真菌中脱落酸生物合成代谢关键酶的初步研究*

应用逆转录PCR(RT-PCR)技术测定脱落酸产生菌Botrytis cinerea 3-羟-3-甲基戊二酰CoA(HMG-CoA)还原酶mRNA含量,结果表明经诱变筛选得到的脱落酸高产菌HMG-CoA还原酶含量显著高于野生菌,提示HMG-CoA还原酶可能为真菌ABA生物合成的关键酶。     

响应面法优化海洋镰刀腐皮菌产出HMG-CoA还原酶抑制剂的培养条件

【目的】采用响应面法对海洋微生物镰刀腐皮菌FG319发酵产生MFS(Metabolite of Fusarium solani FG319)培养条件进行优化。【方法】在单因素试验结果的基础上,依据Box-Behnken中心组合原则设计诱导物添加量、培养时间、培养温度的3因素3水平响应面实验,以MFS产出量为响应值优化镰刀腐皮菌FG319的培养条件。【结果】镰刀腐皮菌FG319最优培养条件为诱导物添加量0.6%、培养时间7 d、培养温度22°C,在此培养条件下,MFS最高产量达到20.11 mg/L,是优化前的4倍,与理论预测的相对误差为0.64%,实测值与响应面预测值拟合良好。镰刀腐皮菌FG319代谢产物MFS在HMG-CoA还原酶和NADPH构筑的分子评价反应体系,当MFS添加到100 mg/L时,具有类似洛伐他汀抑制HMG-CoA还原酶的最大抑制率。【结论】响应面试验设计对镰刀腐皮菌FG319培养条件的优化是有效的,其次生代谢产物MFS体外抑制HMG-CoA还原酶的效果也是明显的。     

酶法制备羟甲基戊二酰CoA还原酶抑制剂手性中间体的研究进展

羟甲基戊二酰CoA(HMG-CoA)还原酶抑制剂是降血脂药物。综述了近年来国内外酶法制备HMG-CoA还原酶抑制剂手性中间体的研究进展,从不对称合成和外消旋体拆分2个方面介绍了酶法制备HMG-CoA还原酶抑制剂手性中间体的工艺路线和研究水平,对其工业化前景进行了展望。     

3-羟-3甲基戊二酰辅酶A还原酶及他汀类药物

3-羟-3甲基戊二酰辅酶A(HMG—CoA)还原酶是胆固醇合成的限速酶,它是胆固醇代谢的最重要的酶之一。HMG—CoA还原酶的抑制剂——他汀类药物是目前广泛用于临床的降脂药,它不但可降低血浆胆固醇水平,还可防止动脉粥样硬化。     

天然产物在新药开发中的应用--HMG-CoA还原酶抑制剂新药的发现对天然产物研究与开发的启示

自1973年发现第一个作用于HMG-CoA还原酶的化合物mevastatin以来,多个具有HMG-CoA还原酶抑制活性的抗高血脂新药被开发成功,并成为治疗高血脂症的首选药物。在此简单介绍该类新药的发现与开发过程,并就天然产物的研究与开发提出一点个人见解。     

牛樟芝HMGR基因的克隆和表达分析

为研究牛樟芝(Antrodia camphorata)萜类生物合成MVA途径中关键酶3-羟-3-甲基戊二酸单酰辅酶A还原酶(3-hydroxy-3-methylglutary CoA reductase,HMGR)的调控机制,从牛樟芝基因组中分离并克隆出AcHMGR基因,对其进行生物信息学分析、不同碳氮源添加物对该基因的诱导表达情况进行分析。分析显示:AcHMGR基因含7个外显子、6个内含子;开放阅读框为3 402 bp,编码1 133个氨基酸残基组成蛋白质序列;AcHMGR包含HMGR典型的多肽位点,即2个HMG-CoA结合基序:PLG(Ⅰ/Ⅴ)AGPLK(Ⅰ/Ⅴ)DG和AEGTLVASTSRG,2个NADP结合基序:TGDAMGMNMI和IEVGT(Ⅰ/Ⅴ)GGGT;分子系统进化分析显示,AcHMGR蛋白序列与其他多孔菌科真菌的HMGR聚为一支;表达谱分析显示:碳源中的果糖、氮源中的酪蛋白胨诱导表达AcHMGR基因的能力最强。本研究为探讨牛樟芝萜类,尤其是三萜类化合物的生物合成及调控机理提供了帮助。     

