微生物合成中链聚羟基烷酸酯研究进展

某些微生物细胞在特定营养限制的条件下会产生聚羟基烷酸酯作为碳源储备。和短链聚羟基烷酸酯(PHB)一样 ,中链聚羟基烷酸酯由于具有更优良的性能、更高的附加值和更广泛的用途而受到人们的关注 ;此外 ,中链聚羟基烷酸酯还可以被人工合成为具有功能性侧链的半合成高聚物 ,并因此能够具有更好的弹性和更理想的结晶性能等优点 ,从而成为近年来对环境友好的生物可降解材料的研究重点。在能够合成中链聚羟基烷酸酯的微生物中 ,食油假单胞菌是最典型 ,也是研究得最多的一种。本文对由食油假单胞菌合成中链聚羟基烷酸酯的特点、代谢机制、发挥过程等内容进行了综述 ,并提出了这一研究领域未来可能的研究方向     

生物塑料的开发潜力

在我国有很多单位和高校早已开展生物塑料的研发。武汉大学张世炜先生研究一种固氮细菌产塑料物质算是较早的．以后南北方研究人员相继开展了生物塑料的研发,得到了好些产塑料物质的微生物。如真养产碱杆菌(Alcaligenes eutrophus),利用碳水化合物、CO2、氧为基物发酵生产天然多聚物,即聚羟基丁酸酯(PHB,基侧链聚β羟基丁酸酯),产量可达菌体重量的70％;     

由细菌产生的新型生物高分子材料——具新型结构的聚羟基脂肪酸酯PHAs简介

许多微生物能产生聚－β－羟基丁酸酯（PHB）,与淀粉一样作为细胞内的能量和碳源储存物。另外在一定条件下,细菌还可积累具不同结构的单体的共聚松。由荧光假单胞菌Pseudomonas积累的PHAs的结构单元可以是多种多样的。碳链长度可在6－14之间,可由各种饱和的和不饱和的3－羟基脂肪酸组成的。P．oleovorans以正烷烃、正烷基酯或正烷醇为基质,得到的PHAs是以结构单元长度与基质相同的3－羟基脂肪酯为主要组成部分的无视共聚物。含有高达九个碳原子测链的PHAs已可由P.oleovorans利用正烷烃和脂肪酸来合成。P.oleovorans利用1－烯烃或烯酸可合成倒链具不饱和健的聚－β－羟基烷烯酯。通过改变基质中正坡泛与1－烯径的比例,PHAs的不饱和度可由0增加到50％。当以1－辛烯和1－癸烯为碳源时,所得的聚酯主要由β－羟基脂肪酯组成,而链端则是不饱和的β－羟基烷烯酯,侧链可由丙基变化到庚基。最近的研究表明,在生物合成过程中还可在PHAs的侧基上引入部分含Br、Cl、CN的苯基的官能团,或在PHAs合成过程中,可进行β－氧化形成含3－羟酰基的中间产物和再次对脂肪酸进行生物合成。P．oleovorans的这种可将官能团引入聚合物分子链中的特征．为聚合物进行剪裁提供了可能性。     

重组大肠杆菌转化甘油合成聚3-羟基丙酸-co-乳酸

聚羟基脂肪酸酯作为性质优良的生物塑料,引起了广泛的关注。由于聚羟基脂肪酸合成酶PhaC特异性较强,难以通过生物合成方法获得含乳酸单体聚合物。为了实现乳酸的聚合,PhaC的筛选至关重要。以甘油为底物,通过引入Klebsiella pneumoniae的甘油脱水酶DhaB123及其激活因子GdrAB以及Salmonella typhimurium LT2的丙醛脱氢酶基因PduP,获得3-羟基丙酰辅酶A;通过引入Megasphaera elsdenii DSM 20460的丙酰辅酶A转移酶PCT,获得乳酰辅酶A;并对3种不同聚羟基脂肪酸合成酶的作用进行考察。在Pseudomonas putida的原始酶PhaC1或者PhaC2的作用下,不能实现乳酸的聚合;而在双位点突变(Ser325Thr和Gln481Lys)的PhaC1(STQK)存在条件下,重组菌可以利用甘油合成聚3-羟基丙酸-co-乳酸。经过对溶氧、有机氮源等发酵条件的优化,聚3-羟基丙酸-co-乳酸的产量可以达到0.22g/L,占细胞干重的3.2%,是含乳酸单体聚合物生物合成研究的一次有益尝试。     

