果糖基转移酶及其固定化研究进展

果糖基转移酶能够催化蔗糖水解并通过转果糖基作用产生低聚果糖。本文综述了十几年来国内外对果糖基转移酶及其固定化研究的若干结果和进展。对该领域的发展趋势作了扼要的展望。     

黑曲霉QU10果糖基转移酶的克隆表达

微生物果糖基转移酶能够以蔗糖为底物产生低聚果糖。为获得更多新酶资源,通过PCR法成功地克隆出黑曲霉QU10的果糖基转移酶基因(Gen Bank Accession No.KF699529),基因片段长度为1 941 bp,包含一个54 bp的内含子。进一步利用RT-PCR法克隆了果糖基转移酶的c DNA,其编码628个氨基酸。将所得片段定向克隆到p ET-22b、p GAPZA及p GAPZαA载体,并转化至大肠杆菌或毕赤酵母中,通过筛选获得果糖基转移酶表达活力高的转化子。利用α信号肽的毕赤酵母转化子获得最高果糖基转移酶胞外酶活力为431 U/m L,是原始菌株酶活力的35倍。此毕赤酵母重组酶为同源二聚体,半天然PAGE表观分子量约200 k Da。以蔗糖为底物,果糖基转移酶在p H 5.0、45℃下反应4 h,酶解产物中主要是蔗果三糖和四糖,蔗果寡糖最高可占总质量的58%。结果表明,果糖基转移酶酵母工程菌具有很高的转果糖基的能力,而且表达活力高,具有潜在的工业应用价值。     

蔗糖:蔗糖-1-果糖基转移酶的表面展示及酶学性质分析

【目的】蔗糖:蔗糖-1-果糖基转移酶催化1分子蔗糖上的果糖基转移到另一个蔗糖分子上,形成1-蔗果三糖和葡萄糖。在低聚果糖中,1-蔗果三糖益生素活性最高。本研究将该酶展示在酵母菌细胞表面上,并用于1-蔗果三糖的制备。【方法】将来自莴苣的蔗糖:蔗糖-1-果糖基转移酶基因克隆到用于酵母细胞表面展示的表达载体上,并在解脂亚罗酵母菌中进行异源表达,表达的酶展示在该细胞表面上,然后以蔗糖为底物,研究表面展示的蔗糖:蔗糖-1-果糖基转移酶的性质。【结果】免疫荧光实验结果表明蔗糖:蔗糖-1-果糖基转移酶已展示在酵母菌的细胞表面上,高效液相色谱结果表明酵母表面展示的该酶具有转移酶的催化活性。该酶的最适作用温度、最适作用p H分别为45°C和7.5;该酶的催化活性受Zn2+和Cu2+的抑制,受Ca2+激活;该酶重复使用7次后,酶活下降50%。表面展示的蔗糖:蔗糖-1-果糖基转移酶和3%蔗糖混合后在40°C条件下孵育30 min后,所产1-蔗果三糖含量最高为20.8 mmol/L。【结论】蔗糖:蔗糖-1-果糖基转移酶在解脂亚罗酵母菌中得到成功表达,并展示在其细胞表面上,生化研究表明该重组蛋白具有果糖基转移酶活性,且催化蔗果三糖的生成。表面展示的蔗糖:蔗糖-1-果糖基转移酶作为一种全细胞催化剂能够用于1-蔗果三糖的制备。     