C24(28)-甾醇还原酶参与粗糙脉孢菌极性生长及早期发育

麦角甾醇是真菌细胞膜的主要固醇类物质,其生物合成是一个复杂的酶促反应过程, 其中C24(28)-甾醇还原酶是麦角甾醇合成途径中的关键酶,对C24(28)-甾醇还原酶功能的研究有助于阐明麦角甾醇对真菌极性生长的影响.本文对粗糙脉胞菌C24(28)-甾醇还原酶蛋白（Erg-2基因编码）序列的同源性分析表明,在子囊菌门的3个物种中,C24(28)-甾醇还原酶具有很高的保守性.根据同源重组基因敲除原理,通过电转化、分生孢子过膜以及PCR鉴定的方法获得了Erg-2基因缺失突变株（Erg-2KO）,进一步利用斜面生长法并结合细胞壁染色进行突变株表型分析发现,与野生型相比,Erg-2KO(Ku70RIP背景)在生长初期菌丝生长缓慢,而后期与野生型无显著差异.这些结果表明,C24(28)-甾醇还原酶对N. crassa早期的生长和发育至关重要.     

马克斯克鲁维酵母羰基还原酶基因的克隆与表达

【目的】研究羰基还原酶基因的克隆、表达及其在不对称生物催化中的应用。【方法】对羰基还原酶氨基酸序列进行BLAST推导出核苷酸序列,设计引物,以马克斯克鲁维酵母(Kluyveromyce marxianus)CGMCC 2.1977全基因组为模板,通过PCR扩增目的片段,与载体pET-28a连接,转化大肠杆菌获得重组菌BL21(DE3)-(pET28a-cMCR)和Rosetta(DE3)-(pET28a-cMCR)。【结果】扩增的序列与已报道的mer序列有100%同源性,全长1 038 bp,共编码345个氨基酸。目的蛋白在Rosetta(DE3)-(pET28a-cMCR)得到了高效表达,大小为42 kD。该酶最适反应温度为40°C,最适反应pH是8,热稳定性与pH稳定性较差。Ca2+对酶活具有明显的激活作用,且浓度为0.5 mmol/L时效果最好。重组菌可还原4-氯乙酰乙酸乙酯(COBE)为(S)-4-氯-3-羟基丁酸乙酯[(S)-CHBE],光学纯度为100%,转化率为81.0%。重组菌在制备度洛西汀关键中间体(S)-氮,氮-二甲基-3-羟基-(2-噻吩)-l-丙胺[(S)-DHTP]中也得到初步应用。【结论】从菌株马克斯克鲁维酵母(Kluyveromyce marxianus)CGMCC 2.1977中克隆获得了羰基还原酶基因,在大肠杆菌中成功表达,并可应用于不对称还原。     

沼泽红假单胞菌Rhodopseudomonas palustris 2-8的亚硝酸盐还原酶基因克隆和序列分析

沼泽红假单胞菌2-8具有亚硝酸盐还原能力, 根据不同类型亚硝酸盐还原酶保守序列设计引物, 通过PCR扩增的方法对2-8菌株的亚硝酸盐还原酶类型进行鉴定, 发现该菌株的亚硝酸盐还原酶为Cu型亚硝酸盐还原酶。从2-8菌株基因组中克隆出编码该Cu型亚硝酸盐还原酶的基因(nirK), 该基因由1 154个碱基对组成, 在GenBank数据库的登录号为GU332847, 与沼泽红假单胞菌(Rhodopseudomonas palustris TIE和CGA009) 的nirK序列相似性为90%。互联网数据库及生物信     

毕赤酵母不对称合成阿托伐他汀中间体

阿托伐他汀可通过抑制HMG-CoA还原酶与底物的结合来抑制胆固醇的合成,而 (R)-3-羟基-5-邻苯二甲酰亚胺基戊酸乙酯是阿托伐他汀合成的重要中间体。通过对实验室保藏菌种进行筛选,得到一株巴氏毕赤酵母X-33可将5-邻苯二甲酰亚胺-3-氧代戊酸乙酯还原为 (R)-3-羟基-5-邻苯二甲酰亚胺基戊酸乙酯。在磷酸盐缓冲液体系中考察了初始底物浓度、反应时间、辅助底物、葡萄糖添加量、pH、温度等因素对产物收率和对映体选择性的影响,获得了较佳的反应条件。选择底物投料量为7 g/L时,当菌体浓度120 g/L,葡萄     

