烟草烟碱代谢的生化和分子机制及其调控

烟碱是烟草主要的生物碱,占总生物碱含量的90%左右,与抵御虫害密切相关,也是烟草和卷烟质量的一项重要指标。烟碱的积累是编码烟碱生物合成途径的结构基因协同表达的结果,而结构基因通常由COI1、JAZ、MYC-2等调节基因控制。目前已鉴定出参与烟碱和降烟碱生物合成、调控和转运的大多数基因。本文系统地综述目前对于烟碱的代谢途径、转化、上游调控及转运等方面的最新研究进展,展望了未来烟草烟碱研究中值得关注的方向,这在分子水平上更好的探索烟碱的生物合成具有重要意义,以减轻烟草制品的应用对健康的损害。     

硫氧化细菌的种类及硫氧化途径的研究进展

硫,作为生物必需的大量营养元素之一,参与了细胞的能量代谢与蛋白质、维生素和抗生素等物质代谢。自然界中,硫以多种化学形态存在,包括单质硫、还原性硫化物、硫酸盐和含硫有机物。硫氧化是硫元素生物地球化学循环的重要组成部分,通常是指单质硫或还原性硫化物被微生物氧化的过程。硫氧化细菌种类繁多,其硫氧化相关基因、酶和途径也多种多样。近几年,相关方面的研究已取得很多进展,但在不同层面仍存在一些尚未解决的科学问题。本文主要围绕硫氧化细菌的种类及硫氧化途径的研究进展进行了综述。     

MDR1基因多态性及其临床相关性研究进展

体内外研究证明,人体中P—gP在药物的吸收、分布、代谢和排泄（ADME）过程中发挥了非常重要的作用。多药耐药基因MDR1（ABCB1）是P-gP的编码基因。药物基因组学和遗传药理学研究发现在不同个体中MDR1基因多态性与P—gP表达和功能的改变密切相关,而且这些多态位点存在基因型分布和等位基因频率的种族差异性。近几年,已陆续发现在MDR1基因中有50处单核苷酸多态性（SNPs）和3处插入与缺失多态性。随后,大量文献报道某些位点的SNPs如C3435T会使个体患病的易感性增加。因此人们相信,深入研究MDR1基因多态性与P—gP的生理和生化方面的相关性将对个体医疗有着非常深远的意义。文章总结了国外最新的研究进展并结合本实验室的工作着重讨论了4个方面：1）P—gP对药代动力学性质的影响：2）MDR1基因多态性及其对遗传药理学性质的影响;3）MDR1^C3435T的单核苷酸多态性与P-gP表达和功能之间的相关性：4）MDR1基因多态性与人类某些疾病之间的相关性。     

尿苷二磷酸葡萄糖醛酸基转移酶基因多态性的研究进展

尿苷二磷酸葡萄糖醛酸基转移酶(UDP-glucuronosyltransferase,UGT)是生物体内进行第Ⅱ相生物转化时最重要的一种酶。UGT广泛分布于人体的肝、肾和肠等不同组织,代谢大量的外源性毒性物质和内源性物质。研究发现,UGT1A基因多态性是个体间葡萄糖醛酸化活性差异的重要原因之一。本文就UGT1A基因多态性的研究现状予以综述。     

