谷氨酸脱羧酶与Ⅰ型糖尿病发病机制

谷氨酸脱羧酶（glutamic acid decarboxylase,GAD）与Ⅰ型糖尿病（type 1 diabetes,T1DM）的发病有很大关系,被认为是Ⅰ型糖尿病发病的自身免疫启动靶抗原。谷氨酸脱羧酶对于Ⅰ型糖尿病的预测、诊断、预防和治疗都有很大应用价值。该文阐述了谷氨酸脱羧酶的最新研究进展,以及谷氨酸脱羧酶与Ⅰ型糖尿病自身免疫发病机制的联系。     

谷氨酸脱羧酶研究进展

谷氨酸脱羧酶(glutamic acid decarboxylase,GAD,EC4.1.1.15)在生物体内广泛存在,其催化产物γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid,GABA)是哺乳动物体内一种重要的抑制性神经递质。在对自身免疫性疾病以及糖尿病研究中,特别是1型糖尿病,GAD、GABA以及谷氨酸脱羧酶抗体(glutamic acid decarboxylase-antibody,GAD-Ab)等的水平作为病理分析、疾病诊断、免疫治疗的重要参数,历来备受研究者关注。本文就GAD及其催化产物GABA的研究进展进行了综述,为更好地研究自身免疫性疾病的发病机理,探索更加有效安全的治疗方法提供参考。     

重组人谷氨酸脱羧酶65的表达及活性研究

目的：获得有活性的人谷氨酸脱羧酶65（human glutamate decarboxylase 65,hGAD65）用于Ⅰ型糖尿病（type 1 diabetes mellitus,T1DM）检测。方法：将hGAD65基因插入质粒pET32a(+)中,与硫氧还蛋白（thioredox）及六聚组氨酸（hexahistidine）融合,由IPTG诱导融合蛋白（Trx-hGAD65）表达,经两次镍离子亲和层析纯化,通过薄层层析和ELISA研究hGAD65及Trx-hGAD65的活性。结果：在大肠杆菌中实现hGAD65的可溶性表达,经亲和层析得到较纯hGAD65和Trx-hGAD65蛋白,二者具有相同酶学活性,但Trx-hGAD65稳定性更高,并能检测出T1DM患者血清中的hGAD65抗体（hGAD65-Ab）。结论：Trx-hGAD65能在大肠杆菌中可溶性表达,从而为Trx-hGAD65用于T1DM诊断、预防和治疗打下基础。     

谷氨酸脱羧酶若干研究进展

谷氨酸脱羧酶是γ－氨基丁酸的合成酶,主要存在脑和胰岛中。因体内存在多种形成的谷氨酸脱羧酶,现无获得各种均一的谷氨酸脱羧酶的 统一方法。谷氨酸脱羧酶的克隆和表达,既弄清了谷氨酸脱羧酶的基因结构与定位,又为谷氨酸脱酶的大规模应用奠定了基础。目前认为谷氨酸脱羧酶是Ⅰ型糖尿病的始动靶抗原,体内注入谷氨酸脱羧酶可预防或延缓ＮＯＤ（ｎｏｎｏｂｅｓｅ ｄｉａｂｅｔｉｃ）小鼠Ⅰ型糖尿病的发生。     

谷氨酸脱羧酶结构及催化机制的研究概述

谷氨酸脱羧酶(glutamate decarboxylase,GAD)是一种磷酸吡哆醛(pyridoxal-5′-phosphate,PLP)依赖性酶,广泛存在于自然界的动植物和微生物中,在酸性环境下发生结构变化,不可逆地催化L-谷氨酸或谷氨酸盐α-脱羧生成γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid,GABA)。γ-氨基丁酸在人体中作为一种抑制性神经递质,具有重要的生理功能,可以被广泛应用于食品和制药工业中。本文就谷氨酸脱羧酶结构及催化机制的研究进展进行概述。     