代谢工程技术调控3-羟基丁酸与3-羟基己酸共聚酯PHBHHx的微生物合成

3-羟基丁酸和3-羟基己酸共聚酯(PHBHHx)是一种新型生物可降解材料,其性能与3-羟基己酸(3HHx)在共聚物中的摩尔百分含量密切相关。本研究在两株嗜水性气单孢菌Aeromonas hydrophila WQ和Aeromonas hydrophila 4AK4中分别引入了编码酯酰辅酶A脱氢酶的yafH基因和编码合成3-羟基丁酸-CoA的phbA和phbB基因,将A.hydrophila WQ合成的PHBHHx中的3HHx的摩尔含量由3％—5％提高到20％以上;而A.hydrophila 4AK4合成的PHBHHx中的3HHx摩尔含量则由15％左右降低到3％-12％。成功地实现了对PHBHHx单体组成的调控。     

一种新型(S)-羰基还原酶的克隆及其功能表达

【目的】从近平滑假丝酵母(Candida parapsilosis CCTCC M203011)基因组中钓取新型(S)-羰基还原酶基因(scrⅡ),对其生物转化手性醇的功能进行了验证。【方法】采用PCR的方法,从C.parapsilosis基因组中扩增出一段可能的羰基还原酶基因scrⅡ。以构建的重组菌Escherichia coli BL21/pET28a-scrⅡ为生物催化剂,2-羟基苯乙酮为底物进行催化反应,经HPLC分析,计算终产物的光学纯度和产率,确定了转化反应的最适温度和pH值。【结果】scrⅡ基因全长为840bp,编码279个氨基酸,与已报道的(S)-羰基还原酶基因scr的一致性为85%。氨基酸序列分析表明SCRⅡ具有典型短链醇脱氢酶的功能域:辅酶结合区域Thr40-Gly41-(X)3-Gly45-X-Gly47和催化三联体结构Ser172-(X)n-Tyr187-(X)3-Lys191。在30℃,0.1mmol/LIPTG的诱导下,(S)-羰基还原酶(SCRⅡ)在E.coli中过量表达。以10%(w/v)的重组菌为催化剂,高浓度(6g/L)2-羟基苯乙酮为底物,在最适反应温度35℃和pH5.5的条件下,转化产物(S)-苯基乙二醇的光学纯度高达99.1%e.e.,产率为89.6%。与(S)-羰基还原酶SCR相比较,底物浓度提高了一倍,产物的光学纯度和产率分别提高了10%和28%。【结论】采用分子克隆技术分离出新型羰基还原酶SCRⅡ的编码基因,该酶的发现为手性醇的高效制备奠定了坚实的研究基础。     

恶臭假单胞菌SJTE-1中转化17β-雌二醇的3-酰基-ACP还原酶的鉴定与功能研究（英文）

【目的】假单胞菌SJTE-1可高效转化17β-雌二醇,但是催化该转化的酶尚不清楚。本文鉴定了该菌株的一个新的3-酮酰基-ACP还原酶(ANI01589.1),并对其进行了功能研究。【方法】首先,我们克隆了该3-酰基-ACP还原酶的编码基因,在大肠杆菌BL21(DE3)菌株中进行了异源表达;利用金属离子亲和层析法,纯化获得了重组蛋白。体外检测了重组蛋白的活性与酶学性质,并利用高效液相色谱法(HPLC)测定了该酶的催化产物。【结果】3-酮酰基-ACP还原酶可被17β-雌二醇诱导表达,重组蛋白纯化量可达19.6mg/L。蛋白序列比对结果表明,该蛋白包含短链脱氢酶/还原酶(SDR)的2个共有区域和多个保守残基。该酶以NAD~+为辅助因子,将17β-雌二醇转化为雌酮;其Km值为0.071 mmol/L, k_(cat)值为2.4±0.06/s~(–1),5 min内可转化超过95.8%的雌二醇。该酶的最佳反应温度为42°C,最佳pH为8.0。不同二价离子对该酶的活性影响不同,Mg~(2+)和Mn~(2+)可增强其酶活性。【结论】这一假单胞菌SJTE-1来源的3-酮酰基-ACP还原酶可高效催化17β-雌二醇的转化,该酶可能在该菌株的雌激素代谢过程中起到重要作用。     

