本期重点推介

正昆虫体内海藻糖含量及海藻糖酶活力变化与昆虫滞育和滞育的解除有密切关系。为了探讨柞蚕Antheraea pernyi蛹滞育过程中海藻糖酶基因的作用,沈阳农业大学生物科学技术学院王德意、王勇和秦利等利用RT-PCR技术从柞蚕蛹中克隆获得3个海藻糖酶基因,再分别采用半定量RT-PCR和qPCR方法检测了这些基因在柞蚕滞育和发育蛹不同组织中的表达谱及长光照(17L∶7D)处理蛹滞育解除过程中脂肪     

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。     

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。     

杓兰果胶杆菌海藻糖酶的克隆表达及应用

海藻糖酶在工业发酵和食品医药等领域应用广泛,我国缺乏性能优良工业品种的海藻糖酶,同时在应用研究领域还不够深入。本研究从自然界筛选获得一株产酸性海藻糖酶的杓兰果胶杆菌(Pectobacterium cypripedii),克隆获得其海藻糖酶基因PCTre,在大肠杆菌(Escherichia coli)BL21(DE3)体系中实现了重组表达,在5L发酵罐上28h产酶达到4130U/mL。酶学性质研究显示,PCTre能特异性水解海藻糖,最适反应温度和pH分别是35℃和5.5,在pH4.0、4.5、5.0处理8h后残余酶活仍超过80%,表现出良好的耐酸性。同时该酶还显示出优良的有机溶剂耐受性,在20%(V/V)乙醇溶液中处理24h仍能保留60%的酶活。进一步在含有20%(V/V)乙醇和7.5%海藻糖的模拟发酵体系中,当添加500U/L PCTre,可在16h内完全水解海藻糖,具有良好的应用于工业乙醇发酵的潜力。     

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。     

玫瑰链霉菌海藻糖合成酶基因克隆、表达及功能鉴定

目的:克隆玫瑰链霉菌海藻糖合成酶基因(Srt)使其在大肠杆菌XL10-Gold中高效表达,并对重组酶的酶学特性进行研究。方法:利用PCR技术从玫瑰链霉菌中克隆到一段长1 704bp的海藻糖合成酶基因(Srt),构建重组表达质粒pSE380-Srt-treS,将其转化大肠杆菌XL10-Gold中诱导表达,对重组纯酶进行SDS-PAGE分析及酶学特性测定。结果:SDS-PAGE显示在65kDa处有明显单一蛋白条带。该酶可催化麦芽糖和海藻糖之间的可逆反应,海藻糖得率达82%,且含有很低的副产物葡萄糖(5%左右)。最适反应温度和pH分别为30℃、7.5,Cu2+、Zn2+和Tris能明显抑制酶活力。该酶还可催化蔗糖生成一种无龋齿,适合糖尿病患者食用的糖类-海藻酮糖。结论:成功克隆表达了一个海藻糖合成酶基因,该酶转化率高,副产物较少,为工业酶法生产海藻糖奠定基础。     

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。     

蓖麻蚕在变态期间代谢作用的研究——Ⅱ.海藻糖酶的性质及其在代谢中的作用

本文以蓖麻蚕蛹化前后各虫期为材料,通过对不同组织中海藻糖酶活力及其糖含量的测定,结果发现了:1)血淋巴海藻糖酶活力仅在眠期蜕皮过程显现,其它虫期该酶不表现活力;2)海藻糖酶抑制物仅存在于血淋巴中,抑制物的存在虽然使海藻糖酶经常处于不活动状态,但后者却具有一定的潜在活力;3)饥饿能促使对海藻糖酶抑制的解除,随着酶活力的显现,此血糖的含量水平不断下降;4)消化道中海藻糖酶的分布依次为中肠>后肠>前肠,酶活力随幼虫进食而增加,吐丝以后显著下降;5)血淋巴和脂肪体中糖代谢与海藻糖酶活力变化之间存在一定的联系。文中明确了不同组织中海藻糖酶活力变化在昆虫糖代谢中的作用,并讨论了它的生理意义。     

腾冲嗜热杆菌热稳定海藻糖磷酸化酶的基因表达与酶的分子生物学性质研究

分离克隆了腾冲嗜热杆菌(Thermoanaerobacter tengcongensis)海藻糖磷酸化酶(TreP)的编码基因(treP), 该酶可催化以葡萄糖和α-1-磷酸葡萄糖为底物的海藻糖合成反应及其逆向的分解反应. 反向mRNA点杂交实验表明, 腾冲嗜热杆菌中treP基因在高盐胁迫条件下表达量增加, 而在海藻糖诱导条件下表达量降低. 将该基因导入不含TreP的大肠杆菌中进行诱导表达, SDS-PAGE表明, 异源表达的TreP分子量约为90 kD, 与预期值相同. 通过葡萄糖氧化酶法测定分解产物葡萄糖的产率表明: TreP催化海藻糖分解反应的最适温度是70℃, 最适pH值为7.0; 通过HPLC检测合成产物海藻糖的产率表明: TreP催化合成反应的最适温度为70℃, 最适pH值为6.0. 在最适反应条件下, 50 μg的TreP粗酶可催化25 mmol/L α-1-磷酸葡萄糖与葡萄糖在30 min合成11.6 mmol/L海藻糖; 而同量的酶在同样时间内仅能将250 mmol/L海藻糖分解生成1.5 mmol/L葡萄糖. 以上体内胁迫和诱导表达分析及体外酶学性质分析均证明该酶的主要功能是催化海藻糖的合成反应. 热稳定性实验表明, 该酶性质比较稳定, 在50℃下温育7 h还能保持77%以上的活性, 是一个有潜在工业用途的新的热稳定海藻糖合成酶.     