黑曲霉QU10果糖基转移酶的克隆表达（英文）

微生物果糖基转移酶能够以蔗糖为底物产生低聚果糖。为获得更多新酶资源,通过PCR法成功地克隆出黑曲霉QU10的果糖基转移酶基因(Gen Bank Accession No.KF699529),基因片段长度为1 941 bp,包含一个54 bp的内含子。进一步利用RT-PCR法克隆了果糖基转移酶的c DNA,其编码628个氨基酸。将所得片段定向克隆到p ET-22b、p GAPZA及p GAPZαA载体,并转化至大肠杆菌或毕赤酵母中,通过筛选获得果糖基转移酶表达活力高的转化子。利用α信号肽的毕赤酵母转化子获得最高果糖基转移酶胞外酶活力为431 U/m L,是原始菌株酶活力的35倍。此毕赤酵母重组酶为同源二聚体,半天然PAGE表观分子量约200 k Da。以蔗糖为底物,果糖基转移酶在p H 5.0、45℃下反应4 h,酶解产物中主要是蔗果三糖和四糖,蔗果寡糖最高可占总质量的58%。结果表明,果糖基转移酶酵母工程菌具有很高的转果糖基的能力,而且表达活力高,具有潜在的工业应用价值。     

高等植物果聚糖研究进展

果聚糖是高等植物重要的贮藏碳水化合物,因植物种类和发育阶段而异,主要存在5种类型的结构：线型菊糖型果聚糖、菊糖型果聚糖新生系列、线型梯牧草糖型果聚糖、混合型梯牧草糖型果聚糖和梯牧草糖型果聚糖新生系列。果聚糖的代谢模型随着代谢酶—蔗糖：蔗糖果糖基转移酶、蔗糖：果聚糖_6_果糖基转移酶、果聚糖：果聚糖果糖基转移酶、果聚糖：果聚糖_6_果糖基转移酶、果聚糖外水解酶等的发现、纯化和克隆日趋清晰。此外,果聚糖分子生物学研究也取得了一定的进展。     

高等植物果聚糖研究进展

果聚糖是高等植物重要的贮藏碳水化合物 ,因植物种类和发育阶段而异 ,主要存在 5种类型的结构 :线型菊糖型果聚糖、菊糖型果聚糖新生系列、线型梯牧草糖型果聚糖、混合型梯牧草糖型果聚糖和梯牧草糖型果聚糖新生系列。果聚糖的代谢模型随着代谢酶—蔗糖 :蔗糖果糖基转移酶、蔗糖 :果聚糖_6_果糖基转移酶、果聚糖 :果聚糖果糖基转移酶、果聚糖 :果聚糖_6_果糖基转移酶、果聚糖外水解酶等的发现、纯化和克隆日趋清晰。此外 ,果聚糖分子生物学研究也取得了一定的进展     

蛇肌果糖1,6—二磷酸酯酶,果糖2,6—二磷酸,AMP的结…

腺苷一磷酸对４个快反应巯基被修饰的蛇肌果糖１,６－二磷酸酯酶活性的抑制作用增强,而该修饰的酶受果糖２,６－二磷酸的抑制脱敏,ＡＭＰ对酶抑制为半部位反应,酶受果糖２,６－二磷酸抑制的脱敏则表现为全部位反应,经枯草杆菌蛋白酶限制性酶解的果糖１,６－二磷酸酯酶的Ｋ１增大１０倍,但受果糖２,６－二磷酸抑制的性质不变,经胰蛋白酶限制性酶解的果糖１,６－二磷酸酯酶的活性不再为ＡＭＰ抑制,但果糖２,６－二磷酸对     

酶法生产高粱糖浆

芽殖酵母(Pullularria Pullulans)果糖基转移酶,把蔗糖转化成为一种新的含果糖的多糖,然后进行产品的异构化水解,即产生一种高果糖浆。     

先天性果糖代谢缺陷病的研究进展

果糖吸收不良症(FM)、原发性果糖尿症(EF)和遗传性果糖不耐受症(HFI)是与果糖分解代谢直接相关的三种先天性果糖代谢缺陷病。FM发病机制未明,以摄入果糖后出现腹胀、腹痛和腹泻等消化道症状为主要表现,并可能诱发胰腺炎、抑郁症和支气管哮喘等疾病。EF由果糖激酶基因突变所致,是一种既无任何病态表现,也不影响预期寿命的常染色体隐性遗传病。HFI是醛缩酶B基因突变引起的常染色体隐性遗传病。其急性症状包括出汗和颤抖等低血糖症状、呕吐和腹痛等消化道症状、急性肝功能衰竭和急性近端肾小管功能障碍。其慢性症状以肝脂肪变性、肾小管酸中毒、生长迟缓和低体重为主要表现。在全球果糖摄入量持续增长的背景下,回顾这些疾病的诊治进展,对预防果糖代谢不良后果、维护公众健康具有重要的启示作用。     

