昆虫海藻糖及其合成酶基因的特性与功能研究进展

海藻糖广泛存在于细菌、真菌、昆虫、无脊椎动物和植物等大量生物中。它不仅可以作为昆虫的能量来源,而且在抗逆等方面起着重要作用。海藻糖合成酶(Trehalose-6-phosphate synthase,TPS)是海藻糖合成过程中的一个关键酶。目前细菌、真菌和植物中都已经被发现和克隆,但其不存在于哺乳动物中。海藻糖是昆虫的"血糖",主要通过海藻糖合成酶和海藻糖-6-磷酸脂酶(Trehalose-6-phosphate phosphatase,TPP)在脂肪体中催化合成。TPS基因所编码的蛋白序列一般都包含两个保守的结构域:TPS和TPP,分别对应着酵母中的Ots A和Ots B基因。昆虫海藻糖合成酶的基因表达和酶活性的变化与昆虫的多项生理过程有着密切的关系,海藻糖合成酶有可能成为控制害虫的新靶标。     

海藻糖的生物学功能简介

海藻糖（Ｔｒｅｈａｌｏｓｅ,α－Ｄ－ｇｌｕｃｏｐｙｒａｎｏｓｙｌ－α－Ｄ－ｇｌｕｃｏｐｙｒａｎｏｓｉｄｅ）是一种非还原性二糖,广泛存在于海藻、酵母、霉菌、食用菌、虾、昆虫、高等植物等生物体内,是一种贮藏性碳水化合物。它具有保护生物细胞和生物活动性物质...     

昆虫海藻糖酶的基因特性及功能研究进展

海藻糖酶(Treh)是昆虫能量代谢必不可少的一类酶, 亦是昆虫体内几丁质合成通路的第一个酶。其基因表达和酶活性直接与正常发育、 蜕皮、 变态以及繁殖等昆虫重要生理过程密切相关。目前已有多种昆虫的海藻糖酶基因被成功克隆, 从而发现昆虫海藻糖酶基因家族由多个成员组成。海藻糖酶基因所编码的蛋白大多数具有一个信号肽前导区, 部分蛋白拥有1~2个跨膜结构域, 根据是否具有跨膜结构, 可将其分为可溶性海藻糖酶(Treh1)和膜结合型海藻糖酶(Treh2)两类, 膜结合型海藻糖酶具有2个特有的标签序列, 即“PGGRFREFYYWDSY”和“QWDYPNAWPP”。海藻糖酶的主要功能是将胞外和胞内的海藻糖降解成葡萄糖, 为昆虫的生命活动提供能量。具体表现为两个方面, 一是参与昆虫几丁质合成途径, 从而调控表皮、 中肠等处的几丁质合成; 二是通过与激素的协同作用, 调控昆虫体内海藻糖和葡萄糖等糖类物质的浓度变化, 从而有效保护体内细胞的适应并渡过相应的逆境环境, 并提高其抗逆能力。鉴于海藻糖酶的重要功能, 其已成为害虫控制的潜在新靶标。不同类型海藻糖酶的功能研究及酶抑制剂的研发与应用将进一步推动害虫生物防治的发展。     

啤酒酵母AS2.1416海藻糖合成酶基因tps1的cDNA克隆及序列分析

海藻糖 (Ｔｒｅｈａｌｏｓｅ,α ｇｌｕｃｏｐｙｒａｎｏｓｙｌ α 1,1 Ｄ ｇｌｕｃｏｐｙｒａ ｎｏｓｅ)是一种非还原性二糖 ,广泛存在于藻类、细菌、昆虫、无脊椎动物及酵母等许多生物体内。海藻糖除了作为一种储存性碳源外 ,业已被证明在许多逆境 ,诸如高温、高盐、干旱、重金属离子污染、冷冻、辐射等情况下 ,可以有效地保护生物的细胞膜、蛋白质及核酸[1～ 6] 。海藻糖合成酶为一多酶体系。在酵母细胞中 ,其合成分为两步进行。第一步 ,在 6 磷酸海藻糖合成酶 (Ｔｐｓ1)的作用下 ,由ＵＤＰ 葡萄糖和葡萄糖 6 磷酸合成海藻糖 6 磷酸 …     

