植物半胱氨酸合成及调控研究进展

硫是植物重要的营养元素。植物将氧化态硫吸收并还原后,首先合成半胱氨酸使其进入各种代谢途径。合成半胱氨酸的两种酶——丝氨酸乙酰转移酶和O-乙酰丝氨酸硫醇裂合酶均由多基因家族编码,并能可逆的结合形成二酶复合物进行有效的合成调节。本文对近年来半胱氨酸合成相关酶表达、定位、活性调控及转基因效果研究进展作了简要介绍,并对将来需要重点研究的方面作了展望。     

半胱氨酸合成酶与β-氰基丙氨酸合成酶活性检测

植物半胱氨酸合成酶(Cysteine synthase,CSase)和β-氰基丙氨酸合成酶(β-cyanoalanine synthase,β-CAS)分别催化合成半胱氨酸(Cysteine,Cys)和β-氰基丙氨酸(β-Cyanoalanine,β-CA),它们在功能上冗余。本研究以山黧豆、苜蓿和玉米为主要材料,结合电泳对8种常见植物CSase和β-CAS粗酶活性进行了分析。结果表明,检测CSase活性时,8种植物两类粗酶的最适反应时间均为10min,最适pH均为8.0,底物O-乙酰-丝氨酸和Na2S最适浓度分别是10和5 mmol·L-1。检测β-CAS活性时,8种植物两类粗酶的最适反应时间均为30min,最适pH均在9~10范围内,底物Cys最适浓度均为3mmol·L-1,而底物KCN最适浓度前者为80mmol·L-1,后者为3mmol·L-1。8种植物中,CSase活性在种、种内组织间差别不是很大,但β-CAS活性则相反,尤其在茎叶和根中差别较大。     

N-乙酰半胱氨酸在改善糖尿病心肌病大鼠心功能中的机制研究

本研究以60只清洁级雄性SD大鼠为实验对象,通过分析健康大鼠(对照组)、Ⅱ型糖尿病大鼠(Ⅱ型糖尿病模型组)、不同剂量N-乙酰半胱氨酸治疗的Ⅱ型糖尿病大鼠(N-乙酰半胱氨酸低剂量组、中剂量组和高剂量组)的心功能、CHOP、NLRP3蛋白表达差异,来探讨N-乙酰半胱氨酸在改善糖尿病心肌病大鼠心功能中的作用机制。研究表明,糖尿病大鼠心功能参数及血流动力学参数存在明显的异常,心肌组织中PERK、CHOP、IL2、Bax、Caspase6、NLRP3蛋白表达明显升高而Bcl2的表达减弱非常明显,并且,与对照组以及Ⅱ型糖尿病的模型组相比,差异明显,差异有统计学意义(p0.05);而经N-乙酰半胱氨酸作用后上述异常指标明显恢复(p0.05),该结论表明抗氧剂N-乙酰半胱氨酸能通过抑制CHOP及NLRP3蛋白高表达来促进糖尿病大鼠心功能异常的改善。本研究揭示了N-乙酰半胱氨酸改善糖料病大鼠心功能的作用机理,为寻求有效治疗糖尿病的药物提供了理论支撑和研究方向。     

体外苏氨酸循环固碳途径的构建

乙酰CoA是生物体代谢过程中重要的代谢物,也是许多有价值产品合成的前体物质。然而传统途径中通过丙酮酸脱羧生成乙酰CoA碳得率较低,因此构建一条高效的乙酰CoA合成途径具有重要的意义。由于在体外验证文献报道的高碳摩尔得率合成乙酰CoA的苏氨酸循环固碳途径,有较重要的理论意义和应用价值。因此在体外构建了苏氨酸循环固碳途径合成乙酰CoA,通过分段加酶的方式将其在体外进行了验证。在体外验证时,以丙酮酸为底物,则丝氨酸脱氨酶(Tdc B)为循环途径的最后一步反应。结果表明,当加入途径中除丝氨酸脱氨酶之外的酶时,测得的乙酰CoA浓度约1.5 mmol/L,待反应达到平衡时,加入丝氨酸脱氨酶,丝氨酸转化为丙酮酸,丙酮酸再次进入循环,乙酰CoA的量增加了约0.2 mmol/L,由此得出结论在体外苏氨酸循环实现了固碳。     

基于钙黄绿素- 铜(Ⅱ)荧光体系测定乙酰半胱氨酸

目的:基于钙黄绿素-铜(Ⅱ)荧光体系测定乙酰半胱氨酸。方法:在pH=8.0的Na2HPO.412H2O-KH2PO4缓冲液中,以492 nm为激发波长,520 nm为发射波长测定乙酰半胱氨酸溶液的荧光强度。结果:在pH=8.0的Na2HPO.412H2O-KH2PO4缓冲液中,二价铜离子与钙黄绿素配位引起荧光猝灭。由于乙酰半胱氨酸中巯基上的硫离子与Cu2+的亲和力很强,可从钙黄绿素-铜(Ⅱ)的络合物中夺取铜离子而使钙黄绿素游离出来,从而使体系的荧光得以恢复,并且荧光恢复的程度与加入乙酰半胱氨酸的量在一定范围内成线性。结论:建立了一种测定乙酰半胱氨酸的荧光分析新方法,该方法的线性范围为6.0 10-6～1.4 10-5 mol/L,检出限为4.010-6 mol/L。     

