核糖开关及其在抗菌药物方面的研究进展

核糖开关是一类与核酸、氨基酸、金属离子、糖类衍生物以及辅酶等特异性配体结合的RNA元件,它与配体结合后通过调控相应下游的基因表达起到控制细胞生命及活动的作用。目前核糖开关是基因调控方面的研究热点,应用于大量筛选工程菌株、构建新型生物传感器以及作为抗菌药作用的新靶点。综述了几种主要的核糖开关(如:嘌呤核糖开关、赖氨酸核糖开关、环二鸟苷酸核糖开关、glm S核糖开关、TPP核糖开关、FMN核糖开关等)在抗菌药物靶点方面的研究进展。     

L-核糖的生产研究进展

L-核糖是合成许多抗病毒药物的关键中间体,自然界和生物体中并不存在。L-核糖的制备方法有化学合成法和生物合成法。与化学合成法相比,生物合成法对环境更加有利。生物合成法是应用微生物及其酶以核糖醇或L-阿拉伯糖为原料生产L-核糖。综述了L-核糖的制备方法以及产品的分离纯化技术,并对L-核糖的研究现状和前景进行了展望。     

核糖开关的结构和配体结合规律

核糖开关是一种RNA固有的基因表达调控系统。近年来,核糖开关的应用受到科研工作者的广泛关注,其结构与功能的研究也越来越受到重视。核糖开关具有哪些结构特征和调控机制,它是如何识别目的配体,又怎样与目的配体紧密结合,全面了解这些机制将为探索新型核糖开关,设计人工高效核糖开关提供重要思路。本文对核糖开关结构特征和调节机制、适体筛选、配体结合规律进行简要介绍。     

医药中间体L-核糖的生物制造研究进展

L-核糖(L-ribose)是自然界不存在的L-型稀有糖,L-核糖是多种核苷类似物药物的核心砌块,其衍生物2-脱氧-L-核糖也是昂贵的药物中间体;过去只能通过化学合成获得,近年来开始有酶法合成的报道。本文综述了L-核糖生物制备的三种关键酶-L-阿拉伯糖异构酶(L-AI)、甘露糖-6-磷酸异构酶(MPI)、以及L-核糖异构酶(L-RI)在制备L-核糖方面的研究进展,结合产品衍生物研发进行了总结,并展望了L-核糖在未来医药行业的技术需求。     

glmS核糖开关研究进展

glmS核酶是存在于革兰氏阳性细菌中,对葡糖胺-6-磷酸(GlcN6P)的合成起反馈抑制作用的核糖开关。同时,glmS核糖开关是一种位于glmS基因5′非翻译区的自剪切核酶。glmS核糖开关/核酶通过结合GlcN6P后自剪切抑制下游基因glmS的表达。对glmS核糖开关结构和功能的研究将有助于开发新的抗生素作用靶点。本文对glmS核糖开关的结构和功能进行阐述并介绍glmS核糖开关近年来的研究进展和应用。     

D-核糖生产菌的原生质体诱变及其发酵培养

目的:筛选出莽草酸、转酮醇酶双重营养缺陷型的D-核糖生产菌枯草芽胞杆菌,以提高D-核糖的产量。方法:采用化学诱变剂乙基磺酸甲烷(EMS)对野生型D-核糖生产菌的原生质体进行诱变,并从D-核糖合成途径对发酵培养基进行优化设计。结果:摇瓶发酵D-核糖平均产量为52.2g/L;获得的B.sems-10菌株具有良好的遗传稳定性,D-核糖产量高达67.5g/L。结论:通过对D-核糖生产菌原生质体的EMS诱变,筛选出了高产、遗传性状稳定的营养缺陷型B.sems-10菌株,为进一步提高产量奠定了基础。     

等温滴定量热法研究核糖开关aac与氨基糖苷类抗生素的相互作用

核糖开关(riboswitch)是位于m RNA非编码区域的RNA元件,可与小分子配体结合导致结构转变,进而调控下游基因的表达。核糖开关aac能够特异性结合氨基糖苷类抗生素,从而调控氨基糖苷类抗生素抗性基因的表达。目前,核糖开关aac与氨基糖苷类抗生素相互作用的位点和机制尚不清楚。作者利用等温滴定量热法对核糖开关aac与氨基糖苷类抗生素的结合亲和力及结合热力学性质进行了研究,并初步探讨了点突变对相互作用的影响。结果发现,西索米星、庆大霉素、G418、奈替霉素和巴龙霉素能够特异性结合核糖开关aac,而阿米卡星、卡那霉素A、链霉素、链丝菌素、新霉胺、新霉素及核糖霉素与核糖开关aac无特异性相互作用;核糖开关aac与氨基糖苷类抗生素的结合热力学性质表明二者通过氢键和范德华力发生相互作用。西索米星滴定核糖开关aac突变体的结果表明,U68和A18位点很可能与氨基糖苷类抗生素形成氢键,A13和A44位点对于相互作用也有影响。这些结果对进一步研究核糖开关aac与氨基糖苷类抗生素相互作用的位点和机制具有重要的参考价值。     