超量表达AtBAS1基因对烟草中烟碱和降烟碱合成的影响

为明确拟南芥(Arabidopsis thaliana)光敏色素B激活标签的抑制蛋白1(phy B activation-tagged suppressor1,BAS1)基因对烟草(Nicotiana tabacum)中烟碱、降烟碱和N-亚硝基降烟碱合成的影响,通过构建含有不同启动子的植物表达载体p SH-p LXM5-BAS1和p SH-35S-BAS1遗传转化烟草。在8~10叶期分别取转基因和野生型烟草植株相同部位的叶片,采用LC-MS方法对样品中烟碱、降烟碱、亚硝基降烟碱含量进行测定,结果表明转基因烟草烟碱含量和降烟碱含量与野生型相比均明显提高。转p LXM5-BAS1基因和转35S-BAS1基因植株烟碱含量分别是野生型植株2.9倍和2.95倍;同时测得降烟碱含量分别为野生型的3.35倍和3.76倍;在转基因和野生型烟草中均未检测到亚硝基降烟碱。表明超量表达At BAS1对烟草的烟碱和降烟碱合成存在显著影响。据NCBI数据库中报道的烟碱合成相关基因PMT和QPT,降烟碱合成相关基因CYP82E4v1、CYP82E5v2、CYP82E10的序列,设计各基因的Real-time PCR引物,并以烟草β-Actin基因作为内参,Real-Time PCR结果表明烟碱和降烟碱合成相关基因表达均出现不同程度的上调。综上可知,在烟草中超量表达At BAS1基因,促使烟碱和降烟碱合成相关基因表达的上调,直接导致了烟草中烟碱含量和降烟碱含量的大幅提高。本研究为后续深入挖掘影响烟碱及降烟碱生成及转化的新基因并最终构建完整的烟碱代谢网络提供了借鉴,也为研究烟碱向降烟碱转化过程中信号因子和信号传递提供了一个新途径。     

细胞色素P450基因多态性与药物代谢研究进展

细胞色素P450（cytochrome P450,CYP450）在人体药物代谢过程中起着非常重要的作用并参与代谢80%以上的临床药物。由于CYP450在不同种族和不同人群中存在基因多态性,从而造成药物反应的个体差异,一度成为药物基因组学研究的热点。通过查阅国外相关文献,综述了近年来关于CYP1A2、CYP2C9、CYP2C19、CYP2D6和CYP3A4五种主要的药物代谢酶的基因多态性和药物代谢的研究进展,为临床指导个体化用药、避免药物不良反应和新药研发提供科学参考依据。     

人染色体8p11(CHRNB3-CHRNA6)区域基因多态性与中国汉族人群肺癌易感性的相关性

为探讨人染色体8p11(CHRNB3-CHRNA6)区域基因多态性与中国汉族人群肺癌遗传易感性之间的关系,文章采用病例-对照研究,对784例肺癌患者和782例性别、年龄、籍贯频数与之相匹配的健康对照中该区域6个标签SNP位点进行基因分型,并统计分析其基因型频率分布与肺癌易感性的关系,以及吸烟在其中的影响。结果发现rs16891561位点TT基因型在60岁以上人群(校正OR=0.42,95%CI=0.20-0.88;P=0.022)、女性人群(校正OR=0.34,95%CI=0.13-0.87;P=0.025)、非吸烟人群中(校正OR=0.32,95%CI=0.13-0.79;P=0.013)对肺癌发生具有保护效应;rs4236926位点TT基因型在60岁以上人群(校正OR=0.48,95%CI=0.23-0.99;P=0.048)、非吸烟人群(校正OR=0.32,95%CI=0.13-0.80;P=0.014)中对肺癌发生具有保护效应,这两种保护效应主要是与腺癌相关。对这两个位点进行累积效应分析发现,含有3~4个变异等位基因型的非吸烟者罹患肺癌的风险显著降低(校正OR=0.29,95%CI=0.11-0.71;P=0.007),并且,含有3~4个变异等位基因型的个体累计吸烟量("包-年"平均数=13.2)与其他个体相比显著降低。由此可见人染色体8p11(CHRNB3-CHRNA6)区域基因多态性与中国汉族人群肺癌易感性和吸烟行为相关。     

药物相关转运蛋白基因多态性的研究进展

药物相关转运蛋白不但与肿瘤多药耐药现象密切相关,而且在人体内广泛参与药物的吸收、分布、代谢和排泄等过程。其编码基因的单核苷酸多态性(singlenucleotidepolymorphism,SNP)位点变异可能与药物转运蛋白的表达、转运功能密切相关,决定了临床常见的个体/群体药物反应差异性。本文主要介绍了近年来有关药物相关转运蛋白SNP位点基因多态性,以及与临床常见表型相关性的研究。     