昆虫海藻糖与海藻糖酶的特性及功能研究

海藻糖作为昆虫的血糖,对昆虫的能量代谢、滞育、抗逆等具有重要作用。海藻糖酶是海藻糖代谢过程中一个重要的酶类,特异性地将一分子海藻糖水解为两分子葡萄糖而被昆虫利用,其基因表达和酶活性与昆虫各项生理过程密切相关。本文从昆虫海藻糖与海藻糖酶的特性、代谢途径以及它们在昆虫体内的重要作用进行综述,并对海藻糖和海藻糖酶在授粉昆虫方面的研究作了展望。     

海藻糖代谢途径相关基因及生物工程

海藻糖(Trehalose)是一种由两个葡萄糖分子通过α,α-1,l糖苷键连接的非还原性双糖。最早的记录是在19世纪初期作为黑麦的麦角菌的一种成分而被描述,后来发现海藻糖广泛存在于微生物、动物和植物体内,特别是在那些能抗脱水作用的生物中起着重要作用。这些特殊生物具有在脱水条件下存活多年的性质,包括所谓的“复苏植物”(Selaginella lepidophylla)、某些咸水虾、线虫及面包酵母等。当它们体内99％的水分被去掉之后,仍保持着能在获水后迅速复活的能力^[1]。研究表明,海藻糖对于生物抗逆具有重要的保护作用。海藻糖的应用研究因此得到了人们的广泛关注和重视,目前海藻糖已被用作酶、其它蛋白、生物制品甚至移植器官的保护剂。海藻糖作为生物体对抗环境胁迫的重要应激保护物质,在不同生物中存在多种合成和分解代谢途径,相关基因已相继被克隆和分析。海藻糖合成、分解及其调控是生物抗逆的重要机制,其相关基因的研究也是海藻糖生物工程的重要基础。     

海藻糖的生物保护作用

海藻糖 (ｔｒｅｈａｌｏｓｅ ,Ｄ ｇｌｕｃｏｐｙｒａｎｏｓｙｌＤ ｇｌｕ ｃｏｐｙｎｏｓｉｄｅ)是一种非还原性二糖 ,有 (α ,α)、( β ,β)、(α ,β) 3种光学异构体。天然存在的海藻糖一般为 (α ,α)构型 ,是由 2个分子葡萄糖以α ,α 1 1键连接而成 ,分子式为Ｃ12 Ｈ2 2 Ｏ11·2Ｈ2 Ｏ ,相对分子量为 378.33,白色结晶 ,化学性质极稳定 ,无毒无害 ,不会焦收稿日期 :2 0 0 1 0 3 2 6作者简介 :聂凌鸿 ,博士生 ;宁正祥 ,教授 ,博士生导师。糖化。海藻糖广泛存在于低等植物、藻类、细菌、真菌、酵母、昆虫及无脊椎动物中 ,既是一种贮藏…     

以CotC为分子载体在枯草芽孢杆菌表面展示海藻糖合酶

海藻糖是自然界中普遍存在的一种非还原性双糖,是一种极好的天然干燥剂和保鲜剂。海藻糖合酶能够催化α,α-1,4-糖苷键连接的麦芽糖直接转化为α,α-1,1-糖苷键连接的海藻糖,是生产海藻糖的首选。为获得具有良好展示效果的海藻糖合酶,将其高效稳定的展示于枯草芽孢杆菌芽孢表面,实验同时分别选取增强型绿色荧光蛋白(EGFP)和海藻糖合酶(Tres)作为模型蛋白,以来自枯草芽孢杆菌的芽孢衣壳蛋白Cot C作为枯草芽杆菌表面展示的锚定蛋白进行表面展示研究。利用流式细胞仪分析EGFP在芽孢表面展示的情况,结果表明芽孢衣壳蛋白Cot C可以将EGFP固定在芽孢的表面。然后将荧光蛋白基因egfp通过酶切替换为海藻糖合酶基因tres,将重组菌株使用p H7.5的缓冲液清洗并重悬,与底物浓度为30%的麦芽糖在50℃水浴条件下作用2h,反应产物利用HPLC检测,能够检测到海藻糖峰,通过计算得到的酶活为252U/ml。说明海藻糖合酶基因通过与芽孢衣壳蛋白Cot C融合后可被展示在芽孢的表面。     

