细菌的核酮糖单磷酸途径与甲醛同化作用

核酮糖单磷酸途径最初在甲基营养菌中发现,现在被认为是在细菌中广泛存在的和甲醛同化作用及脱毒相关的一条途径,该途径的关键酶是6-磷酸己酮糖合成酶和6-磷酸己酮糖异构酶。文章将介绍来源于各种细菌的核酮糖单磷酸途径的生理作用及其两个关键酶基因的组织结构、表达调控机制与应用前景。     

甲基营养微生物的甲醛代谢途径及其在环境生物技术中的应用

甲醛是一种毒性很高的一碳化合物,甲基营养菌是一类能在有高浓度甲醛的环境中生存的微生物,它们体内有多种降解甲醛的氧化途径和将甲醛转化为细胞组分的同化途径。丝氨酸途径和酮糖单磷酸途径是同时存在于甲基营养型细菌中的两种甲醛同化途径,木酮糖单磷酸途径是甲基营养型酵母菌中独有的甲醛同化途径。为了充分挖掘甲基营养型微生物在环境生物技术中的潜在应用价值,最近有很多研究尝试利用甲基营养微生物的细胞及其甲醛代谢途径关键酶开发甲醛污染检测方法和生物治理技术,对这方面的研究进展进行综述。     

甲醛氧化途径关键酶重组蛋白的生化特性及固定化酶吸收甲醛效果研究

甲醛脱氢酶(formaldehyde dehydrogenase,ADH)与甲酸脱氢酶(formate dehydrogenase,FDH)是甲醛氧化途径的两个关键酶.恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida)的PADH是一种不依赖谷胱甘肽可以把游离甲醛直接氧化为甲酸的脱氢酶,博伊丁假丝酵母菌(Candida boidinii)的FDH在有NAD+存在时可以把甲酸氧化为二氧化碳.以基因组DNA为模板用PCR方法,从P.putida中扩增出PADH基因的编码区(padh),从C.boidinii中扩增出FDH的编码区(fdh),然后亚克隆到pET-28a(+)中分别构建这两个基因的原核表达载体pET-28a-padh和pET-28a-fdh,转化大肠杆菌,利用IPTG诱导重组蛋白PADH和FDH的表达.通过优化条件使重组蛋白的表达量占菌体总蛋白的70%以上,通过亲和层析法纯化出可溶性PADH和FDH重组蛋白.对重组蛋白的生化特性分析结果表明:PADH在最适反应温度50℃的活性为1.95 U/mg;FDH在最适反应温度40℃的活性为0.376 U/mg.所表达的重组蛋白与之前报道过的相比,具有更好的热稳定性和更广的温度适应范围.将PADH、FDH两个重组蛋白及辅因子NAD+固定到聚丙烯酰胺载体基质上,对固定化酶甲醛吸收效果的初步分析结果显示固定化酶对空气中的甲醛有一定的吸收效果,说明这两种酶被固定后具有开发成治理甲醛污染环保产品的潜力.     

甲烷氧化细菌的一个新种

从沼气发酵装置中,分离出一株H型专性甲烷氧化细菌81Z菌株。它具有甲烷氧化细菌的一般典型性状。根据其极生单鞭毛和过氧化氢酶阴性的特征,该菌株明显地区别于已知的任何一种甲烷氧化细菌,被认为是一个新种并命名为沼气甲基弯菌(Methylosinus methanica)。本文还讨论了它在厌氧条件下的生命活动。     

甜菊醇糖苷生物合成及关键酶研究进展

甜菊醇糖苷(steviol glycosides,SGs)是甜叶(Stevia rebaudian)叶片中一类天然甜味剂,具有高甜度、低热量、无毒副作用等特点,同时还具有一定的药理作用.植物体内主要是通过甲基赤藓糖醇(MEP)途径形成祝(牛)儿(牦)牛儿焦磷酸(GGPP),之后该物质在古巴焦磷酸合酶(CPPS)、贝壳杉烯合酶(KS)、贝壳杉烯氧化酶(KO)、糖菊苷转移酶(UGTs)等一系列结构功能各异的酶的作用下最终生成甜菊醇糖苷.SGs生物合成途径的调控及该途径中关键酶的研究已成为目前国内外生物学领域的一大热点.综述了甜叶菊SGs生物合成途径和参与该途径中的关键酶及其基因的研究进展,并展望了其应用前景.     