几种添加物对D—核糖产量的影响

研究了几种物质对D－核糖产量的影响,研究表明,当发酵培养基中玉米浆的含量为25g/L,D－核糖产量达到最高,为65g/L。发酵培养基中添加适量的粉及山梨醇亦有利于D－核糖的积累,当粉与山梨醇的添加量分别为10g/L及40g/L时,D－核糖产率分别增加7.8%、4.7%,而在发酵培养基中加入丙二酸可抑制D－核的分泌,在40ml发酵培养基中添加1ml丙二酸后,D－核糖的产率下降73.8％。甲醇也可抑制D－核糖的积累,当发酵培养基中的甲醇添加量为16g/L时,D－核糖产率下降66.2%。     

小分子靶标的核糖开关生物传感器研究进展

小分子化合物种类繁多，在众多生化过程中发挥关键作用，具有重要的检测意义与价值,其快速灵敏可视化检测技术的开发是当前的研究热点。基于核糖开关的生物传感器因具有识别特性高、操作简便、成本低等优势，为小分子检测提供了一条新途径。对核糖开关的来源、构成、调控机制、体内外筛选，特别是对基于小分子靶标的核糖开关生物传感器分类进行了介绍，并从核糖开关的筛选、裁剪、理性设计、核糖开关无细胞传感器的应用等几个方向提出了展望，以期为小分子靶标的核糖开关生物传感器的发展和应用提供理论依据。     

核糖开关的结构和调控机理

一种新发现的RNA分子——核糖开关,通过感知代谢物浓度的变化调控目标基因的表达。它可以调整自身的结构直接结合代谢物小分子,而不需要蛋白因子的参与。在原核生物中发现了大量的核糖开关,在真核生物如植物和真菌中也发现了核糖开关。核糖开关由适体域和表达平台两个功能域组成,能在不同水平调控基因的表达,如转录终止、翻译起始、mRNA剪辑和加工。核糖开关不需要蛋白因子的参与,因此人们认为它可能是古代RNA世界的遗留物。核糖开关作为RNA传感器可以设计成一种基因控制元件,在未来的基因治疗方面可能具有很大的应用前景。     

发酵法生产D-核糖

Ｄ－核糖是一种重要的生理物质,可用于合成维生素Ｂ２,风味提高剂以及多种核酸药物等,具有广泛的应用前景,由于化学合成法存在污染公害,故近年来各国相继研究微生物发酵法生产Ｄ－核糖,并致力于工业化生产。本文对国内外Ｄ－核糖的研究进展作了综述,并对Ｄ－核糖的提取方法进行了探讨。     

紫外诱变原生质体选育D-核糖生产菌株

以D-核糖产生菌枯草芽孢杆(Bacillus subtilis)B941为出发菌株,采用紫外诱变原生质体的方法,获得了4株可以在含有6．0％D-核糖的培养基上生长的D-核糖高产菌株,其摇瓶发酵产糖达55．0g／L左右。通过摇瓶发酵试验,研究了D-核糖高产菌株Buvp-24的遗传稳定性。研究结果表明,经多次传代,菌株Buvp-24的发酵产糖能力及对发酵产物D-核糖的耐受性没有改变,有望应用于工业生产中。     

新型基因表达调控元件——人工核糖开关的构建及筛选

核糖开关作为一种新发现的RNA元件,可以高效、准确、快速地执行基因调控任务,且免疫原性低,有可能在将来以顺式模块的方式应用于未来的基因治疗。近年来已经成功构建了多种人造核糖开关,构建方法主要是利用人工适体元件与基因表达调控元件组装,或者是在天然核糖开关基础上进行改造。文中全面综述了涉及人工核糖开关设计及筛选的技术,讨论了可以用于哺乳细胞、响应非天然配体信号、调控特征为热力学和动力学控制的核糖开关的设计新策略,并对核糖开关的筛选构建策略及其在基因治疗及新型药物开发领域的应用前景进行了展望。尽管目前将核糖开关设计成为功能强大的新型基因调控系统还面临很大的困难,但通过构效关系的研究、计算机辅助设计、体外筛选及细胞内筛选技术、高通量优化筛选等技术的综合应用,核糖开关一定可以成为有力的基因调控工具,如能成功应用则可大大促进基因治疗临床化的进程。     

