β-烟酰胺单核苷酸的生理活性与合成研究进展

烟酰胺单核苷酸(nicotinamide mononucleotide,NMN)作为辅酶Ⅰ(即NAD+)的关键前体之一,广泛存在于多种生物中,β异构体为其活性形式。研究表明β-NMN在多种生理代谢过程中起关键作用,作为抗衰老、改善退行性疾病和代谢性疾病的潜在活性物质,β-NMN的应用价值被深度发掘,实现规模化生产迫在眉睫。生物合成法因其具有高立体结构选择性、反应条件温和、副产物少等优点,成为合成β-NMN的首选方法。本文综述了β-NMN的生理活性、化学合成法和生物合成法,其中重点介绍生物合成法中涉及到的代谢途径,旨在探索利用合成生物学优化β-NMN生产策略的潜力,为β-NMN的代谢途径研究与高效生产提供理论基础。     

β-烟酰胺单核苷酸功能与合成研究进展

β-烟酰胺单核苷酸(nicotinamide mononucleotide,NMN)是辅酶I——NAD~+(nicotinamide adenine dinucleotide)合成的关键中间体,存在于各种生物体内。NAD~+广泛参与体内多种反应,对人体健康起着非常重要的作用。服用烟酰胺单核苷酸后可以快速提升体内NAD~+水平,从而在体内起到多种关键功能。近年来,研究NMN为年龄相关性功能衰退和疾病的发病机制提供了许多重要的见解。研究发现NMN具有多种功能作用,例如抗衰老,促进心脑健康等。NMN已经成为保健品、食品原料等领域研究的热点,其市场容量增长迅速,目前已有多种以NMN为主要成分的保健品上市销售。基于NMN持续火热的研究态势以及未来巨大的市场预期,本文较为系统地综述了NMN的研究背景、作用机理、保健功能、全球品牌产品、主要的化学方法与生物学方法的合成路线等,旨在为普及以及推动NMN在人类健康领域的研究和应用提供参考。     

烟酰胺腺嘌呤二核苷酸合成相关酶有助于1,4-丁二醇转化为4-羟基丁酸

4-羟基丁酸(4-HB)不仅具有医学应用价值,而且是合成生物材料P3HB4HB的重要前体.在烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD)参与情况下,大肠杆菌Escherichia coli S17-1(pZL-dhaT-aldD)可以把1,4-丁二醇(1,4-BD)转化为4HB.为提高4HB产率,通过过表达烟酸磷酸核糖转移酶(PncB)和烟酰胺腺嘌呤二核苷酸合成酶(NadE)增加胞内NAD含量,从而加速1,4-BD转化反应的进行.结果表明,PncB-NadE的表达使1,4-BD转化率比对照组增加13.03％,由10g/L的1,4-BD得到4.87 g/L的4HB,单位细胞的4HB产量由1.32 g/g提高40.91％至1.86 g/g.因此PncB和NadE可用于促进1,4-BD转化为4HB.     

生物合成法生产β-葡聚糖酶

概述了微生物来源的β-葡聚糖酶国内外生产现状,介绍了生产β-葡聚糖酶的不同方法,对生物合成法及其产酶的影响因素进行了具体分析,并指出今后中国β-葡聚糖酶的研究方向。     

β-胡萝卜素合成的代谢工程研究进展

β-胡萝卜素是自然界中最重要的商业化生产的植物色素之一,具有多种生理功能和生物活性。自上世纪60年代开始,随着系统生物学概念的提出以及对类胡萝卜素合成途径研究的不断深入,系统代谢工程在提高类胡萝卜素产量方面发挥了重要作用。文中在介绍β-胡萝卜素传统生产方法的基础上,重点介绍了如何运用系统代谢工程手段构建β-胡萝卜素高产菌株,并分析了进一步提高工程菌β-胡萝卜素产量所面临的主要问题及可能的解决方案,为β-胡萝卜素的高效生产提供了思路。     

微生物来源天然产物中的β-甲基色氨酸单元及其生物合成研究进展

微生物在次级代谢过程中通常会产生结构复杂、活性多样的天然产物。这些天然产物是新药发展的基础,亦可作为先导化合物或重要的药效基团用于药物研发。结构多样的氨基酸单元是参与合成复杂多样天然产物的重要前体。天然产物中的β-甲基氨基酸单元不仅可以赋予其生物活性,还能增强其生物稳定性而不被肽酶水解。本文综述了含有β-甲基氨基酸单元的天然产物,尤其对含有β-甲基色氨酸单元的天然产物生物合成途径进行了阐释。对β-甲基色氨酸单元生物合成途径的理解结合基因组数据有助于进行新结构天然产物的挖掘,并为运用代谢科学理念和合成生物学技术开发含有该单元的新化合物提供理论基础和可操作遗传元件。     

NAD+在衰老生物学中的研究进展

烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(nicotinamide adenine dinucleotide,NAD+)是一种必需吡啶核苷酸,它既是氧化还原反应的经典辅酶,也是Sirtuins、聚ADP-核糖聚合酶(poly ADP-ribose polymerases,PARPs)、CD38等NAD+依赖酶的共底物.NAD+可直接或间接...     