香蕉谷氨酸脱羧酶基因克隆与表达

根据抑制缩减杂交文库获得的香蕉谷氨酸脱羧酶基因片段,利用RACE技术,首次从香蕉果实中克隆了谷氨酸脱羧酶基因的cDNA全长.结果表明,该cDNA的ORF全长1 500 bp,编码499个氨基酸.Blast分析表明,该基因所推导的氨基酸序列与水稻、柑橘、白杨、番茄等具有较高的一致性,分别为82%、81% 、79% 、78%,推测其编码的蛋白质分子量为56.25 kD,等电点5.21,具有与钙调蛋白结合的C端延伸区域和磷酸吡哆醛结合位点.组织特异性和果实采后正常成熟不同阶段表达结果显示,该基因在香蕉根、茎、叶、花、果实中均有表达,果实中的表达量较高,正常成熟表达量的增加可能受内源乙烯诱导并促进乙烯生物合成,推测其可能在不同的生理过程中起作用,并且与果实成熟及乙烯生物合成密切相关.     

L—谷氨酸脱羧酶电极的研制及性能

酶电极是由传感器和酶膜(或其它形式)组成的一种生物传感器,它通过酶催化反应作用,由传感器检测底物到产物转化或其他变化来进行测定,因此具有专一性好,灵敏度高,操作简便等特点。自本世纪六十年代,Updike和Hicks首先提出酶电极这一概念以来,酶电极的研究发展十分迅速,许多成果已被应用于临床、发酵及食品工业、环境保护等领域。氨基酸,可通过氨基酸脱羧酶的作用,由瓦氏呼吸计检测生成的二氧化碳的量而定量测定。1976年,Tong和Rechnitz首先报道了应用赖氨酸脱羧酶电极测定赖氨酸。其后,White和Guilbault及Tran等人分别对之进行了改进;最近,谷氨酸脱羧酶电极的研究也有报道。     

猪脑谷氨酸脱羧酶的分离纯化以及生物学活性鉴定

L-谷氨酸脱羧酶是γ-氨基丁酸合成的关键限速酶,广泛的存在于脊椎动物神经细胞以及β-胰腺细胞,是胰岛素依赖型糖尿病(IDDM)病人以及僵硬综合症(SMS)病人血清的关键抗原。运用sephamryl S-200以及DEAEsepharose可以从猪脑中分离纯化出谷氨酸脱羧酶。纯化的GAD在变性条件下电泳,经考马斯亮蓝R250染色以及Western-Blot鉴定主要有两条带,分子量分别为67kD和44kD。根据L-谷氨酸脱羧酶能够分解谷氨酸产生γ-氨基丁酸和CO2的特性,通过测定产物γ-氨基丁酸推断酶活。以上实验结果表明从猪脑中分离纯化到的是具有生物学活性以及免疫原性的谷氨酸脱羧酶,可进一步改良为IDDM检测试剂盒,用于IDDM的预防和预测。     

谷氨酸脱羧酶放射测量法的改良及应用

用NaOH代替苯乙胺作为¹⁴CO₂的吸附剂,改进谷氨酸脱羧酶（GAD）活性的放射测定方法,结果发现NaOH为吸附剂组内变异系数为9.6%, 以苯乙胺为吸附剂组内变异系数为31.9%;以NaOH为吸附剂72 h后测量其放射活性仍稳定不变,以苯乙胺为吸附剂者1 h后放射性活性即下降47%,6 h后已降低至本底水平;¹⁴CO₂重吸收实验亦证明以苯乙胺为吸附剂吸附的¹⁴CO₂ 6 h内已有80%以上重新被NaOH吸附;以NaOH作为吸附剂测定GAD的活性,在0.39～17.8 mg脑组织样品范围内GAD量与¹⁴CO₂生成量之间有线性关系.NaOH代替苯乙胺作为¹⁴CO₂的吸附剂测定GAD的活性其灵敏度提高1.66倍.用此方法测定组织和细胞内GAD活性证明其具有良好的重复性和稳定性,值得推广应用.     