海巴戟果实发育过程中果糖、果糖激酶及其基因的变化

为揭示海巴戟果实风味形成机制,对果实发育过程的果糖激酶(FRK)活性及其基因的表达模式进行了研究.结果表明,海巴戟果实中的果糖、蔗糖、葡萄糖含量随发育不断积累,均在果实完全成熟时达到最高值,而果糖激酶活性随果实发育不断下降.从果实中克隆了果糖激酶基因TRINITY_DN17192_c0_g1,命名为McFRK2,Gen...     

蛇肌果糖1，6－二磷酸酯酶果糖2，6－二磷酸和底物抑制的结合部位

在果糖１,６—二磷酸酯酶中果糖２,６—二磷酸可能与底物抑制的作用方式不同,因为蛇肌果糖１,６－二磷酸酯酶ｐＨ９．２的活性受到果糖２,６－二磷酸的抑制,而不受高浓度底物的影响。Ｋ＋能增强果糖２,６—二磷酸对酶活性抑制,并能较大程度地解除过量底物的抑制。快反应流基修饰酶不再受较低浓度果糖２,６—二磷酸的抑制,但高浓度果糖２,６—二磷酸仍能抑制酶活性,其ＩＣ５０增大４０倍。修饰酶受底物抑制的阈值不变。为胰蛋白酶或枯草杆菌蛋白酶限制性酶解的果糖１,６—二磷酸酯酶受过量底物和果糖２,６—二磷酸抑制的行为也不相同。以上结果可能提示在蛇肌果糖１,６—二磷酸酯酸中存在既有别于ＡＭＰ,又有别于过量底物的结合部位。     

蛇肌果糖1，6－二磷酸酯酶、果糖2，6－二磷酸、AMP的结合部位关系

腺苷－磷酸（ＡＭＰ）对４个快反应巯基被修饰的蛇肌果糖１,６－二磷酸酯酶活性的抑制作用增强,而该修饰的酶受果糖２,６－二磷酸的抑制脱敏。ＡＭＰ对酶抑制为半部位反应,酶受果糖２,６－二磷酸抑制的脱敏则表现为全部位反应。经枯草杆菌蛋白酶限制性酶解的果糖１,６－二磷酸酯酶的Ｋｉ（ＡＭＰ）增大１０倍,但受果糖２,６－二磷酸抑制的性质不变。经胰蛋白酶限制性酶解的果糖１,６－二磷酸酯酶的活性不再为ＡＭＰ抑制,但果糖２,６－二磷酸对该形式酶的抑制作用则明显增强,由于该酶失去受ＡＭＰ的抑制作用,因此ＡＭＰ促进果糖２,６－二磷酸抑制的性质亦随之丧失。据此提出在蛇肌果糖１,６－二磷酸酯酶中果糖２,６－二磷酸不是结合在ＡＭＰ结合部位上的看法。     

果糖-2,6-二磷酸对香蕉成熟过程中焦磷酸果糖-6-磷酸转移酶活性的调节作用

从成熟香蕉果实中部分纯化了焦磷酸:果糖—6—磷酸磷酸转移酶(PFP)。研究了酶的果糖—2,6—二磷酸的活化动力学特性.果糖—2,6—二磷酸通过降低酶的K_m(F6P)值和增进最大反应速度(V_(max))促进酶的果糖—6—磷酸磷酸化活性。底物(F6P)浓度和温度影响果糖—2,6—二磷酸对酶的活化作用。 本工作中还观察了香蕉成熟过程中PFP和依赖ATP的磷酸果糖激酶(PFK)活性的变化,并对PFP在果实成熟中的生理意义和调节特性进行了讨论。     