植物β-胡萝卜素羟化酶研究进展

-β胡萝卜素羟化酶是植物类胡萝卜素合成代谢中的关键酶,它催化了植物中β-胡萝卜素经中间产物β-隐黄素合成玉米黄素的过程。β-胡萝卜素羟化酶广泛存在于植物、蓝藻和细菌等生物中,其基因在植物中成对出现,在原核生物中则处于基因簇内。该酶是一种非血红素双铁单加氧酶,分子中有富含组氨酸的模体。多种生物的β-羟化酶基因已被克隆并分别在细菌、蓝藻或植物中表达。玉米黄素能帮助植物抵御胁迫环境,β-隐黄素对癌症等人类疾病有抑制作用。采用基因工程手段改造β-羟化酶基因,将为培养高抗逆性作物和大规模生产β-隐黄素提供新途径。     

通过转基因提高β-胡萝卜素生物合成量

在黄花龙胆 (Getianalutea)花瓣中获得了植物类胡萝卜素生物合成途径中的 5个基因GGPS、PSY、ZDS、LycB、LycE ,它们分别位于类胡萝卜素合成途径中生成α 和 β 胡萝卜素的上游 .将其中的主要酶基因PSY、ZDS与 35S启动子和NOS终止子相连 ,通过根癌农杆菌 (Agrobacteriumtumefaciens)转入烟草 ,并通过RT PCR ,Northern分子杂交 ,Western分子杂交等证实这些基因在RNA、蛋白质水平能较好转录及表达 .高效液相层析法分析显示 ,这些基因的翻译产物具有酶的活性 .结果表明 ,PSY可使 β 胡萝卜素含量提高 1 0 8% .     

IL-1β基因单核苷酸多态性与腰椎间盘疾病的相关性

为研究汉族人白细胞介素-1β(IL-1β)基因-511T＞C和 3954C＞T位点单核苷酸多态性与腰椎间盘疾病的关系,采用聚合酶链反应技术,扩增81例腰椎间盘疾病患者和101例正常对照者中分别包含IL-1β基因-511T＞C和 3954C＞T位点的片段,酶切法鉴定IL-1β基因-51iT＞C和 3954C＞T位点单核苷酸多态性情况,比较两组中基因多态性与腰椎间盘疾病的关系.同时,利用MRI检测两组腰椎间盘退变的情况,并分析其中小于45岁者IL-1β基因多态性与腰椎间盘退变严重程度的关系.结果显示,腰椎间盘疾病病例组及对照组中均存在IL-1β基因-511T＞C和 3954C＞T位点单核苷酸多态性.IL-1β基因-511T＞C位点TT、TC和CC基因型,T,C基因型差别与腰椎间盘疾病有关(P＜0.01),与腰椎间盘退变严重程度无关(P＞0.05),但IL-1β基因 3954C＞T位点单核苷酸多态性与腰椎间盘退变严重程度及腰椎间盘疾病均无关(P＞0.05).表明在汉族人中,存在IL-1β基因-511T＞C和 3954C＞T位点单核苷酸多态性,但仅-511T＞C位点单核苷酸多态性与腰椎间盘疾病有关.     

β-内酰胺的合成方法

本方法是以(R)-3-羟基丁酸甲酯为初始原料,合成β-内酰胺(简写4-AA)的一条路线,它的优点是:其初始原料(R)-3-羟基丁酸乙酯是通过生物发酵生产的具有天然手性的P3hb通过高温高压裂解得来的。去除了以往纯化学合成手性拆分的麻烦,大大缩短了合成路线,而且此路线成本较低,有利于工业化。     

β-甘露聚糖酶分子生物学研究进展

本文概述了β-甘露聚糖酶的来源,以及近年来对微生物、植物、动物来源的β-甘露聚糖酶的分子生物学研究进展,包括基因结构分析、氨基酸序列分析、基因克隆、基因的异源表达及其应用领域等,以期为β-甘露聚糖酶的研究提供进一步的参考。     

