重组CHO细胞培养过程中氨对细胞代谢的影响

研究了重组CHO细胞批培养过程中,氨浓度对细胞的葡萄糖、谷氨酰胺及其它氨基酸代谢的影响。表明,细胞对葡萄糖和谷氨酰胺的得率系数随着氨浓度的增加而降低,起始氨浓度为566mmol/L的批培养过程与起始氨浓度为021mmol/L的批培养过程相比,细胞对葡萄糖和谷氨酰胺的得率系数分别下降了78%和74%,细胞对其它氨基酸的得率系数也分别下降了50%～70%。氨浓度的增加明显地改变了细胞的代谢途径,葡萄糖代谢更倾向于厌氧的乳酸生成。在谷氨酰胺的代谢过程中,谷氨酸经谷氨酸脱氢酶进一步生成α酮戊二酸的过程受到了氨的抑制,而氨对谷氨酸经谷氨酸转氨酶反应生成α酮戊二酸的过程有促进作用,但总体上谷氨酸进一步脱氨生成α酮戊二酸的反应受到了氨的限制。     

谷氨酸合酶活力的快速测定

1974年依赖铁氧还蛋白的谷氨酸合酶(Gluta-mate Synthase,EC 1.4.7.1.)的发现证明植物主要通过谷氨酰胺合成酶/谷氨酸合酶途径进行氨的同化。在这个氨同化途径中,谷氨酸合酶是限速酶,它催化一分子谷氨酰胺和一分子α-酮戊二酸形成两分子的谷氨酸。谷氨酸合酶活力测定的关键是如何把产物谷氨酸与反应液中的其它组分,尤其是底物(谷氨酰胺)分开。纸层析、纸电泳、同位素、氨基酸自动分析和高压液相层析     

重组CHO-GS细胞降低氨毒副作用的代谢研究

在重组CHOGS细胞无血清批培养过程中,由于GS系统的引入,使氨对细胞的毒副作用显著降低,从而引起细胞生长和代谢途径发生变化。当起始氨浓度为1.42mmolL时,细胞最高密度可达到15.6×105cellsmL,随着氨浓度的增加,尽管细胞生长受到一定的抑制,但在氨浓度为12.65mmolL时,细胞密度仍可达到8.9×105cellsmL。当起始氨浓度从0.36mmolL增加到12.65mmolL时,细胞对葡萄糖的得率系数和乳酸对葡萄糖的得率系数降低,己糖激酶(HK)、丙酮酸激酶(PK)和乳酸脱氢酶(LDH)酶活分别提高了43%、140%和25%,表明细胞对葡萄糖的利用增加,糖代谢更倾向于高能量生成途径。在谷氨酰胺代谢途径中,氨促进了谷丙转氨酶(GPT)酶活,谷氨酸到α酮戊二酸的转化逐渐倾向于谷丙转氨途径,谷氨酸脱氢酶(GDH)酶活降低,脱氨途径相应受到抑制。此外,氨浓度的增加使细胞群体处于G0G1期的比例逐渐升高,当氨浓度为12.65mmolL时,重组蛋白比生产速率比氨浓度为0.36mmolL时提高了2.1倍。     

氨氮对鱼类毒性的影响因子及气呼吸型鱼类耐氨策略

氨氮广泛存在于养殖水体中,在氨氮过高的养殖环境下可能会导致鱼类的大量死亡。从生态、环境及养殖效益角度来看,研究氨氮对鱼类的毒性以及鱼类应对环境或体内高氨浓度的策略均具有重要意义。某些鱼类具有其特殊的策略来降低氨毒性,使得这些种类能适应极高的环境或体内氨浓度。这些耐氨策略主要为(1)合成谷氨酰胺、(2)合成尿素排出、(3)增强机体排泄、(4)Rh蛋白促进氨解毒、(5)降低周围环境pH、(6)NH_3挥发和体表碱化、(7)降低体内氨生成、(8)特定氨基酸代谢生成丙氨酸、(9)组织高氨耐受性。鱼类的氨耐受策略较多而且是可变的,主要受特定种类的生活习性和栖息环境影响。文章综述了氨氮对鱼类的毒性机理以及鱼类的应对策略,为相关的研究提供基础资料。     

