢大麻酚(Δ~9-tetrahydrocannabinol,Δ~9-THC)和大麻二酚(Cannabidiol,CBD),均以内源性大麻素受体为靶点,通过激活内源性大麻素系统而参与人体许多生理病理过程,具有广泛的治疗潜力。目前,Δ~9-THC、CBD及其类似物或组合制剂,已用于治疗癫痫、癌症化疗患者的呕吐、多发性硬化症痉挛和缓解神经性疼痛以及晚期癌症患者的疼痛。随着对Δ~9-THC和CBD应用价值的深度发掘和药用标准化制剂需求量增加,Δ~9-THC和CBD在制药工业中实现规模化生产迫在眉睫。通过综述近年来植物大麻素的药理学研究进展,植物大麻素生物合成途径和关键酶的作用机制以及制药工业中植物大麻素的生产策略,旨在探索利用合成生物学技术解决植物大麻素药源问题的潜力,为合成大麻素的微生物工程研发提供理论基础,促进药用大麻素的规模化生产。     

不同储存条件对大麻化学稳定性的影响

为探讨光照和温度对大麻植物中大麻酚类稳定性的影响,该研究将大麻植物检材以固体粉末和甲醇提取溶液的形式分别在室温(22±2)℃见光、室温(22±2)℃避光、4℃避光、-20℃避光条件下储存20 d后,采用超高效液相(UPLC-PDA)检测分析样本中Δ9-四氢大麻酚(Δ9-THC)、大麻二酚(CBD)和大麻酚(CBN)的含量变化情况。结果表明:3种大麻酚类在不同化学表型大麻中的含量变化趋势相同,固体粉末样本的Δ9-THC、CBD含量在室温光照条件下显著下降,CBN含量基本不变;甲醇提取样本中Δ9-THC、CBN和CBD含量在室温光照条件下均显著下降。避光条件下的室温(22±2)℃及低温(4℃、-20℃)可稳定保存两种形式的大麻样本。大麻中的精神活性成分Δ9-THC的降解满足一级反应动力学规律,光照是影响Δ9-THC降解的重要因素,如果在室温避光条件下储存,大麻或其甲醇提取物可稳定保存,可以更好地指导司法实践活动中短期内大麻检材的取证、运送、保存及鉴定。     

△~9-1,18-十八烯二元酸生产菌株的筛选和诱变

△~9—1,18-十八烯二元酸(△~9DC_(18))是合成名贵香料——灵猫香的重要原料。灵猫香是四种名贵动物香(龙涎香、麝香、灵猫香和海狸香)中的一种。由于人民生活水平的不断提高,对名贵香料的需求量与日俱增,又由于人类保护野生动物,所以名贵香料的供求关系日渐紧张,因此合成人造香料是一种发展方向。 △~9DC_(18)自然界中不存在,化学方法又无法合成,微生物具有一种特异的氧化能力,能在常温常压下发酵油酸或油醇,生成相应链长的二元酸而不破坏其双键结构,因此可用微生物方法生产△~9DC_(18)。1983年日本田冈映用假丝酵母(Candida)MD—105,从反式—△~9—十八碳脂肪酸和顺式—△~9—十八碳脂肪酸发酵生产,用休止细胞转化96h,前者产生反式—△~9—1,18—十八烯二元酸(反式△~9DC_(18))达到32.9g/L,后者产生顺式—△~9—1,18—十八烯二元酸(顺式△~9DC_(18))达到48.lg/L。本文报道生产△~9DC_(18)菌株的筛选和诱变。     