植物类萜生物合成途径及关键酶的研究进展

萜类化合物是植物中广泛存在的一类代谢产物,在植物的生长、发育过程中起着重要的作用。植物中的萜类化合物有两条合成途径:甲羟戊酸途径和5-磷酸脱氧木酮糖/2C-甲基4-磷酸-4D-赤藓糖醇途径。这两条途径中都存在一系列调控萜类化合物生成、结构和功能各异的酶,其中关键酶的作用决定了下游萜类化合物的产量。植物类萜生物合成途径的调控以及该途径中关键酶的研究已成为目前国内外生物学领域的一大热点。综述了植物类萜生物合成途径和参与该途径的关键酶及其基因工程的研究进展,并展望了其应用前景。     

嗜热丁烷氧化古菌Candidatus Syntrophoarchaeum烷基转移酶MtaA催化丁基辅酶M的分子机制研究

【背景】嗜热古菌Candidatus Syntrophoarchaeum可以与硫酸盐还原细菌共生,通过逆转产甲烷途径进行正丁烷的氧化,但在该过程中负责催化丁基辅酶M氧化的酶尚未确定。【目的】利用分子动力学模拟证明Ca.Syntrophoarchaeum中mta A基因编码的蛋白可以特异性催化丁基辅酶M中丁基的转移,并非转移甲基。【方法】使用Methanosarcina mazei辅酶M甲基转移酶Mta A的晶体结构(PDB ID:4ay8)作为模板,对Mta A_1 (Gen Bank登录号OFV65993.1)和Mta A_2 (Gen Bank登录号OFV65678.1)进行同源建模。使用分子对接得到两者分别结合CH_3-Co M和C_4H_9-Co M时的结构,并用AMBER18进行分子动力学模拟。【结果】当Mta A_1和Mta A_2分别结合C_4H_9-Co M时,表现出与4ay8晶体结构类似的TIM-Barrel折叠三维结构,但在活性中心形状、Zn~(2+)与底物距离以及活性位点附近氨基酸配位方式等方面存在差异,这可能是导致Ca.Syntrophoarchaeum中mta A基因编码的蛋白催化丁基辅酶M氧化的原因。其中Mta A_2与4ay8结构更相似,活性中心氨基酸配位更完整,暗示其更可能具备催化活性。然而当Mta A_1和Mta A_2分别结合CH_3-Co M时,整体结构不合实际,活性中心Zn~(2+)与底物距离过远,表明底物几乎不可能与酶结合。【结论】Ca.Syntrophoarchaeum中的Mta A_1和Mta A_2很可能是特异性的丁基转移酶,而非催化甲基的转移,其中Mta A_2具备活性的可能性更高。     

厌氧氨氧化细菌Candidatus Kuenenia stuttgartiensis铁的吸收利用研究进展

铁是影响微生物生长代谢的关键元素,它与蛋白质结合,起催化、氧化还原或调节作用.厌氧氨氧化(ANAMMOX)细菌的生长代谢严重依赖铁,尤其是含铁蛋白.ANAMMOX细菌的厌氧生活方式和厌氧氨氧化体的存在使其对铁代谢的模式不同于其他微生物.弄清ANAMMOX细菌的铁吸收代谢模式,可为获得其纯培养物奠定基础,有利于促进其在环...     

人己糖胺酶D的原核表达、纯化及酶学特性研究

糖基化修饰是一种重要的蛋白质翻译后修饰,参与生物体中的信号传导、细胞识别等多种细胞活动,糖基缀合物的正常水解是生物体代谢的必需途径.人己糖胺酶D( Hexosaminidase D)是新发现的一种存在于人细胞质中的切除GalNAc糖基化修饰的外切酶,但该酶的酶学特性尚不清楚.利用PCR的方法,将Hex D的cDNA序列构建到质粒pET3C中,重组质粒转化大肠杆菌BL21( DE3) plysS后,通过优化异丙基-β-D-硫代吡喃半乳糖苷(IPTG)浓度(0.1mmol/L)和诱导时间(10 h)获得了高可溶性表达的重组蛋白酶.采用Ni-NTA亲和层析对重组蛋白进行了纯化,SDS-PAGE检测分子量的大小(58 kDa)和纯度(95％以上).以4-甲基伞形酮-2-乙酰氨基-2-脱氧半乳糖(4-MU-O-GalNAc)为荧光底物,测定该酶的最适反应pH值为5.5,最适反应温度为37℃,且该酶的热稳定性较好,在50℃下放置半小时仍有较高活性,1mmol/L的金属离子(CuSO4、FeSO4·7H2O、MgCl2· 6H2O、CaCl2、NiSO4·6H2O、AlCl3·6H2O、ZnSO4·7H2O、MnCl2)及EDTA对该酶活性影响不大,10mmol/L AlCl3、CuSO、FeSO4·7H2O对该酶有不同程度的抑制.在最适条件下(pH 5.5,37℃)下,该酶的Km为0.16mmoL/L,最大反应速率为3.06 μmol/( min·mg).     

细菌中2-甲基柠檬酸循环研究进展

2-甲基柠檬酸循环广泛分布于细菌中,参与丙酸或丙酰-CoA的分解代谢。我们一直致力于微生物代谢调控方面的研究,并以苏云金芽胞杆菌为研究对象在2-甲基柠檬酸循环的代谢调控及生理功能方面取得了新的进展。本文将从2-甲基柠檬酸循环关键酶基因的组成、关键酶基因的转录调控和该循环参与的生理功能3个方面介绍细菌中2-甲基柠檬酸循环的研究进展。同时,对该循环研究中存在的相关科学问题和未来的研究重点作简要评述,并对该循环关键酶作为药物靶标在病原菌感染防治方面的应用进行展望。