酶法合成海藻糖研究的新进展

海藻糖（bondooe）是由两个葡萄糖残基经a－l,l键接的非还原二糖,广泛存在于细菌、酵母、真菌、藻类、昆虫中］。海藻糖具有独特而令人感兴趣的生物学功能。例如可以保护蛋白质、生物膜及敏感细胞的细胞壁免受干旱、冷冻、渗透压的变化等造成的伤害,用作不稳定药品、食品和化妆品的稳定剂,多种食品和药品的甜味剂,种子的包衣,冷冻干燥菌株的保护剂l’］等,最近报道海藻糖可保护DNA防止放射线引起的损伤［’］。海藻糖来源目前主要从酵母中提取,但收率较低,成本高,限制了其应用。以往的研究表明,海藻糖在真菌和细菌中的合成主要…     

海藻糖微生物酶法合成机制的研究

来源于嗜酸热古菌芝田硫化叶菌(Sulfolobus shibatae)B12的麦芽寡糖基海藻糖合酶(MTSase)和麦芽寡糖基海藻糖海藻糖水解酶(MTHase)基因在大肠杆菌中获得表达。将获得纯化的两个酶,分别以麦芽寡糖和淀粉为转化底物,在pH5.5,60℃条件下合成海藻糖。从反应产物分析结果可知,两个酶合成海藻糖时能利用的最小底物是麦芽四糖,海藻糖产率与麦芽寡糖链长正相关。同时还发现两个酶都具有轻微的α-1,4-葡萄糖苷酶活性,能在麦芽寡糖还原末端水解α-1,4糖苷键,生成葡萄糖分子,其反应最小底物分别是麦芽三糖和四糖。推测海藻糖合成酶可能有两个不同的催化活性中心。     

海藻糖介导的信号转导与植物抗逆性

海藻糖是一种非还原性二糖,它广泛存在于细菌、真菌、酵母、昆虫、无脊椎动物和植物等生物体内。海藻糖不仅作为碳水化合物的储备,而且还是一个多功能分子。海藻糖作为一种信号分子,启动信号转导级联反应,改变基因表达和酶的活性,与激素也有一定的关系。采用基因工程和通过外源施加的方法增加海藻糖在植物体内的积累可以提高植物的抗逆性,这为提高农作物的抗逆性提供了新的策略。     

海藻糖合酶的研究进展

海藻糖是一种天然存在的非还原性二糖, 对生物膜和蛋白质等大分子有独特的保护作用, 在食品、医药、化妆品等多个领域中都有广泛的发展空间。海藻糖合酶(TreS)是一类分子内转糖苷酶, 专一性地以麦芽糖为底物, 一步转化生成海藻糖, 操作工艺简单、底物价格低廉、应用前景良好。本文综述了海藻糖合酶的酶学性质、催化机理、基因工程以及目前存在的主要问题和拟解决方案。     

海藻糖的生理功能,分子生物学研究及应用前景

海藻糖的生理功能、分子生物学研究及应用前景戴秀玉,程苹,周坚,江慧修（中国科学院微生物研究所,北京１０００８０）海藻糖（Ｔｒｅｈａｌｏｓｅ,α－Ｄ－ｇｌｕｃｏｐｙｒａｎｏｓｙｌ－α－Ｄ－ｇｌｕｃｏｐｙｒａｎｏｓｉｄｅ）是由两个葡萄糖分子α－α－１→１...     

海藻糖合酶的分子生物学研究进展

海藻糖合酶能够将麦芽糖转化为海藻糖,在海藻糖的工业生产中具有十分重要的意义。本文从海藻糖合酶的基因克隆、基因工程应用、结构和催化机制的研究以及其在微生物体内的功能等方面讨论了海藻糖合酶的研究进展。     