酿酒酵母脂酰-△9脱氢酶亚细胞定位表达及其对烟草脂肪酸合成的影响

以烟草Nicotiana tabacum L.为宿主植物,分别在细胞质内质网和质体内定位表达酿酒酵母Saccharom,ees cerevisiae脂酰-CoA-△9脱氢酶(Sc△9D),以期提高植物组织中棕榈油酸(16∶1△9)的积累量和分析该酶不同亚细胞定位表达对油脂代谢的影响.与野生型和空载体(对照)植物相比,转基因烟草植株叶片中单不饱和的棕榈油酸及顺式十八碳烯酸(18∶1△11)含量明显提高,而饱和的棕榈酸(16∶0)含量相应减少,多不饱和的亚油酸(18∶2△9,12)和亚麻酸(18∶3△9,12,15)含量亦降低.Sc△9D质体定位表达烟叶中棕榈油酸及顺式十八碳烯酸含量分别是Sc△9D细胞质内质网定位表达烟叶的2.7和1.9倍.这表明酵母脂酰-△9脱氢酶能在高等植物细胞中正确催化棕榈酸(16∶0)转化为棕榈油酸(16∶1△9),而且在质体内表达的效应显著高于在细胞质内质网上的效应.新建立了一种应用脂酰-CoA-△9脱氢酶代谢工程培育植物组织高水平合成积累棕榈油酸等ω-7脂肪酸的策略,有助于在生物量大的烟叶等营养器官中组装ω-7脂肪酸合成途径以生产优质生物燃油.     

被孢霉△~9脂肪酸脱饱和酶基因保守区的cDNA克隆及结构分析

被孢霉被广泛采用用于发酵生产γ-亚麻酸、花生四烯酸和EPA等多不饱和脂肪酸。为了解决发酵产率过低等诸多问题,我们拟采用基因工程技术改造生产菌株。通过对已克隆△~9脂肪酸脱饱和酶基因的分析,合成一组简并引物,PCR扩增了被饱霉△9脂肪酸脱饱和酶基因的保守区。结果表明被抱霉△9脂肪酸脱饱和酶基因保守区由537个核苷酸组成,共编码179个氨基酸。其与迄今为止发表的微生物面△9脂肪酸脱饱和酶基因有很高的同源性。这是被饱霉△~9脂肪酸脱饱和酶基因研究的次次报道。     

胶质细胞源性神经营养因子(△N39)-R9神经营养活性和透过血脑屏障的研究

为了研究胶质细胞源性神经营养因子(GDNF)在中枢神经系统疾病中的治疗应用,运用基因突变、蛋白质融合表达和蛋白质纯化技术获得分子质量较小的GDNF(△N39)活性片段.将HIV-1 Tat蛋白转导区(protein transduction domain,PTD)的9个碱性氨基酸49RKKRRQRRR57模拟物9个精氨酸(R9)与GDNF(△N39)活性片段融合表达,获得纯度达95%以上的GDNF(△N39)-R9融合蛋白.将GDNF、GDNF(△N39)、GDNF(△N39)-R9分别加入原代培养的中脑多巴胺能神经元和转染GDNF受体GFRαl和Ret的PC12细胞中,观察它们的神经营养活性和毒性.运用脑微血管内皮细胞株B-Endo 3,观察GDNF(△N39)-R9蛋白穿越血管内皮细胞膜的功能;运用脑血管内皮细胞和Matrigel铺板模拟血脑屏障,Transwell法检测Tat-GDNF(△N39)蛋白穿越脑血管内皮细胞和外周胶质膜的能力.结果显示:GDNF(△N39)-R9蛋白具有类似GDNF的神经营养活性,促进原代培养的中脑多巴胺能神经元和稳定表达GFRα1和Ret受体的PC12-GFRα1-Ret细胞株的存活,没有显示毒性,并且能很好地穿过脑微血管内皮细胞层和模拟的血脑屏障.     

十个甾体皂甙元的~(13)C NMR谱

本文报道心不甘(Tupistra aurantiaca Wall et Backer)的十个甾体皂甙元:△~5一系列的3-epiruscogenin(1),3-epi-ruscogenin(2),tupisgenin(3)和aurantigenin(4),5-β-系列的ranmogenin A(5)、B(6)、C(7)、D(8)、△~(25(27))—pentrogenin(9)和1β、2β、3β、4β、5β、7α-hexahydroxy-spirost-25(27)-en-6-one(10)的~(13)C NMR的归属和解析的研究结果。     