微生物发酵降解植物甾醇侧链生产17-酮甾体研究进展

微生物发酵降解植物甾醇侧链,生产雄甾-4-烯-3,17-二酮(AD),雄甾-1,4-二烯-3,17-二酮(ADD),和9α-羟基-AD甾体药物中间体的工业生物技术对改变制造甾体激素药物半合成原料薯蓣皂素短缺的现状,实现甾体激素药物半合成原料多元化,合理利用我国甾体植物资源具有重要意义。重点评述了近期微生物法断植物甾醇侧链制AD、ADD和9α-羟基-AD的研究现状,内容包括:1)微生物菌种选育;2)菌种相关的细胞生理,酶学性质和生物催化过程;3)相关酶的细胞定位及生物反应器;4)发酵工艺选择和甾醇原料的合理利用。     

梵净山土壤链霉菌Streptomyces sp.FJS 31-2生产的Ⅲ型聚酮类化合物

研究特殊生境梵净山土壤来源链霉菌Streptomyces sp.FJS31-2次级代谢产物,为微生物药物开发提供结构复杂新颖物质来源,也为其衍生物的合成提供先导物。通过薄层层析、反复正(反)相硅胶柱层析等技术对Streptomyces sp.FJS31-2次级代谢产物纯化分离;利用质谱、核磁共振波谱技术进行结构鉴定。从Streptomyces sp.FJS31-2发酵产物分离得到3个化合物,结合质谱、核磁共振波谱技术进行结构解析,鉴定为2-(2'S-羟基丙基)-7-羟基色原酮(1)、Aloesone(2)和3,4-dihydro-3-(2-oxo-propyl)-3,6,8-trihydroxy-1(2H)-naphthalenone(3),都为III型聚酮类化合物。化合物1~3是首次从放线菌家族中分离鉴定得到天然产物。     

在不同的相对湿度下聚谷酸和它的钠盐红外光谱研究

聚谷氨酸(PGA)和聚谷氨酸钠(PGA-Na)在不同的相对湿度(R H)下,用红外光谱仪测得它们的结构和侧链非离子化羧基的变化.固态PGA-Na(平均分子量[MW]8000),在50%R H以下能保持无规卷曲结构,在50—70%R H之间为β-折叠,70%R H以上为x-螺旋.以二氧六环:水二1.5:1(V/V)的混合液作为溶剂的PGA(MW8000)溶液,涂为膜后,在各种相对湿度下保持α-结构,但侧链非离子化羧基有变化,而且这种变化是可逆的.当PGA分散在水中成悬浮液后涂成的膜,在很宽的相对湿度范围内,保持α-螺旋不变,直至96%R H.才出现β-折叠,而且是不可逆的.     

羟基丁酸及中链羟基脂肪酸共聚物的微生物合成

聚羟基脂肪酸酯（polyhydroxyalkanoicacids,简称PHAs）是许多原核生物于非平衡生长（如缺乏氮、磷、镁、氧）条件下合成的细胞内碳源和能源的贮藏性聚合物,其分子通式可表述为川．其中m＝l,2和3,一般为m＝l,即p一羟基脂肪酸。n为单体数目。R为侧链,多为不同链长的正烷基,也可以是支链的,不饱和的或带取代基的烷基。自从1926年聚羟基丁酸（Polyhydroxyblltyrate,简称PHB）被首次发现后,已有约80种不同的脂肪酸作为PHAs的单体在约300种细菌中被发现,包括碳原子数从3到14的大量含饱和或不饱和键或支链的脂肪族以及芳香族3羟基…     

虎纹捕鸟蛛毒素-Ⅰ的化学合成及其结构与生理活性分析

应用芴甲氧羰基(Fmoc)固相方法化学合成了虎纹捕鸟蛛毒素-I,合成采用Fmoc氨基酸五氟苯酯,各侧链保护措施如下:羧基和酚羟基用叔丁基(tBu)保护,赖氨酸和组氨酸侧链用叔丁氧羰基(Boc)保护,精氨酸胍基用4-甲氧-2,3,6-三甲基苯磺酰基(Mtr)保护,半胱氨酸巯基用三苯甲基(Trt)保护.固相载体为需活化的乙二胺-聚乙二醇-聚苯乙烯(EDA-PEG-PS)树脂.合成产物(肽树脂)用苯甲硫醚-乙二硫醇-苯甲醚-三氟乙酸系统一步裂解以及去除侧链保护基,然后用二硫苏糖醇(DTT)还原,再通过氧化型和还原型谷胱甘肽系统促使其形成正确的二硫键配对.对HPLC分离纯化得到的合成产物,进行了氨基酸组成、肽谱、氨基酸顺序以及一维核磁共振谱分析.分析结果表明合成毒素具有与天然毒素相同的化学结构和空间构象.生理实验结果表明,其生物学活性与天然Huwentoxin-I也相同.     