海藻糖酶法合成途径及其酶基因的重组表达研究

在生物抗逆研究中,海藻糖合酶基因是继甘露醇、脯氨酸、甜菜碱合成酶基因之后又一个与抗逆相关的基因。海藻糖具有独特的生物学功能,能提高生物体对干旱、高温、冷冻和渗透压的抗性,发现以来就受到人们的普遍关注。随着对海藻糖化学性质、生理功能、作用机理及代谢途径等方面研究的深入,其在生物制品、食品、医药、作物育种及精细化工等领域广阔的应用前景日益显现。就海藻糖在生物体中的合成途径,以及海藻糖合成酶的基因工程研究进展进行了综述。     

海藻糖酶抑制剂--一种新型农药先导结构

海藻糖是细菌、真菌以及许多无脊椎动物主要的能源供应物质之一,它可以被海藻糖酶水解成为两分子葡萄糖单体,进而参与氧化供能。因此,海藻糖酶可以作为创新农药的作用靶点。该扼要介绍了几种海藻糖酶抑制剂,讨论了它们的结构一活性关系,以期对研发新型海藻糖酶抑制剂有所帮助。     

新型杀虫剂——海藻糖酶抑制素

日本三得利公司正在开发使昆虫不能飞翔的新型杀虫剂,这种称为海藻糖酶抑制素(Trehalosfatin)的物质的作用是能使昆虫飞翔的特种酶--海藻糖酶受到抑制,而且这种高效的酶抑制剂要比迄今为止所有的海藻糖酶抑制剂效果高几十倍到几千倍。现在公司正和kumamoto技术研究所的一个研究小组协作进行开发。     

褐飞虱两个糖转运蛋白的功能分析及调控海藻糖代谢的影响

海藻糖转运蛋白(Trehalose transporter, Tret)可将昆虫“血糖”——海藻糖由脂肪体转运到血淋巴中,是维持昆虫体内海藻糖平衡的重要转运蛋白。本研究通过对褐飞虱Nilaparvata lugens两条糖转运蛋白序列(NlTret1、NlTret1 X1)进行生物信息学分析,并利用RNAi技术沉默NlTret1与NlTret1 X1基因,探讨其对褐飞虱调控海藻糖代谢的生物学功能。生物信息学分析表明,NlTret1与NlTret1 X1分别有1 353 bp和1 488 bp的开放阅读框,编码具有450和495个氨基酸残基,蛋白分子量大小为49.984 kDa和53.059 kDa,理论等电点pI为6.53和7.46;保守结构域分析NlTret1和NlTret1 X1分别包含10个和12个跨膜结构域,属于MFS超家族;二级结构以及三级结构预测NlTret1和NlTret1 X1主要包含无规卷曲和α螺旋结构。进化树分析显示NlTret1和NlTret1 X1皆与同为半翅目昆虫的Tret1蛋白亲缘关系接近。与注射dsGFP相比RNAi后显著抑制了靶标基因的表达量。荧光定量检...     

海藻糖及其在生物工程方面的应用

自海藻糖发现以来对其化学性质、生理功能、作用机理、代谢途径等已进行了较为深入的研究,其分子生物学的研究也渐渐兴起。研究表明海藻糖能提高生物体对干旱、低温、高温、pH、盐渍等逆境条件下的抗性。离体试验表明海藻糖能保护生物膜、蛋白质的结构并能保持逆境下的酶活性,同时,外源海藻糖同样对生物体有保护作用。由于海藻糖具有这些独特的生物学功能,它已在许多方面得以应用,可作为食品工业的一种添加剂和甜味剂,使干燥食品在得水后保持原有的色、香、味;也可作为医药工业的非特异性生物制品和生化药品保护剂,使其在常温下保存,从而降低运输与储存费用;另外,在农业研究中可利用现代分子生物技术培育表达海藻糖的转基因作物,提高农作物的抗旱、抗冻等抗逆性能。     

海藻糖的生物合成与分解途经及其生物学功能

海藻糖是一类在干旱、低温、热击或脱水等逆境环境下具有独特抗逆保护作用的二糖,广泛分布于藻类、细菌、真菌和动植物体内。近年来,随着对海藻糖研究的深入,海藻糖已经被广泛应用到食品、医药、化妆品和分子生物学研究等领域。该文简述了海藻糖在生物体内的代谢途径、生物学功能和研究进展,并对灭蚊真菌Pythiumsp.GY1938菌株海藻糖代谢酶基因的研究前景加以展望。