QCM 监测自组装膜上心肌细胞黏附及其与心血管药物作用

目的:本试验采用石英晶体微天平(QCM)实时监测大鼠心肌细胞(H9C2)在含有细胞黏附识别多肽RGD自组装膜上的动态黏附过程及随后与两种心血管药物(一种正性肌力、另一种负性肌力)相互作用。方法:在金电极表面自组装3-巯基丙酸(MPA)单层膜,并经酰胺化共价耦合细胞黏附分子KRGD,形成对大鼠心肌细胞有特异性黏附的致密分子自组装膜。QCM以动态持续的方式实时监测MPA/RGD自组装及其不同浓度梯度H9C2细胞在自组装膜金电极上的细胞黏附过程。此外,选用20,000个H9C2细胞和正性肌力药物异丙肾上腺素、负性肌力药物维拉帕米,用QCM评估了细胞-心血管药物的相互作用。结果:与裸金电极相比,MPA/RGD修饰金电极增大了H9C2细胞黏附所引起的QCM频移(△f)与动态电阻变化(△R)响应。在所试H9C2浓度范围(5×10~4-4×10~5 cells/m L),△f与H9C2浓度呈线性关系,△R与H9C2浓度呈幂函数关系。我们用细胞粘弹性指数(CVI=△R/△f)来表征细胞的粘弹性。H9C2在异丙肾上腺素作用下,△f与△R增加、细胞-QCM表面黏附加强,细胞变硬;在维拉帕米作用下,△f与△R降低、细胞QCM表面黏附减弱,细胞变软。结论:QCM可用于不同浓度大鼠心肌细胞的动态细胞黏附监测,并可基于其细胞黏附与细胞黏弹性测定能力区分正性与负性肌力药物而可望用于心血管药物的筛选。     

薄叶山橙中生物碱成分及其抑制肿瘤细胞增殖活性筛选

采用色谱分离手段从薄叶山橙中分离并鉴定了20个化合物,利用波谱解析鉴定了他们结构。分别为水甘草碱(1)、11-甲氧基水甘草碱(2)、11-羟基水甘草碱(3)、19R-乙酰基水甘草碱(4)、19R-羟基水甘草碱(5)、11-甲氧基-19R-羟基水甘草碱(6)、11-羟基-19R-乙酰基水甘草碱(7)、11,19R-二羟基水甘草碱(8)、△14-长春胺(9)、△14-长春醇(10)、scandine (11)、10-hydroxyscandine (12)、melodinine T(13)、meloscandonine (14)、venalstonine(15)、19-hydroxyvenalstonine(16)、vindolinine(17)、melodinine M(18)、voaphyline(19)、melofusine I(20)。生物碱4~6、8、9、13、16和18~20为首次从该种植物中报道。此外,对分离得到的20个生物碱类化合物进行抑制肿瘤细胞增殖活性筛选,其中化合物1、2、4、6、10和17对5种人体肿瘤细胞株具有增殖抑制活性。     

缺口酶Cas9 D10A和Cas9 H840A在大肠杆菌基因组编辑中的应用

目前Ⅱ型CRISPR/Cas9工具被广泛应用于基因组编辑中,利用CRISPR/Cas9基因组编辑技术对大肠杆菌(Escherichia coli)基因组进行编辑,可应用于代谢工程及细菌耐药性等研究领域中。利用单缺口核酸酶Cas9 nickase (Cas9n)工具对宿主细胞基因进行修饰,可降低由于双链断裂对宿主带来的毒性。但目前利用CRISPR/Cas9n对大肠杆菌基因组编辑的研究较少,不利于缺口酶Cas9 D10A和Cas9 H840A在大肠杆菌基因组编辑的应用。本研究在前人报道的细菌双质粒Cas9基因编辑系统(pCas/pTarget)基础上,通过分子突变的方法构建缺口酶Cas9突变体质粒pCas-D10A和pCas-H840A,以及携带修复模板或无修复模板的靶向大肠杆菌sseA基因的质粒pTargetT-△sseA(993 bp)和pTargetT-△sseA,系统研究了两种缺口酶编辑大肠杆菌内源性基因sseA的有效性和效率。在稳定表达pCas质粒的MG1655菌株中转入携带修复模板的pTargetT-△sseA(993 bp)质粒,通过菌落PCR及DNA测序方法验证基因编辑的有...     