米曲霉GX0011β-糖基转移酶的化学修饰及活性中心研究

用化学修饰法及其修饰动力学对米曲霉GX0011β-果糖基转移酶的活性中心结构进行了研究。结果表明：NBS、PMSF、EDC能显著抑制酶的活性,底物对这些抑制有明显的保护作用,且残留酶活与修饰剂的浓度相关,抑制均符合拟一级动力学规律,进一步动力学分析,初步认定该酶活性中心包括至少一个丝氨酸（或苏氨酸）、一个色氨酸和一个天冬氨酸（或谷氨酸）残基。pCMB、TNBS能显著抑制酶的活性,但底物对抑制无明显保护作用,推断半胱氨酸和赖氨酸残基可能与维系酶活性中心构象有关,但不是酶活性中心基团。DEPC、AA和NAI对酶的活性抑制作用不明显,排除了组氨酸、精氨酸和酪氨酸残基是该酶活性中心必需基团的可能。     

枸杞果糖激酶基因LbFRK7的克隆及表达分析

该研究以‘宁杞1号’枸杞果实为材料,基于转录组测序TR28373|c0_g1序列,利用RT-PCR技术,克隆出枸杞果糖激酶基因LbFRK7的全长序列为1 060bp,其中,ORF开放阅读框为1 044bp,编码有348个氨基酸,蛋白质分子量为37.44kD,理论等电点5.05;LbFRK7编码的氨基酸序列包含有pfkB碳水化合物激酶家族高度保守的3个特异性区域,2个底物识别位点,4个ATP结合位点;LbFRK7与烟草和辣椒的FRP7基因序列相似性较高,达到90%;利用实时荧光定量技术分析发现,不同组织中LbFRK7基因均有表达,且果实中的表达量最高,根中最低;随着果实的发育,果实中LbFRK7基因的表达量呈先升后降的变化趋势,并于开花后15d达到最高。在果实发育前期,LbFRK7基因的表达量与果糖含量的变化趋势相同,但在果实发育中期和后期,LbFRK7基因的表达量与果糖含量的变化趋势相反。相关分析结果显示,LbFRK7表达量与果糖和蔗糖含量的相关系数分别为-0.326和-0.339,但均未达到显著水平。研究表明,LbFRK7基因在枸杞果实发育过程中对果糖转化起到一定作用,特别是在果实成熟过程中对果糖含量的升高具有重要的作用。该研究结果为进一步探讨枸杞LbFRK7的功能及果糖代谢奠定了基础。     

中国45岁及以上居民膳食果糖的摄入状况及食物来源

目的：探讨中国45岁及以上居民膳食果糖的摄入状况及其食物来源。方法：利用2010—2012年中国居民营养与健康状况监测中膳食调查数据，结合美国食物成分数据库和中国预包装食品中单体糖和总糖含量数据库中果糖和蔗糖数据，对34 264名45岁及以上居民的膳食果糖摄入状况及食物来源进行分析。结果：中国45岁及以上居民平均每日膳食总果糖的摄入量为8.29 g，其中游离状态果糖为4.78 g、结合状态果糖为3.51 g。膳食总果糖的摄入量随年龄的增加而降低，男性高于女性，城市高于农村。蔬菜类及制品、水果及制品、谷类及制品是膳食总果糖前三大类食物来源，共占膳食总果糖的69.72%。不同食物来源膳食果糖对总果糖的贡献在城市和农村间存在差异，城市居民来源的前三大类食物为水果及制品、蔬菜类及制品、零食类，农村居民为蔬菜类及制品、水果及制品、谷类及制品。结论：中国45岁及以上居民膳食总果糖的摄入量平均为8.29 g/d，处于相对较低水平。蔬菜类及制品、水果及制品、谷类及制品是其最主要的食物来源。     