灌喂氧化鱼油后黄颡鱼胃肠道黏膜黑色素细胞分化和黑色素合成途径基因的差异表达

以黄颡鱼(Pelteobagrus fulvidraco)为实验对象, 灌喂氧化鱼油、鱼油7d后, 提取胃肠道黏膜总RNA, 采用RNA-seq测序并做转录组分析, 分析了黑色素生物合成途径关键酶(酪氨酸酶)及其相关蛋白基因、黑素体运动的3个蛋白基因、α黑素细胞刺激激素途径和WNT/β-catenin、EDN3和EDNRB、KIT及其配体KITL3个信号通路的主要蛋白基因的差异表达活性。结果显示, 黄颡鱼胃肠道黏膜中存在黑色素细胞分化和发育过程、黑色素合成及其调控途径的代谢网络, 通过绘制代谢网络得到了关键性酶或蛋白质的基因信息。在灌喂氧化鱼油后, 控制黑色素合成途径主要基因的表达活性显著下调, 可能导致黑色素合成量的不足; α-MSH激素途径主要基因差异表达上调, 具备促进黑色素细胞分化和发育的调控基础; 而调控黑色素细胞分化和发育的3个信号通路主要基因也有差异表达。因此, 黄颡鱼受灌喂氧化鱼油的影响, 黑色素细胞分化和发育过程受到较大影响, 会影响到鱼体成熟的黑色素细胞的数量, 同时, 黑色素的生物合成量不足将导致引起黄颡鱼体色的变化。     

砷氧化菌株的筛选及Bosea sp.AS-1基因组分析

[目的] 对湖南省锡矿山地区的砷氧化菌株的种属进行初步鉴定,并对砷锑氧化菌株Bosea sp.AS-1（简称AS-1）进行全基因组测序和生物信息学分析。[方法] 分离砷氧化菌株,并利用16S rRNA基因测序进行菌种鉴定。在此基础上,对能够高效氧化砷的菌株AS-1进行全基因组测序,对测序数据进行基因组装和功能注释、COG、GO及KEGG聚类分析,以及次级代谢产物合成基因簇与代谢途径预测等。[结果] 湖南省锡矿山的砷氧化菌株主要分布在α-、β-、γ-变形菌纲以及厚壁菌门。菌株AS-1基因组的测序结果显示AS-1基因组包含一条大小为5.536 Mb环状染色体和两个大小分别为189.9 kb和112.1 kb的质粒。对AS-1基因组进一步分析发现该菌株的基因组中包含砷锑代谢相关基因,还有鞭毛形成、鞭毛运动及生物膜形成的基因,这些基因的存在可能与AS-1能高效耐受和氧化砷和锑的特性相关。此外,菌株AS-1中还存在部分碳固定基因和硫氧化基因,这暗示着AS-1能够进行自养生长并氧化环境中的硫元素。[结论] 菌株AS-1可以在自养条件下生长并且能够氧化Sb（III）为Sb（V）。     

人类原发性高血压候选基因的研究进展

原发性高血压是一种遗传与环境因素相互作用所致的多基因遗传性疾病,其相关或易感研究在近年来非常活跃。利用家系或同胞对,采用基因组扫描结合候选基因策略,迄今已筛选出了数十年原发性高血压的可能相关基因,本从与人体血压生理生化代谢相关的几条途径中,选择介绍了与血压调节密切相关的几个候选基因的研究进展。     

贵州阿哈湖水库沉积物中甲烷氧化菌分布与功能

甲烷氧化菌是一类能够以甲烷作为唯一碳源和能量维持生存的微生物,其活动与生态系统中物质循环及能量流动密切相关。【目的】了解阿哈湖水库沉积物中甲烷氧化菌群落结构及代谢功能。【方法】采用宏基因组技术对环湖沉积物和湖心沉积物进行研究。【结果】水库沉积物中主要的好氧甲烷氧化菌是甲基杆菌属(Methylobacter) (0.37%)和甲基单胞菌属(Methylomonas) (0.12%),主要的厌氧甲烷氧化菌是Candidatus_Methylomirabilis (0.12%),属于NC10门细菌中的亚硝酸盐反硝化型厌氧甲烷氧化菌,其中好氧甲烷氧化菌的pmoA基因为6.16×10⁷ copies/g,反硝化型厌氧甲烷氧化菌的16S rRNA基因为2.84×10⁷ copies/g。4种代谢的功能基因多样性表现为氮代谢>碳代谢>硫代谢>甲烷代谢,基于京都基因和基因组百科全书(Kyoto encyclopedia of genes and genomes, KEGG)基因库进行注释得到6大类功能,发现18条与碳(包括甲烷)、氮、硫代谢有关的完整代谢途径。主坐标分析(principal coordinates analysis, PCoA)显示环湖沉积物与湖心沉积物之间的甲烷氧化菌种类和功能存在显著差异。影响甲烷氧化菌分布的主要环境因子为氧化还原电位、电导率和硫酸根。【结论】阿哈湖水库甲烷氧化菌以Ⅰ型好氧甲烷氧化菌为主,甲烷氧化菌群落代谢途径丰富,Ⅰ型和Ⅱ型甲烷氧化菌在对O₂的适应性上有显著差异。相关研究可为湖泊水生态环境的保护和微生物资源的开发利用等方面提供一定的理论支撑。     