海藻糖酶产生菌的选育、鉴定及其酶学特性初探

海藻糖酶可特异性将1分子海藻糖分解为2分子葡萄糖,在乙醇工业、食品等行业中具有广阔的应用前景。从环境土壤中筛选到1株海藻糖酶产生菌C2,根据形态学分析和分子生物学鉴定将其命名为大黄欧文氏菌（Erwinia rhapontici）。该菌株产海藻糖酶的最适温度为40 ℃,最适pH为5.0,在酸性及低于35 ℃条件下,该酶具有较高的稳定性,Ca²⁺、Zn²⁺、Ni²⁺、Mn²⁺、Cu²⁺、K⁺、Na⁺和Fe²⁺对海藻糖酶酶活具有促进作用,DMSO和DTT对酶活具有一定的提升作用,而Triton X-114、SDS和PMSF则对酶活具有抑制作用。     

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。     

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。     

利用谷氨酸生产菌大量生产海藻糖

味之素公司宣布确立了大量生产海藻糖的技术,从93年春开始销售其样品,这种海藻糖是用变异谷氨酸生产菌Brevibacterium,以40克/升以上的高浓度从原料糖蜜中生产的,所以成本低。这几年开发了用于医药品和化妆品、食品等的海藻糖。现有的从酵母中抽提的产品价格很高(1公斤3万日元),仅限于试剂水平使用。国内外企业竞相开发海藻糖的低价生产法并开拓市场。美国Calgene公司使用基因重组技术,开发由葡萄糖生产海藻糖的技术,与英国Quadrant Holdings公司设立了合资企业,打算主要事业化用于食品的海藻糖。味之素公司准备利用氨基酸发酵生产法与其对抗。海藻糖是味之素公司首先事业化的第一种糖制品。     

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。     

重组嗜热栖热菌海藻糖合酶制备海藻糖的工艺条件优化

海藻糖具有独特的生物活性,在多种行业应用广泛。海藻糖合酶能够专一性催化麦芽糖一步生成海藻糖。本文通过PCR扩增获得了来源于Thermus thermophilus ATCC33923的海藻糖合酶基因Tre S,构建了基因工程菌E.coli BL21(DE3)/p ET-24a(+)-Tre S。工程菌在摇瓶中发酵28 h时,胞内海藻糖合酶酶活达到最高值为6.4 U/m L。进一步研究了该重组酶制备海藻糖的影响因素,发现当以10%麦芽糖为底物,初始反应p H 7.5,加酶量为15 U/g麦芽糖,40℃,150 r/min反应24 h,转化率达到最高值,为49.0%。当底物浓度提高至20%~40%时,转化率为45.4%~46.2%。     

昆虫海藻糖代谢及其影响因素的研究进展

海藻糖广泛存在于细菌、真菌、动物和植物中。它不仅作为能量储备物质,在外界环境胁迫或内部代谢紊乱时,也可作为保护因子,保护其生命体度过逆境。昆虫海藻糖合成酶与海藻糖酶分别是海藻糖合成与分解的关键酶,合成的海藻糖在海藻糖转运蛋白的帮助下由胞内进入胞外。胰岛素与脂动激素直接参与昆虫糖代谢,保幼激素与蜕皮激素通过和胰岛素与脂动激素通路偶联,间接参与调控昆虫海藻糖代谢。海藻糖代谢途径和昆虫生长发育密切相关,昆虫海藻糖代谢信号通路为开发害虫控制的新靶标提供理论依据。     

酵母海藻糖酶缺失突变株的构建及其耐性

[目的]构建酵母海藻糖酶缺失突变株,并进行耐性分析,进一步研究海藻糖与酵母耐性之间的关系,为商业生产打下一定的基础.[方法]利用同源重组的方法,敲除了编码酸性海藻糖酶的ATH1基因和中性海藻糖酶的NTH1基因,构建了酸性海藻糖酶缺失突变株(△ath1)、中性海藻糖酶缺失突变株(△nth1)和双缺失突变株(△ath1△nth1),并进行了耐性分析.[结果]结合PCR和Southernblot的结果,验证了突变株构建的正确.所有突变株的海藻糖积累量和细胞密度均高于亲本,冷冻、高温、高糖和酒精耐性提高了.[结论]说明海藻糖含量与酵母耐性有一定的相关性.突变株耐性的改善,表明它们在酿造和烘焙产业中具有潜在的商业价值.     

海藻糖生产菌株筛选过程中产物鉴定的研究

在海藻糖生产菌的筛选过程中,微生物胞内酶转化淀粉生成的产物复杂,将产物逐一纯化是非常烦琐的,但又必须确证产物中是否含有海藻糖。本文将薄层层析、高效液相电喷雾电离质谱联用及核磁共振等分析手段综合应用于海藻糖生产菌株的筛选,在酶反应产物不必被纯化的前提下,准确、快捷地鉴定了酶反应产物中的未知糖组分,最终证明食尼古丁节杆菌（Arthrobacter nicotinovorus）D97利用淀粉或麦芽寡糖的酶反应产物中含有海藻糖。该方法在筛选海藻糖及其它功能性葡二糖生产菌株时较为严密。     

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 (Sulfolobusshibatae)B1 2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 ,6 0℃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     

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。