短乳杆菌谷氨酸脱羧酶的生物信息学分析

以短乳杆菌(Lactobacillus brevis)Lb-2菌株cDNA为模板克隆了谷氨酸脱羧酶(Glutamate decarboxylase,GAD)基因。采用在线分析工具及相应软件分析预测了GAD基因核苷酸和氨基酸序列的组成、理化性质、信号肽以及高级结构等,并构建系统发育树。该基因序列全长1 407 bp,为一个完整的阅读框,编码468个氨基酸。GAD相对分子量理论预测值和等电点分别是53 517.8 u和5.42,没有跨膜区,没有其他亚细胞定位序列,为亲水性蛋白,与植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)和德氏乳酸杆菌(Lactobacillus delbrueckii)的GAD进化关系最近。     

具有谷氨酸脱羧酶的大肠杆菌固定化细胞

本文研究了用海藻酸钙包埋法制备含谷氨酸脱羧酶固定化细胞的方法以及研究了制备的条件和影响其制备的因素。该法具有包埋细胞活力回收高,方法简便等优点。比较研究了固定化细胞和自然细胞谷氨酸脱羧酶的一些生物化学性质。其中固定化细胞最适pH和pH稳定性增加,最适温度及热稳定性下降;表观米氏常数增大;二价金属离子Zn~(++)、Cu~(++)、Mg~(++)、Fe~(++),Sr~(++)程度不同的抑制酶活性,Ca~(++)激活固定化细胞酶活性,EDTA无抑制作用。对固定化细胞和自然细胞酶活力活化的研究中发现这两种细胞经蒸馏水保温处理后酶活性都上升,且自然细胞酶活的上升较固定化细胞大;而用底物溶液处理后,自然细胞无变化,固定化细胞酶活下降。     

大鼠脑谷氨酸脱羧酶基因的cDNA克隆及序列分析

胰岛β－细胞自身抗原蛋白之一是脑中谷氨酸脱羧酶（Ｇｌｕｔａｍｉｃａｃｉｄｄｅｃａｒｂｏｘｙｌａｓｅ,ＧＡＤ,ＥＣ４．１．１．１５）同源物,以双链ｃＤＮＡ为模权,用ＰＣＲ方法快速克隆了Ｗｉｓｔａｒ大鼠脑ＧＡＤ基因的ｃＤＮＡ将此包括编码５９３个氨基酸的全长ＤＮＡ片段重组入ｐＵＣ质粒并用双脱的氧末端终止法测定了全部序列,证明其全长为１７７９ｂｐ,经比较发现Ｗｉｓｔａｒ大鼠脑与Ｒｕｓｓｅｌｌ报导的大鼠脑Ｇ     

霍乱毒素B亚单位与谷氨酸脱羧酶抗原表位肽融合蛋白的表达及鉴定

目的:在大肠杆菌中表达霍乱毒素B单位(CTB)与谷氨酸脱羧酶(GAD)抗原表位肽段(531～545)的融合蛋白。方法:通过PCR技术将CTB基因与GAD基因融合在一起,插入pET22b载体,转化大肠杆菌BL21(DE3)后经诱导获得融合基因的表达;对表达产物进行包涵体复性后,纯化得到融合蛋白分子;对该融合蛋白分子进行了Western印迹和GM1-ELISA分析。结果:表达的融合蛋白的相对分子质量约为14000,Western印迹表明该融合蛋白具有霍乱毒素抗原性;GM1-ELISA实验表明该融合蛋白能够特异性地结合神经节苷酯GM1,表明该蛋白具有与CTB相似的五聚体结构。结论:融合蛋白CTB-GAD的成功表达,为后续动物实验提供了充足的抗原。     