柑橘果糖激酶基因的克隆及表达

植物果糖激酶(FRK)在果糖磷酸化中起重要作用。通过PCR技术从温州蜜柑(Citrus　unshiu　Marc.)基因组中扩增得到编码果糖激酶基因的2个基因组DNA片段,分别命名为Cufrk1、Cufrk2,利用RT-PCR从果实中分离到了与Cufrk1外显子序列一致的cDNA序列,并通过RACE技术分离到这个基因的全长cDNA序列,命名为CuFRK1(GenBank号:　AY561840)。Cufrk1与Cufrk2编码氨基酸序列相似性为68%。CuFRK1　cDNA全长为1　459　bp,5'端和3'端的非翻译区分别为167　bp和239　bp,该序列含有一个完整的开放读码框,编码350个氨基酸,蛋白质分子量约为37.5　kD,等电点为5.03,含有2个果糖激酶糖特异结合域及3个ATP结合域,其氨基酸序列与其他植物中已分离的果糖激酶基因相似性在62%￣78%。Northern分析显示,CuFRK1(Cufrk1)与Cufrk2在柑橘幼叶、发育初期果实中表达量较高,在果皮和茎中不表达,在花瓣及成熟果实中表达模式有一定差异。酶活性分析表明,果实中的果糖激酶活性随果实的发育而降低,同时,果实中的果糖不断积累,在果实整个发育过程中果糖含量与果糖激酶活性呈极显著负相关。     

微生物低聚果糖合成酶及其应用研究述评

综述了微生物低聚果糖合成酶来源,基因结构,酶学性质,反应机理,产酶发酵和低聚果糖合成机理等方面的研究进展。     

米曲霉GX0011β-果糖基转移酶的化学修饰及活性中心研究

用化学修饰法及其修饰动力学对米曲霉GX0011β-果糖基转移酶的活性中心结构进行了研究。结果表明：NBS、PMSF、EDC能显著抑制酶的活性,底物对这些抑制有明显的保护作用,且残留酶活与修饰剂的浓度相关,抑制均符合拟一级动力学规律,进一步动力学分析,初步认定该酶活性中心包括至少一个丝氨酸（或苏氨酸）、一个色氨酸和一个天冬氨酸(或谷氨酸)残基。pCMB、TNBS能显著抑制酶的活性,但底物对抑制无明显保护作用,推断半胱氨酸和赖氨酸残基可能与维系酶活性中心构象有关,但不是酶活性中心基团。DEPC、AA和NAI对酶的活性抑制作用不明显,排除了组氨酸、精氨酸和酪氨酸残基是该酶活性中心必需基团的可能。     

柑橘果糖激酶基因的克隆及表达

植物果糖激酶(FRK)在果糖磷酸化中起重要作用.通过PCR技术从温州蜜柑(Citrus unshiu Marc.)基因组中扩增得到编码果糖激酶基因的2个基因组DNA片段,分别命名为Cufrk1、Cufrk2,利用RT-PCR从果实中分离到了与Cufrk1外显子序列一致的cDNA序列,并通过RACE技术分离到这个基因的全长cDNA序列,命名为CuFRK1(GenBank号:AY561840).Cufrk1与Cufrk2编码氨基酸序列相似性为68%.CuFRK1 cDNA全长为1 459 bp,5'端和3'端的非翻译区分别为167 bp和239 bp,该序列含有一个完整的开放读码框,编码350个氨基酸,蛋白质分子量约为37.5 kD,等电点为5.03,含有2个果糖激酶糖特异结合域及3个ATP结合域,其氨基酸序列与其他植物中已分离的果糖激酶基因相似性在62%～78%.Northern分析显示,CuFRK1(Cufrk1)与Cufrk2在柑橘幼叶、发育初期果实中表达量较高,在果皮和茎中不表达,在花瓣及成熟果实中表达模式有一定差异.酶活性分析表明,果实中的果糖激酶活性随果实的发育而降低,同时,果实中的果糖不断积累,在果实整个发育过程中果糖含量与果糖激酶活性呈极显著负相关.