吸烟对健康人群唾液微生物组的影响

【背景】吸烟是重要的公共健康问题,可能通过改变唾液微生物组影响口腔健康甚至全身健康。【目的】探究吸烟对中国健康人群唾液微生物组的影响,为研究吸烟在疾病发展中的作用提供线索。【方法】收集167位健康个体的唾液样本,利用HiSeq高通量测序技术对样品中16S rRNA基因V3-V4区进行测序,分析比较吸烟者和非吸烟者的唾液微生物组的多样性、群落结构和物种丰度,并预测功能组成,探究吸烟对唾液微生物组的影响。【结果】吸烟对唾液微生物组的α多样性影响较小,但是在微生物组组成上,吸烟组中奈瑟菌属、艾肯菌属、二氧化碳嗜纤维属等细菌明显减少,而普雷沃氏菌属、韦荣氏球菌属、放线菌属、奇异菌属和巨球型菌属等细菌明显增加。在功能上,PICRUSt的预测结果显示吸烟组富集不依赖氧气的代谢功能,非吸烟组富集需要氧气参与的代谢功能。【结论】吸烟可能会通过改变唾液微生物组,造成微生物组功能途径的变化,进而引发与吸烟相关的疾病。     

CYP2D基因位点的XbaI 44kb片段存在分子异质性

ＣＹＰ２Ｄ基因位点的ＸｂａＩ　４４ｋｂ片段存在分子异质性异喹胍氧化酶（ＣＹＰ２Ｄ６）的活性具有明显的个体差异、种族差异和底物依赖性。因此，异喹胍、司巴丁、美多洛尔、美沙芬和可待因等３０多种药物在个体或种族间的氧化代谢呈遗传多态性；肝内缺乏ＣＹＰ２Ｄ６...     

肥胖症易感基因——FTO的研究进展

FTO（fat mass and obesity associated）是肥胖症易感基因,表达于人体各组织,且在下丘脑中高表达。它能编码核酸去甲基化酶,通过去甲基化作用影响其他相关基因表达。FTO的基因多态性与体重指数（BMI）及肥胖症密切相关。FTO能够影响能量摄入及能量消耗,并通过多种途径诱导人群中肥胖症及2型糖尿病等相关疾病的发生,而FTO失活的小鼠能够避免肥胖发生。主要综述了FTO基因多态性与肥胖等疾病易感性的相关性、FTO可能的作用机制和FTO对人群中能量平衡的影响。     

酒精依赖相关基因的遗传多态性

酒精依赖综合征受到复杂的生理、心理、个体遗传及环境等诸多因素的影响。有关研究已经证实了某些候选基因和酒精依赖密切相关。文章主要对与酒精依赖相关的酒精代谢关键酶(乙醇脱氢酶和乙醛脱氢酶以及细胞色素P450 2E1)基因以及调节神经递质作用的酶和受体(儿茶酚氧位甲基转移酶, 多巴胺受体D2、D4, μ阿片受体)基因遗传多态性研究作一综述。     