聚羟基烷酸酯 (PHA) 改性研究进展

本文简述了生物制造聚羟基烷酸酯(PHA),包括聚3-羟基丁酸酯(PHB)、聚(3-羟基丁酸酯-3-羟基戊酸酯)(PHBV)、聚(3-羟基丁酸酯-4-羟基丁酸酯)(P3/4HB)、聚(3-羟基丁酸酯-3-羟基己酸酯)(PHBH)的产业化现状,综述了针对PHA材料热稳定性差、加工窗口较窄等缺点而进行的一些改性研究。选用适当方法对PHA进行改性,可使其性能得到优化,应用领域得到拓展。     

生物合成聚3-羟基丙酸酯的研究进展

聚3-羟基丙酸酯(P3HP)作为聚羟基脂肪酸酯家族(PHAs)中的新型热塑性塑料,具有生物降解性和生物相容性等优点。目前,未见野生微生物可以合成P3HP的报道,生产途径主要为化学法和生物法。其中,通过化学法或添加3-HP单体及其结构类似物作为前体的P3HP合成效率低、成本高且不具环保性;而通过构建和改造工程菌的生物代谢途径,能够利用廉价、可再生的碳源,已经逐渐成为研究热点。文中综述了国内外P3HP生物合成研究进展,并对甘油途径、丙二酸单酰辅酶A(Malonyl-Co A)途径和β-丙氨酸途径等合成方法进行了优缺点分析,为生物合成P3HP的深入研究奠定理论基础。     

高分子聚合物的微生物合成与废弃物资源化

γ- 聚谷氨酸(γ-PGA)、γ- 聚苹果酸(γ-PMA)、细菌纤维素(BC)和聚羟基脂肪酸酯(PHA)等都是微生物合成的重要生物高分子聚合物.     

利用大肠杆菌工程菌廉价高效生产聚羟基丁酸酯

利用大肠杆菌生产聚羟基脂肪酸酯是近来国际上生物可降解塑料的研究热点,本研究通过对适宜于聚羟基脂肪酸酯生产的大肠杆菌菌株的选择和碳源利用试验,初步确立了大肠杆菌代谢工程改造生产聚羟基脂肪酸酯的基础。并在此基础上,通过对大肠杆菌磷酸烯醇式丙酮酸葡萄糖转移酶系统的改造和工程菌环境诱导系统的应用,解决了大肠杆菌工程菌无法同时利用多种碳源合成聚羟基脂肪酸酯的难题。发酵试验证明,工程化改造的大肠杆菌利用廉价底物在5L发酵罐中分批培养32h后,菌体终浓度能够达到8.24g/L,聚羟基脂肪酸酯占细胞干重的84.6%。     

真养产碱杆菌Alcaligenes eutrphus从不同碳源合成可降解塑料:发酵过程及产物种类确定

真养产碱菌利用不同碳源合成可降解塑料聚羟基丁酸(PHB)和聚(羟基丁酸-羟基戊酸)(PHBV).二者可由碳-13核磁共振谱区分,从作者所研究的未见诸文献的该菌碳源衣康酸得到的聚合物,被用来举例说明如何确定它为PHB.此外还述及发酵程序、影响产率的因素及所得可降解塑料应用近况等.     