尾巨桉HMGR基因的克隆及表达分析

基于RACE技术克隆得到尾巨桉3-羟基-3-甲基戊二酰CoA还原酶(EuHMGR)基因全长为1955bp,包含1560bp的开放阅读框(ORF),编码519个氨基酸。生物信息学分析表明EuHMGR包含两个HMG-CoA结合基序和两个NADP(H)结合基序;同源建模得到EuHMGR三维构象呈"V"型,包含N-结构域、S-结构域和L-结构域。将EuHMGR组DNA与cDNA序列进行比对表明EuHMGR存在一个319bp的内含子。通过实时定量PCR进行组织特异性表达分析表明EuHMGR在茎中的表达量最高,叶次之,在根中基本无表达。该研究为后续尾巨桉EuHMGR的功能验证以及遗传转化奠定基础。     

人参皂苷等萜类化合物生物合成途径及HMGR的研究进展

人参皂苷是人参的主要有效成分之一,属典型的萜类化合物。本文对萜类生物合成途径及HMG-CoA还原酶进行了综述。人参皂苷等萜类生物合成分为甲羟戊酸和丙酮酸两种途径,两者都是以异戊烯基焦磷酸为主要的中间产物。大量研究资料表明HMG-CoA还原酶是甲羟戊酸途径的第一个限速关键酶,这对人参皂苷生物合成途径及其调控的深入研究具有一定的参考价值。     

葡萄贮期脱落酸（ABA）变化的研究

试验研究了葡萄贮期脱落酸 ( ABA)的变化 ,结果表明 :葡萄贮期 ABA含量呈抛物线形变化 ,有明显的高峰出现 ,低温 ( 0± 0 .5℃ )贮藏具有推迟 ABA峰期和降低峰值的作用 ,经用 9种植物生长调节剂和 2种化学药品对葡萄果穗处理试验 ,三碘苯甲酸 ( TIBA)对 ABA的形成有极强的抑制作用 ,吲哚 - 3-乙酸 ( IAA)、赤霉素 ( GA3)、萘乙酸 ( NAA)和 6-苄基氨基嘌呤 ( 6- BA)对 ABA的形成也具有拮抗作用 ,矮壮素 ( CCC)、比久 ( B9)、乙烯利 ( CEPA)和外源脱落酸对 ABA的形成有促进作用。     

他汀类降血脂药物的研究进展

本文综述了HMG-CoA还原酶抑制剂类降血脂药物的开发与应用,重点介绍了近年来已上市的他汀类药物的研究进展。     

(S)-羰基还原酶Ⅱ与葡萄糖脱氢酶共催化高效合成(S)-苯乙二醇北大核心CSCD

【目的】通过优化获得最佳酶活配比,设计近平滑假丝酵母(Candida parapsilosis)CCTCC M203011的(S)-羰基还原酶Ⅱ与枯草芽孢杆菌(Bacillus sp.)YX-1葡萄糖脱氢酶在大肠杆菌中的共表达体系,实现重组菌高效催化2-羟基苯乙酮,合成(S)-苯乙二醇。【方法】分别从重组大肠杆菌中纯化了(S)-羰基还原酶Ⅱ和葡萄糖脱氢酶,研究了2种酶共催化2-羟基苯乙酮的最佳酶活比例,最适催化温度和pH,由此构建(S)-羰基还原酶Ⅱ和葡萄糖脱氢酶的共表达体系。【结果】(S)-羰基还原酶Ⅱ的比酶活力为1.3 U/mg,葡萄糖脱氢酶的比酶活力为13.5 U/mg。在总酶活力为1 U时,(S)-羰基还原酶Ⅱ和葡萄糖脱氢酶共催化体系中,确定了2种酶的最佳比例在1∶1到5∶1(U/U)之间,最适反应温度为30℃,pH为7.0。在此基础上构建了(S)-羰基还原酶Ⅱ和葡萄糖脱氢酶基因比为1∶1的共表达体系,共表达重组菌破碎上清液中(S)-羰基还原酶Ⅱ和葡萄糖脱氢酶酶活分别为0.76 U/mg和0.73 U/mg,两者的酶活比例为1∶1。在上述确定的最适催化条件下,其催化10 g/L 2-羟基苯乙酮,产物(S)-苯乙二醇的光学纯度和得率均高达99%以上。与仅含有(S)-羰基还原酶Ⅱ的重组大肠杆菌相比,共表达体系转化产物(S)-苯乙二醇的得率明显提高,且转化时间由原来的24 h缩短为13 h。【结论】通过确定(S)-羰基还原酶Ⅱ和葡萄糖脱氢酶最佳酶活配比,为构建手性催化的靶酶和辅酶再生酶共表达体系,为实现手性化合物的高效制备提供了研究基础。     