不同培养基中MDCK细胞生长及代谢动力学研究

[目的]为筛选适应于MDCK细胞大规模培养的最佳培养基并揭示其代谢动力学规律。[方法]选取商业化的培养基DMEM(试验组A)、EMEM(试验组B)、MEM(试验组C)、M199(试验组D)、DMEM/F12(试验组E)及DMEM:EMEM复合培养基(试验组F)用于MDCK细胞传代培养,研究不同培养基对MDCK细胞生长特性的影响,分析MDCK细胞生长过程中葡萄糖(Gluc)、乳酸(Lac)、谷氨酰胺(Gln)和氨(NH4+)的代谢情况,并进一步进行细胞工厂的培养验证。[结果]结果表明MDCK细胞均能在试验组A、B、E、F四种培养基中生长,其最大增殖浓度E A F B,差异显著(P 0. 05);倍增时间B F A E,差异显著(P 0. 05);细胞比生长速率E A F B,差异不显著(P 0. 05)。不同培养基培养MDCK细胞对数生长期平均葡萄糖比消耗速率、谷氨酰胺比消耗速率及氨比生成速率差异均不显著(P 0. 05),乳酸比生成速率差异显著(P 0. 05)。在试验组A和E培养基中细胞能实现高密度增殖,再将其进行细胞工厂扩大培养验证,发现两种培养基在培养48 h时均能达到单层致密,且细胞密度均达到8. 0×10~8/cells以上,差异不显著(P 0. 05)。[结论]综合研究结果及规模化生产成本因素,采用DMEM培养基(试验组A)培养MDCK细胞,其最大增殖浓度达到6. 4×10~5/m L,倍增时间为22. 835 h,比生长速率为0. 558,可进行大规模培养,为工业化生产提供依据。     

谷氨酰胺和天冬酰胺对CHO细胞生长、代谢及抗体表达的影响

以离心换液的批培养为例,通过设计谷氨酰胺和天冬酰胺不同的添加方式来考察两者对CHO细胞生长,代谢及产物表达的影响。结果表明：基础培养基中谷氨酰胺和天冬酰胺不能简单地相互替换,缺失谷氨酰胺或天冬酰胺的基础培养基均不能支持dhfr-CHO细胞的正常生长和产物表达,仅谷氨酰胺和天冬酰胺的浓度同时达到4mmol/L,才能满足细胞生长所需。另外,代谢副产物氨的生成仅与谷氨酰胺和天冬酰胺的加和线性相关,与两者添加比例无关。但适当提高天冬酰胺与谷氨酰胺的比例可提高抗体表达水平,同时减少乳酸的生成。因此,为培养基开发与优化过程中谷氨酰胺和天冬酰胺的添加策略提供了依据,为建立高效的流加培养过程奠定了基础。     

氨甲酰磷酸不同合成途径在大肠杆菌中的比较

【背景】氨甲酰磷酸是生物合成代谢中精氨酸与嘧啶的重要前体物质,在工业微生物生产精氨酸与嘧啶及其衍生物中发挥关键作用。【目的】在大肠杆菌Escherichia coli BW25113中比较氨甲酰磷酸不同合成途径的催化效率。【方法】在大肠杆菌Escherichia coli BW25113中过表达鸟氨酸氨甲酰基转移酶(OTC)的基础上,分别过表达大肠杆菌自身的氨基甲酸激酶(CK)和氨甲酰磷酸合酶(CPSⅡ)并表征其反应效果。通过优化底物供应(调整底物浓度与引入L-谷氨酰胺合成酶)对CK与CPSⅡ的催化反应进行优化。【结果】在大肠杆菌中过表达OTC,建立细胞水平氨甲酰磷酸检测体系。在此基础上比较不同来源的CK,发现大肠杆菌来源的CK效果最好,50mmol/LNH4HCO3条件下全细胞催化9h得到2.95±0.15mmol/LL-瓜氨酸;过表达CPSⅡ时,50mmol/LL-谷氨酰胺催化9h得到3.16±0.29 mmol/L L-瓜氨酸。通过改变底物NH4HCO3浓度和引入外源L-谷氨酰胺合成酶(GS)等方式对CK与CPSⅡ的催化反应分别进行优化后,100 mmol/L NH4HCO3条件下,L-瓜氨酸浓度分别提高至4.67±0.55mmol/L和6.12±0.38mmol/L,且过表达GS后CPSⅡ途径可以利用NH3,不需要额外添加L-谷氨酰胺。【结论】引入L-谷氨酰胺合成酶后的CPSⅡ途径合成氨甲酰磷酸的能力优于CK途径,为精氨酸、嘧啶及其衍生物的合成提供了一种更加高效的策略。     