杨梅黄酮对大鼠下丘脑谷氨酸脱羧酶65、组胺1型受体及Hypocretin2型受体基因表达的影响

目的:探讨杨梅黄酮对大鼠下丘脑谷氨酸脱羧酶65、组胺1型受体及Hypocretin2型受体基因表达的调控作用.方法:大鼠分为正常对照、杨梅黄酮或Zolpidem处理组,分别于药物处理2小时或8小时后断头取下丘脑进行RT-PCR实验,观察上述基因mRNA水平的改变.结果:大鼠经杨梅黄酮或Zolpidem处理2小时后,谷氨酸脱羧酶65的mRNA水平显著升高,8小时后杨梅黄酮组恢复正常,而Zolpidem组虽有回归趋势,但未恢复到正常水平.而组胺1型受体和Hypocretin 2型受体mRNA的水平在药物处理2小时后则出现明显下降趋势,8小时后恢复正常.结论:杨梅黄酮可能通过调节下丘脑睡眠相关基因的表达从而起到助眠作用.     

1型糖尿病发病及防治的免疫学研究进展

1型糖尿病是一种T细胞介导的自身免疫性疾病,胰岛B细胞受到自身免疫破坏而不能合成和分泌胰岛素,临床症状较严重。大量研究表明,1型糖尿病的发病机制与B细胞自身抗原、巨噬细胞、树突状细胞、B淋巴细胞和T淋巴细胞等有关,并且免疫学防治近年来成为1型糖尿病的研究热点。本文就此对1型糖尿病的免疫学相关发病因素和防治做一具体介绍。     

谷氨酸脱羧酶的分子改造及酶学性质研究

以大肠杆菌(Escherichia coli)来源的谷氨酸脱羧酶(GadB)为研究对象,通过组合突变,获得了pH适用范围拓宽、催化活力提高和稳定性增强的组合突变体M2。与野生型GadB-WT相比,组合突变体M2的pH适用范围有效拓宽,在pH6.0时催化活力比GadB-WT提高113.43%。之后对含有M2突变体基因重组菌的发酵培养基和诱导条件进行优化,优化后单位培养基酶活力比未优化时提高了104.13%。在此基础上对M2的酶学性质进行测定,测得其最适pH为5.0,最适温度为37℃。通过稳定性测定M2的pH稳定性和热稳定性与野生型GadB-WT相比都有一定程度的增强。M2的动力学参数K_m值为7.316μmol/L,k_cat为13.387 s^-1,k_cat/K_m为1.830 L/(s·μmol)。研究获得的组合突变体M2进一步丰富了催化合成γ-氨基丁酸的GadB突变体酶库,具有良好应用前景。     

代谢型谷氨酸受体

代谢型谷氨酸受体（ｍＧｌｕＲｓ）的发现是中枢兴奋性突触性研究中的一些重要进展,ｍＧｌｕＲｓ激活后通过不同的胞内信号转导系统（如ＰＩ水解,ｃＡＭＰ水平变化等）产生生理效应,目前已有八种ｍＧｌｕＲｓ亚基被克隆并成功表达,由于缺少选择性工具药,对其药理学特性及生理功能尚了解甚少,现有证据表明ｍＧｌｕＲｓ在中枢神经系统的活动中起重要作用,包括调制离子通道活动神经元兴奋性和神经递质释放,参与突触传递和突触可     

林生山黧豆谷氨酸脱羧酶的分离纯化及部分性质的研究

以林生山黧豆为材料,利用硫酸按分段盐析,丙酮沉淀,DEAE-SepharoseFF离子交换柱层析,SephacrylS300凝胶过滤柱层析及FPLC-MonoQ柱层析技术,以聚酰胺薄膜层析荧光定量法为酶活力检测手段,分离纯化了谷氨酸脱羧酶,达到电泳银染纯．纯化后的林生山黧豆谷氨酸脱羧酶活力达375．09U·mp-1,纯化倍数38．2倍,经SDS-PAGE测定,其亚基分子量为70kD,经梯度PAGE确定,天然分子量为140kD,表明该酶是由两个亚基组成的二聚体．酶学研究表明,纯化的林生山黧豆谷氨酸脱羧酶的最适pH值为5．4,对谷氨酸的Km值为1．62×10-3mol·L-1,酶的最适温度为40℃,酶特异性地使谷氨酸脱羧,不能使天门冬氨酸等其它氨基酸脱羧．