β-蒎烯合成酶(QH6)在大肠杆菌中的表达及其产β-蒎烯的研究

蒎烯是一种重要的平台化合物,可以用来合成高密度燃料、精细化学品及材料。将来源于黄花蒿的β-蒎烯合成酶基因与外源杂合甲羟戊酸(MVA)途径一起整合到BL21(DE3)中共表达,通过气相色谱-质谱(GC-MS)和气相色谱(GC)对发酵产物进行了定性及定量检测。通过发酵条件优化,对影响发酵产β-蒎烯的因素(诱导温度、诱导剂浓度和N源)进行了考察。结果表明:来自黄花蒿的蒎烯合酶可以在宿主细胞内高效表达,且能高效催化β-蒎烯的合成。通过对重组菌进行发酵条件优化得到最佳培养条件:诱导温度为28℃,IPTG浓度为0.1 mmol/L,最佳有机N源为MD牛肉粉。在此条件下,检测出β-蒎烯产量达到22.89 mg/L,比优化前(4.60 mg/L)提高了3.98倍。     

过量表达烟酸单核苷酸腺苷酰转移酶对大肠杆菌NZN111产丁二酸的影响

大肠杆菌NZN111是敲除了乳酸脱氢酶的编码基因(ldhA)和丙酮酸-甲酸裂解酶的编码基因(pflB)的发酵生产丁二酸的潜力菌株。厌氧条件下NADH不能及时再生为NAD+,引起胞内辅酶NAD(H)的不平衡,最终导致厌氧条件下菌株不能利用葡萄糖生长代谢。nadD为催化NAD(H)合成途径中烟酸单核苷酸(NaMN)生成烟酸腺嘌呤二核苷酸(NaAD)的烟酸单核苷酸腺苷酰转移酶(Nicotinic acid mononucleotide adenylyltransferase,NAMNAT)的编码基因,通过过量表达nadD基因能够提高NAD(H)总量与维持合适的NADH/NAD+比例。文中构建了重组菌E.coli NZN111/pTrc99a-nadD,在厌氧摇瓶发酵过程中通过添加终浓度为1.0 mmol/L的IPTG诱导表达,重组菌E.coli NZN111/pTrc99a-nadD中NAD+和NADH的浓度分别比宿主菌E.coli NZN111提高了3.21倍和1.67倍,NAD(H)总量提高了2.63倍,NADH/NAD+从0.64降低为0.41,使重组菌株恢复了厌氧条件下生长和代谢葡萄糖的能力。重组菌与对照菌相比,72 h内可以消耗14.0 g/L的葡萄糖产6.23 g/L的丁二酸,丁二酸产量增加了19倍。     

光学活性叔亮氨酸合成的研究进展

由于叔丁基的特殊结构和性质 ,叔亮氨酸是重要的医药中间体和不对称合成的手性诱导模板。本文综述了近年来光学活性的叔亮氨酸的合成研究及最新进展。     

辅酶Q10的生物合成及其高表达研究进展

辅酶Q10(CoQ10)不仅是呼吸链上的电子传递体,同时也具有抗氧化功能。目前全球市场上的CoQ10正处于一种供不应求的状态。我们简要论述了CoQ10的结构、性质、功能及其生物合成过程,同时概括总结了现阶段为提高CoQ10产量而采用的新型技术手段。     

β-氨基丙酸的合成与应用

介绍了β-氨基丙酸的合成方法,并对其应用及市场前景作了进一步的分析。     

β-肾上腺素受体与乳腺癌相关性的研究进展

精神和情绪对于肿瘤的发生、发展具有重要作用.通常,在急性或慢性应激状态下,由交感神经系统介导的正常生理应激机制导致神经递质肾上腺素和去甲肾上腺素释放增多.对于恶性肿瘤患者,大量研究证实交感神经系统主要通过β-肾上腺素能受体途径介导的信号传导通路对肿瘤的进展和转移产生影响.乳腺癌患者多伴有焦虑预后不良而引起肾上腺素及去甲...     

生物法合成3-羟基丙酸的研究进展

从3-羟基丙酸的性质出发,介绍了生物法合成3-羟基丙酸以及它在生物体内的五种代谢途径,此外还简要介绍了3-羟基丙酸在合成生物聚酯、抗植物病虫害上的一些应用。     

RBS文库调控重组大肠杆菌β-胡萝卜素合成途径关键基因提高β-胡萝卜素合成能力

β-胡萝卜素属于类胡萝卜素家族的一员,在药品、保健品、化妆品和食品行业有广泛的应用。本研究通过用RBS文库对重组大肠杆菌CAR005中β-胡萝卜素合成途径的关键基因dxs、idi和crt操纵子进行调控来提高β-胡萝卜素合成能力。研究发现3个基因分别用RBS文库调控后,与起始菌株相比β-胡萝卜素产量最高分别有7%、11%和17%的提高,表明使用RBS文库调控比使用多个固定强度启动子调控能筛选到更有利于目标产品合成的基因表达强度。三基因组合调控后,β-胡萝卜素产量相对于CAR005菌株提高了35%。同时发现,单基因文库筛选到的最优强度对于组合调控来说,未必是最优强度。本研究为利用基因表达调控优化目标产物合成途径提供了一种新的方案。