干旱和臭氧浓度升高对元宝枫早生和晚生叶片色素和脱落酸含量的影响

臭氧和干旱是威胁我国北方城市植物生长的两大重要因素。于2012年利用开顶式气室,通过设置4个处理(AW-大气环境和水分充足;AW+60-大气增加60 nL/L臭氧+水分充足;AD-大气+干旱处理;AD+60-大气增加60 nL/L臭氧+干旱处理),开展了大气臭氧浓度升高(以下简称"臭氧")和干旱对元宝枫秋季变色期主要色素含量及脱落酸(ABA)含量的影响研究。结果表明:(1)早生叶在臭氧处理后,总叶绿素和类胡萝卜素分别下降了21%和29.6%、花青苷和类黄酮相对含量显著升高了34.1%和7.3%、脱落酸含量增加了19.8%。干旱处理后,早生叶总叶绿素显著下降了18.7%、花青苷和类黄酮相对含量分别显著升高了37%和7.4%、脱落酸含量显著升高了13%。叶片的上述生理变化将会导致叶片提前变红、叶片早衰和提前脱落。(2)晚生叶在干旱处理后总叶绿素含量减少了18.8%,脱落酸含量增加了33.4%,臭氧以及与干旱共同处理未对晚生叶产生显著影响。(3)臭氧和干旱共同处理后,早生叶总叶绿素含量、花青苷和叶片脱落酸含量存在显著交互作用,交互作用缓解了叶片总叶绿素的下降和花青苷的上升,但未缓解叶片脱落酸含量的增加。综上,早生叶和晚生叶对臭氧和干旱处理的响应不同,早生叶对臭氧处理响应大于晚生叶,而晚生叶对干旱更敏感。臭氧和干旱处理均加速了叶片衰老,二者共同处理后叶片脱落风险增加。     

重组嗜水气单胞菌Aeromonas hydrophila 4AK4中3-羟基丁酸3-羟基己酸共聚酯PHBHHx的发酵生产

3-羟基丁酸和3-羟基己酸共聚酯(PHBHHx)是一种性能优良的新型生物可降解材料,其机械和加工性能与3-羟基己酸(3HHx)在共聚物中的含量密切相关。在嗜水气单孢菌Aeromonas hydrophila 4AK4中引入了编码β-酮基硫解酶(β-ketothiolase)的phbA基因和编码乙酰乙酰辅酶A还原酶(Acetoacetyl-CoA reductase)的phbB基因,使重组菌增加了一条利用乙酰辅酶A合成3-羟基丁酸-CoA的代谢途径,这使得利用非相关性碳源调控PHBHHx的单体组成比例成为可能。利用葡萄糖酸钠和月桂酸作为碳源,对重组Aeromonas hydrophila 4AK4进行了摇瓶培养及5L发酵罐培养的研究。在摇瓶实验中,通过改变碳源中两种组分的比例,可以使A,hydrophila 4AK4合成的PHBHHx中的3HHx摩尔含量由原来的15％左右降低到3％～12％,成功地实现了对PHBHHx单体组成的调控;当以月桂酸为唯一碳源时,在5L发酵罐中,经过56h的培养,获得了51．5g／L的细胞干重(CDW),其中62％为PHBHHx,3HHx在PHBHHx中的摩尔含量为9．7％;当以1：1的葡萄糖酸钠和月桂酸为碳源时,48h的5L发酵罐培养获得了32．8g／L的CDW和52％的PHBHHx含量,其中3HHx在PHBHHx中的摩尔含量为6．7％。结果证明了该重组菌在大规模生产单体组成可控PHBHHx方面具有很大的应用潜力。