大豆异黄酮代谢途径在大肠杆菌中的构建及表达

自然界异黄酮合成途径主要存在于豆科植物中。以微生物为宿主研究异黄酮代谢,则需要将整个相关代谢途径的多酶体系组装到工程菌种,从而进行表达及代谢研究,这就需要用到多基因的转化和共表达技术。综合应用了多基因单载体和多基因多载体方法,将大豆异黄酮代谢途径中的五个关键酶基因导入到大肠杆菌中,对异黄酮代谢途径在大肠杆菌中的构建和表达进行了研究和探索,获得了含有五个外源基因的重组大肠杆菌;重组菌经IPTG诱导,以L-酪氨酸为底物进行发酵,发酵产物经过HPLC测定,结果表明和空白对照相比有新的代谢产物生成,初步断定为异黄酮类化合物。     

大豆异黄酮代谢途径在大肠杆菌中的构建及表达

自然界异黄酮合成途径主要存在于豆科植物中。以微生物为宿主研究异黄酮代谢,则需要将整个相关代谢途径的多酶体系组装到工程菌种,从而进行表达及代谢研究,这就需要用到多基因的转化和共表达技术。综合应用了多基因单载体和多基因多载体方法,将大豆异黄酮代谢途径中的五个关键酶基因导入到大肠杆菌中,对异黄酮代谢途径在大肠杆菌中的构建和表达进行了研究和探索,获得了含有五个外源基因的重组大肠杆菌;重组菌经IPTG诱导,以L-酪氨酸为底物进行发酵,发酵产物经过HPLC测定,结果表明和空白对照相比有新的代谢产物生成,初步断定为异黄酮类化合物。     

男性吸烟者体重对烟碱引起的生热作用和儿茶酚胺释放的影响

本研究的目的是在中年男子中观察禁食情况下吸烟后烟碱对安静时能量消失（resting energy expenditure,REE)和血浆儿茶酚胺浓度的影响,并且在正常体重（BMI≤25kg/m^2),和超重（BMI＞25kig/m^2)吸烟者之间比较吸烟引起的REE和血浆儿茶酚胺的急性反应是否有差别,对32名禁食的男性吸烟者用间接测热法分别在吸烟前和吸2支含0．16mg烟碱（低烟碱）或2支含1．74mg烟碱（高烟碱）香烟30min后测定REE,同时测定血浆中烟碱和去甲肾上腺素浓度,正常体重组在吸低烟碱烟后和超重组不认在吸低烟碱烟或高烟碱烟后,REE和血浆儿茶酚胺均无明显改变,而在正常体重组中,吸高烟碱烟后血浆去甲肾上腺素浓度升,时REE增加7．2％,如果将血浆烟碱水平作为一个共变量进行分析,则吸烟后血浆去甲肾上腺素浓度和REE的改变也不明显,表明吸烟后的生热效应是因血浆烟碱浓度升高而引起的,体重对烟碱的生热效应能发生影响,在超重的吸烟者中烟碱的生热效应减弱,由此推测,正常体重的吸烟者在戒烟后,由于不再有吸烟引起的耗能生热,可能导致体重增加。     

利用RNA-seq技术分析淹水胁迫下转BnERF拟南芥差异表达基因

为探究淹水胁迫下BnERF调节的耐淹防御相关途径,应用RNA-seq技术,对淹水6小时后的拟南芥(Arabidopsis thaliana)野生型(WT)和转BnERF株系(E33)幼苗进行基因表达分析。结果表明,淹水3天后,E33表现出较强的耐淹性,地上部生长状况和根系发育均明显强于野生型。E33幼苗未淹水处理时相对于野生型单独上调的基因有9个,4个为膜结合蛋白,其中2个参与MAPK级联途径,其它5个参与氧化胁迫及水分调节途径;与未淹水野生型相比,无论是未淹水处理还是淹水6小时后的E33幼苗中缺氧响应、抗氧化防护及细胞、器官发育相关基因的表达量均上调。另外,淹水6小时后E33的差异基因并未完全覆盖淹水6小时后野生型的差异基因;E33幼苗中缺氧响应、氧化胁迫响应、能量的产生与转变、乙醇代谢途径中的基因以及乙烯响应因子基因的表达量都明显高于野生型。上述结果表明,BnERF直接或间接调节植物的淹水胁迫相关生理代谢途径,参与淹水胁迫的防御过程。