筛选聚羟基烷酸产生菌的一种方法

介绍了一种快速筛选生物可降解塑料一聚羟基烷酸产生菌的方法。实验证明将荧光染料尼罗蓝加入固体培养基(终浓度50μg/mL),紫外灯下观察在这种培养基上生长的菌落,能合成聚羟基烷酸的菌落具有明显的荧光现象,且荧光强度变化与细菌胞内的聚羟基烷酸含量变化成正比,说明可以根据荧光强度的不同来表示聚羟基烷酸相对含量的高低。以此方法来筛选聚羟基烷酸产生菌,具有简单、快速、可靠的特点。     

磷脂酰甘油对光系统Ⅱ酪氨酸残基构象及微环境的影响

通过Fourier红外(FT-IR)光谱法研究了磷脂酰甘油(PG)与光系统Ⅱ(PSⅡ)相互作用的结构机制,主要是PG对PSⅡ酪氨酸残基结构的影响.有结果显示,PG会引起酪氨酸侧链酚基构象和微极性的改变,表现为在1 620～1 500 cm-1之间芳环骨架的伸缩振动带向高频方向变化,其吸收强度也相应增加;在3 500～3 100 cm-1出现新的氢键吸收峰.结果分析表明,PSⅡ蛋白中酪氨酸残基结构的变化源自于酪氨酸侧链苯酚的羟基与PG的甘油羟基之间氢键的形成.     

荔枝胚胎败育与酚类抑制物质的关系

在荔枝 (LitchichinensisSonn .)胚胎败育发生期 ,以系统溶剂法从正常或败育胚珠中初步提取酚类抑制物质 ,通过TLC分离与纯化 ,用GC MS联用仪进一步分离鉴定 ,并以标准品核对。试验首次从荔枝胚珠中分离鉴定出酚类抑制物质对羟基苯甲酸 (p_HBA)。生物活性测定表明 ,p_HBA是一种很强的生长抑制物质。在败育胚珠中其含量及IAA氧化酶活性均显著高于正常胚珠 ,IAA水平则明显低于正常胚珠 (P <0 .0 1)。因此认为 ,p_HBA参与了荔枝胚胎发育的调节 ,高含量的p_HBA是通过促进IAA侧链的氧化并影响促进和抑制生长的物质之间的平衡而导致荔枝胚胎的败育     

油菜甾醇内酯类化合物结构与活性的相关性

比较了19种油菜甾醇内酯类似物和有关甾体化合物在水稻叶片倾斜及萝卜幼苗生长试验中的生物活性。表油菜甾醇内酯(24—Epi—BR)在两个系统中都具有很强的生物活性。C_2位失去羟基(香蒲甾醇)仅在水稻试验中有高活性,改变C_22位侧链结构(2α,3α双羟基—6—酮—23,24—双失碳—β—高-5α—胆烷酸甲酯)在萝卜试验中仍有活性。     

钙霉素聚酮链释放亚基蛋白性质优化及底物选择性

【目的】钙霉素合成酶亚基CalA3释放钙霉素合成过程中的聚酮链。获得生物化学性质稳定、蛋白结构性质均一的CalA3蛋白,可用于冷冻电镜(cryo-electron microscopy)结构解析,以帮助理解装配线型聚酮合酶亚基释放聚酮链的生物化学机理。探究CalA3对不同关键结构特征的聚酮链底物的选择性,可为制备CalA3与小分子化合物的复合物提供生化材料,同时也为进一步挖掘CalA3的成酰胺键的应用潜能提供借鉴。【方法】优化CalA3蛋白异源表达菌株的培养条件、CalA3蛋白纯化的生化条件,利用负染电镜观察蛋白形态,计算并分析蛋白质结构的性质;测定CalA3对不同结构的直链聚酮类似物的体外催化活性,利用色谱和质谱分析鉴定CalA3催化N-乙酰半胱氨酸-吡咯-2-丙酸(SNAC-C3)、N-乙酰半胱氨酸-戊酸(SNAC-C5)和月桂酰辅酶A等多种不同结构的直链聚酮底物类似物与3-羟基邻氨基苯甲酸(3-hydroxy anthranilic acid, 3HA)反应的产物。【结果】利用优化后的培养基PGTY,不仅实现了高纯度巨型聚酮合酶CalA3超量异源表达,同时,负染电镜观察、计算分析...     

泛醌类化合物分子中侧链的化学结构与分子传递电子效能的关系

 <正> 1958年,Morton和Crane等人从酵母和牛心线粒体中分离出一种非蛋白质的黄色结晶物质,并确定了这种物质的化学结构为2,3-二甲氧基-5-甲基-6-(异戊烯基)_(10)-1,4-苯醌。随后,Crane和Gloor等人又从动物、植物和细菌中分离出几种类似的化合物,它们之间的差别仅在于长侧链中异戊烯结构单元数目有所不同。