蛋白质体积对其亚细胞定位的影响

为了探索N(2)-L-丙氨酰-L-谷氨酰胺的合成工艺,确定最佳工艺以符合工业化生产的需求,以L-谷氨酰胺为原料,通过氨解反应合成L-丙氨酰-L-谷氨酰胺,并对反应条件及精制工艺进行优化.实验结果显示,当设定氨解反应温度为60℃,反应压力为0.5 MPa,反应时间为5.5h,以及氨水体积与α-D-氯丙酰-L-谷氨酰胺质量之比(V∶m)为1.5∶1时,将所得粗品用75％乙醇溶液进行精制,合成得到的N(2)-L-丙氨酰-L-谷氨酰胺经检测含量为99.65％,总收率约为55.77％.结果表明,经优化后的工艺简便安全、条件温和易控、生产周期短,适合工业化大量生产,且产品纯度、收率较高.     

微生物谷氨酰胺转氨酶催化细胞色素c赖氨酸残基的定点修饰

研究微生物谷氨酰胺转氨酶(mTG)催化细胞色素c(Cytc)的PEG定点修饰的可行性,并优化修饰条件,研究PEG修饰对Cytc性质的影响。将单甲氧基聚乙二醇氨(mPEG-NH_2)与N-苄氧羰基-谷氨酰胺-甘氨酸(CBZ-QG)共价结合制备含谷氨酰胺残基的甲氧基聚乙二醇衍生物(N-苄氧羰基-谷氨酰胺-甘氨酰-单甲氧基聚乙二醇,CBZ-QG-mPEG);mTG分别催化mPEG-NH_2、CBZQG-mPEG(mTG)修饰Cytc,研究酶法定点修饰Cytc残基的可行性;改变酶的用量、温度、反应时间和p H等反应条件优化谷胺酰胺转氨酶催化修饰Cytc的条件。研究结果表明:(1)mPEG-NH_2不能作为mTG的底物修饰Cytc,甲氧基聚乙二醇氨(mPEG-NH_2)分子上引入谷氨酰胺残基后,在mTG的催化作用下了实现Cytc的PEG修饰,而且基于mTG的底物特异性实现了PEG定点修饰Cytc的赖氨酸(Lys)残基;(2)37℃温度下,p H 8.0的溶液中,1mg/ml的mTG催化修饰反应2h是最佳修饰反应条件;(3)化学法PEG修饰Cytc产物复杂,是多种多点修饰产物的混合物,酶法催化PEG修饰Cytc只产生单一产物;(4)与天然Cytc相比,修饰后Cytc的活力、稳定性都有所提高。提出的谷胺酰胺转胺酶催化修饰法解决了蛋白质Lys残基难以定点修饰的难题,拓展了mTG在蛋白质修饰方面的应用。     

添加CTAB促进吸水链霉菌产谷氨酰胺转胺酶

研究了添加十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)对吸水链霉菌(Streptomyces hygroscopicus)合成谷氨酰胺转胺酶的影响。结果表明,添加CTAB可以提高发酵过程中谷氨酰胺转胺酶的酶活,摇瓶培养中,CTAB的最佳添加时间和添加量分别为32h和1%,发酵终了时,谷氨酰胺转胺酶酶活最高达5.04u/mL,比对照提高了21.8%。初步研究表明,CTAB的主要作用是促使谷氨酰胺转胺酶的酶原转化为成熟酶,因此,在发酵过程中添加适当浓度的CTAB,可使酶原快速、完全地转化为成熟的MTG,解除酶原的产物抑制作用,促进了细胞产酶。