中国特有种子植物银杉树干的中性三萜成分研究

从银杉树干分离到七种结晶性中性三萜成分,经鉴定其中六种是已知的锯齿烯族化合物,分别为银杉 B(3α-methoxy-21-keto-△~(14)-serratene)、银杉 C[serratenediol monoacetate(3β-acetyl-21α-hydroxy-△~(14)-serratene)]、银杉 D(serratenediol)、银杉 E(即国外发表的compound[D],结构未定)、银杉 F(3β-hydroxy-21-keto-△~(14)-serratene)和银杉 G(serratene-dione)。银杉 H 为一新的锯齿烯族成分,其分子结构尚待进一步研究确定。     

妊娠小鼠△ 5 3β羟甾脱氢酶活性的测定

生物体内具有激素活性的所有甾体的合成,都涉及到将△~5-3β羟基氧化为△~4-3酮基的步骤,催化这一氧化过程的酶就是△~5-3β羟甾脱氢酶(△~5-3βHSD)。维持妊娠必需的孕酮和雌二醇的合成也有赖于此酶的催化作用。早在六十年代初就已用生化和组织化学的方法证明了该酶的存在,而且只存在于甾体激素产生的组织内。在一定生理状况下,△~5-3βHSD活性的变化是调控甾体合成速度的重要机制。最近高德伟等人报告了应用利血平及LH-RH     

20世纪生物科学前进的足迹(Ⅱ)

1951年　　△阿尔农(Ａｒｎｏｎ)确认叶绿体可以产生氧气,合成ＡＴＰ,固定ＣＯ2等。△英国桑格(ＦｒｅｄｅｒｉｃｋＳａｎｇｅｒ)确定胰岛素的分子结构及氨基酸排列顺序。1952年△布里吉斯(Ｂｌｅｃｇｉｓ)研究细胞分化中核与细胞质的关系。△派拉德(Ｐａｒｄｅｅ)发现线粒体的构造是梳子状的。△法国外科医生和生物学家亨利拉博里(Ｈｅｎｒｙ.Ｌａｒｂｅｌｙ)首次使用氯丙嗪,从此揭开了精神病药理学的新纪元。△美国的盖茨(Ｇａｔｅｓ)合成吗啡。△美国的赫尔希(Ａ.Ｄ.Ｈｅｒｓｈｙ)和蔡斯(Ｍ.Ｃｈａｓｅ)实验证明脱氧核糖核酸(ＤＮＡ)是遗…     

被孢霉△9脂肪酸脱饱和酶基因保守区的cDNA克隆及结构分析*

被孢霉被广泛采用用于发酵生产Y一亚麻酸、花生四烯酸和EPA等多不饱和脂肪酸。为了解决发酵产率过低等诸多问题,我们拟采用基因工程技术改造生产菌株。通过对已克隆△9脂肪酸脱饱和酶基因的分析,合成一组简并引物,PCR扩增了被饱霉△9脂肪酸脱饱和酶基因的保守区。结果表明被孢霉△9脂肪酸脱饱和酶基因保守区由537个核苷酸组成,共编码179个氨基酸。其与迄今为止发表的微生物△9脂肪酸脱饱和酶基因有很高的同源性。这是被饱霉△9脂肪酸脱饱和酶基因研究的次次报道。     

芥菜HDA9突变体构建及其与开花整合子SOC1、AGL24启动子互作

芥菜HDA9是去乙酰化酶家族成员,能通过开花信号整合子(SOC1、AGL24)调控开花时间,但其深入的分子调控机制仍不清楚。利用重叠延伸PCR将芥菜HDA9的3个关键活性位点(Asp~(172)、His~(174)和Asp~(261))分别突变为Ala,构建氨基酸位点突变体HDA9~(D172A)、HDA9~(H174A)和HDA9~(D261A)。进一步将突变体融合到pGADT7载体,酵母单杂交表明,HDA9突变后仍能与开花整合子SOC1、AGL24的启动子结合。双荧光素酶系统深入检测发现,尽管HDA9~(D172A)、HDA9~(H174A)和HDA9~(D261A)与SOC1、AGL24启动子的结合仍存在,但作用强度均显著减弱。由此暗示,芥菜HDA9的第172、174和261这3个关键活性位点可在一定程度上调节它与开花整合子的相互作用。这为HDA9开花分子调控及功能解析等深入研究奠定了基础。     