基于核糖开关的新型基因表达调控系统的应用

核糖开关是能对细胞环境的改变做出反应的顺式作用元件,通过改变自身的构象实现对基因表达的调控。基于核糖开关调控方式简洁,无需蛋白质参与,响应迅速,且自身片段小,结构简单,易于设计和改造等特性使其在生物医学领域体现出诸多应用优势。对核糖开关的结构,调节机理以及这种新型基因表达调控系统在基因治疗、抗生素新靶点的开发、病毒疫苗的安全控制、新型核糖选择器和生物体内传感器的应用进行了综述,旨为启示我国核糖开关的新型应用。     

D-核糖发酵过程中底物抑制及补料的研究

研究了初始葡萄糖浓度对D -核糖发酵的影响 ,证实了较高的葡萄糖浓度对D -核糖发酵的抑制作用 ,并确定了较为适宜的初始葡萄糖浓度为 1 0 0g·L-1 或 1 5 0g·L-1 。前者条件下D -核糖的转化率和生产强度均达最大 ,分别为 32 8g·kg-1 和0 .6 8g·L-1 ·h-1 ;后者条件下D -核糖的产量达最大值 39.4 8g·L-1 。针对底物抑制现象 ,研究了补料工艺对D -核糖发酵的影响 ,确定发酵 2 4h后补加 5 0g·L-1 的葡萄糖为较优的补料工艺 ,在此工艺条件下最终D -核糖产量相对于对照组提高了 4 8.3%。     

核糖醇发酵工艺研究

目的:研究球头三型孢菌Trichosporonoides oedocephalis ATCC 16958发酵生产核糖醇的工艺.方法:采用摇瓶发酵优化的方式,探索培养基组份及三羧酸循环抑制剂对该菌生长及发酵生产核糖醇的影响,并在7L发酵罐中对优化的条件进行发酵验证.结果:对于核糖醇生产,葡萄糖和酵母膏分别是最佳的碳源和氮源,当葡萄糖浓度为20%时,核糖醇产量为38.60g/L.以1%酵母膏为氮源时,核糖醇浓度为37.82g/L.发酵24h添加0.2%的柠檬酸,核糖醇产量提高30.35%.采用摇瓶培养的优化条件,在7L发酵罐中发酵120h核糖醇产量为38.66g/L.结论:实验获得的优化条件可进一步用于指导生产.     

D-核糖生产菌的选育及发酵工艺的改进

通过对菌株BX-2(Bacillus subtilis)的紫外诱变和硫酸二乙酯的诱变处理得到D-核糖高产菌株BY-5。36℃,pH6.8,250 r.m in-1条件下培养72 h,其D-核糖产量从开始的55.0 g.L-1提高到68.0 g.L-1。蔗糖和葡萄糖的混合碳源发酵,D-核糖产量达到75 g.L-1。当D-葡萄糖被蔗糖部分替代后,D-核糖生产能力得到了提高。     

一种新发现的基因表达调控机制——核糖开关

最近发现 ,某些依赖代谢物调节的基因转录产物的 5′UTR存在特征性结构———核糖开关(riboswitch) .核糖开关可以特异性结合代谢物 ,通过构象变化 ,在转录或翻译水平上调节基因表达 .核糖开关广泛存在于G+ 及G-细菌的代谢相关基因中 ,在真菌、植物中也有发现 .核糖开关调节维生素、氨基酸、核苷酸等基础代谢过程 ,其调节基因表达不需要任何蛋白因子作为中介 ,在进化上可能是RNA世界遗留的分子化石 .核糖开关可用于研究基因功能 ,开发新型药物及基因治疗 .     

pH值对D-核糖发酵的影响及补料发酵的研究

研究了不同 pH值对D 核糖产量的影响。发酵初期pH自然下降时有利于菌体生长 ,菌体生长对数期较长 ,菌体质量浓度最高可达 15 .3g/L ;发酵中后期 pH值控制在 7.0时有利于D 核糖的持续合成 ,同时对D -核糖的流加补料发酵进行了初步研究 ,最终使菌体质量浓度最高达到 2 0 .1g/L ,D 核糖产量达到了 6 2 .5g/L。     

核糖核酸一级结构微量分析方法的研究 Ⅲ.萤光标记法测定寡核糖核苷酸3′端及核苷酸顺序

本文报导了一种新的萤光试剂DNS-GIy-NHNH_2在寡核糖核苷酸一级结构分析中的应用。寡核糖核苷酸3′端经高碘酸氧化后能与萤光试剂DNS-Gly-NHNH_2反应,经红酵母RNase 酶解后得到DNS-Gly-核苷腙。通过聚酰胺薄板层析鉴定DNS-Gly-核苷腙,从而能测定寡核糖核苷酸3′端核苷。另外,运用β消去循环,对寡核糖核苷酸进行化学逐步降解,在此基础上结合上述萤光标记测定寡核糖核苷酸3′端技术,对化学合成片段UpCpCpA 进行了顺序分析。片段用量为0.16A~(260)单位。这一方法较紫外吸收法灵敏,易在一般实验室中使用。