缺失nifE的棕色固氮菌突变种MoFe蛋白的纯化及体外激活

经DEAE纤维素、Sephacryl S-300和Q-Sepharose柱层析分离纯化,从缺失nifE的棕色固氮菌(Azotobactervinelandii Lipmann)突变种(DJ35)的无细胞粗提物中得到△nifE MoFe蛋白(△nifE Av1).SDS凝胶电泳分析表明,△nifE Av1的亚单位种类和分子量分别与棕色固氮菌野生型(OP)MoFe蛋白(Av1)的α和β亚单位相似.当与固氮酶Fe蛋白(Av2)活性互补时,△nifE Av1不具有还原质子的能力,但从OP Av1中抽提的FeMoco却可使其激活.经过量的邻菲啰啉(o-phen)厌氧处理并经Sephadex G-25柱层析分离后,便得到△nifE Av1 .在同时存在Av2和MgATP发生系统的条件下,△nifE Av1 ,而不是△nifE Av1,可为由KMnO4、高柠檬酸铁、Na2S、Na2S2O4和二硫苏糖醇组成的含Mn重组液(RS-Mn)显著激活.但在缺少MgATP或Av2的条件下,RS-Mn则不能激活△nifE Av1 .这就表明,RS-Mn对△nifE Av1 的激活需要o-phen的预先处理及同时存在Av2和MgATP的这二个条件.     

人体细胞漫谈

人体细胞的数目人和所有行有性生殖的生物一样,都是由一个细胞——受精卵发育而来的.据推算,刚出生的婴儿全身约有二十万亿(2×10~(18))个细胞.经过二十多年的分裂生长,成人体内细胞约为三百万亿(3×10~(14))个. 据估算,人体神经系统内含有10~(11)个神经细胞(又叫神经元),仅大脑皮层就约含140亿个神经细胞.如果以成人体内血量平均为4.5升计算,成年男性体内红细胞约为2.25×10~(10)个(500万个/mm~3×4.5×10~3);女性体内红细胞约1.89×10~(10)个(420万个/mm~3×4.5×10~3;白细胞2.25×10~7～4.5×10~7个;血小板约为4.5×10~8～1.35×10~9个.     

简讯

举办生物自制教具展览△江西省教育厅于去年十月六日至十四日在南昌市召开了全省生物学科实验教学经验交流会、并举办了自制教具展览。会议收到经验材料36篇、自制教具118件。经过会议评选、“膝跳反射”、“青蛙血液循环模拟动作仪”、“人体呼吸运动原理演示器”、“细胞有丝分裂连续过程演示器”等四项被评为一等奖。全省约四千人参观了展览。 (本刊通讯员符小扉) △佳木斯市教育学院、生物学会、生物教学研究会于1983年10月31日至11月9日举办中学自制生物标本教具展览,展出标本、教具1089件。     

"标准人体"与生物进化模型的构建

以GB10000-1998<中国成年人体尺寸>提供的人体尺寸基础数据,选择(18～60岁)男性的第50百分位即第50相对应的身高,确定"标准人体",通过建立"标准人体"与地质年代间的数据关系,建立"标准人体"与地质年代各时期的分布模型.进而建立"标准人体"与动植物进化的模型.并简述了"标准人体"与历史年代建立模型的研究方法对某一种生物的进化(如马的进化、人的进化等)以及人类社会历史研究的意义.     

熏烤肉制品中苯并芘的危害及控制措施

本文从食品安全的角度出发,对熏烤肉制品中的有害物质苯并(a)芘的产生,对人体的危害作用,以及控制熏烤肉制品中苯并(a)芘残留的方法进行了初步的研究.这对提高熏烤肉制品品质和对苯并(a)芘进行深入的研究具有重要意义.