葱属植物S-烷(烯)基半胱氨酸亚砜代谢途径研究进展

葱属植物是被子植物中最大的属之一，包括大蒜、洋葱、大葱、韭菜等多种具有独特辛辣风味的蔬菜作物。S-烷(烯)基半胱氨酸亚砜是葱属植物特有的次生代谢产物，是葱属植物各种挥发性含硫化合物的前体物质，由于其赋予葱属植物独特的辛辣风味和药用价值，因此研究葱属植物S-烷(烯)基半胱氨酸亚砜的代谢途径具有重要意义。在葱属植物中已发现7种S-烷(烯)基半胱氨酸亚砜，这些S-烷(烯)基半胱氨酸亚砜主要在叶片中先经谷胱甘肽途径合成，再转运到鳞茎等贮藏器官的细胞质中积累。目前，关于葱属植物S-烷(烯)基半胱氨酸亚砜降解的研究较多，而S-烷(烯)基半胱氨酸亚砜生物合成的研究则较少。S-烷(烯)基半胱氨酸亚砜是植物硫代谢的下游产物，上游涉及含硫化合物的吸收、转运、半胱氨酸和谷胱甘肽的代谢等过程，这些代谢过程的变化可能影响S-烷(烯)基半胱氨酸亚砜生物合成。今后，应加强以下两方面的研究：一方面，继续克隆鉴定S-烷(烯)基半胱氨酸亚砜生物合成途径中的关键酶基因，并研究其功能；另一方面，加强葱属植物硫代谢的研究，为研究S-烷(烯)基半胱氨酸亚砜生物合成的调控奠定基础。该研究结果为深入解析葱属植物S-烷(烯)基半胱氨酸...     

N-乙酰鸟氨酸脱酰基酶活性位点的构成研究

目的:用生物信息学软件预测出N-乙酰鸟氨酸脱酰基酶的活性中心的金属离子结合位点.方法:选用DEPC、WRK、PMSF、NBS、DTNB 5种化学试剂选择性修饰N-乙酰鸟氨酸脱酰基酶中组氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、丝氨酸、色氨酸和半胱氨酸;同时考察Co2、Fe3 、Mg2 、Mn2 、ZN2 、Ni2 、Cu2 等金属离子对酶活性的影响.结果:在DEPC、WRK修饰后,酶的活力明显下降,而PMSF、NBS、DTNB对酶的活力影响不大;说明组氨酸和酸性氨基酸为酶活性中心的必需氨基酸,而丝氨酸残基、色氨酸残基、半胱氨酸残基不参与酶活性中心的组成;Co2 对酶反应有促进作用,验证了生物信息学的预测结果;底物N-乙酰-D,L-蛋氨酸对酶有较好的保护作用,保护作用随浓度增加而增加.结论:本研究为深入研究酶结构与功能的关系提供实验依据,为N-乙酰鸟氨酸脱酰基酶的工业应用提供理论参考.     

外源甲基乙二醛对干旱胁迫下板栗幼苗的影响

甲基乙二醛(MG)是一种在植物中具有多种功能的新型信号分子.为探究MG对板栗幼苗干旱胁迫的影响,以两年生'黄棚'板栗幼苗为试材,通过聚乙二醇(PEG)模拟干旱胁迫并进行MG及其清除剂N-乙酰半胱氨酸(NAC)处理,分析板栗幼苗叶片超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(...     

原花青素对变形链球菌生物膜的体外抑制作用

目的分析原花青素对变形链球菌生物膜的体外抑制作用。方法采用96孔微量板液体微量稀释法进行抑菌试验,观察对变形链球菌生长的抑制情况。盖玻片上形成变形链球菌生物膜模型,用共聚焦显微镜观察原花青素和对照试剂N-乙酰半胱氨酸对变形链球菌生物膜的影响。结果原花青素对变形链球菌的抑制作用比较强。原花青素在终浓度为2~5mg/mL,N-乙酰半胱氨酸在终浓度为7.5~75mg/mL对变形链球菌生物膜均有明显的影响。N-乙酰半胱氨酸明显减少了生物膜的多糖,而原花青素明显减少了生物膜的蛋白。结论原花青素和对照药物N-乙酰半胱氨酸具有不同的抗生物膜机制,原花青素对生物膜蛋白影响更多一些,而N-乙酰半胱氨酸对生物膜多糖的影响更多一些。     

其它药剂

以4个合成寡聚核苷酸作为突变引物,并用噬菌体 M13mp 8作为模板,通过位点直接诱变使人碱性纤维细胞生长因子(bFGF)的半胱氨酸密码子变为丝氨酸密码子,这些引物还被用于导入或除去一些限制性酶位点,以辅助对突变克隆的测定。当bFGF 蛋白70或88位上的半胱氨酸残基被丝氨酸取代时,蛋白质的生物活性和肝素结合能力保持不变,这表明这些半胱氨酸残基对其活性来说并非是必不可少的。据 bFGF 从     

植物丝氨酸羟甲基转移酶基因研究进展

丝氨酸羟甲基转移酶(SHMT)是一个含有磷酸吡哆醛(PLP)的四聚体的蛋白质,在亚甲基四氢叶酸(CH2-THF)存在时催化丝氨酸和四氢叶酸生成甘氨酸和N5,N10-甲基四氢叶酸的可逆反应.SHMT在高等植物的一碳代谢和光呼吸中起着非常重要的作用,最近随着植物SHMT纯化技术的进步和重要模式植物基因组测序的完工,使很多植物SHMT基因被克隆出来,并对它们的结构和功能及表达调控进行研究.     

植物信号分子—细菌基因表达诱导剂

在植物和微生物的相互作用过程中,微生物可通过植物释放的特定化合物作为化学信号。这样的信号对微生物产生即刻响应,由此微生物产生为侵袭宿主植物所必须的基因表达。自1985年 Stachel 首次报道烟草根部受伤细胞渗出物中含有乙酰丁香酮(Ⅰ)和α-羟基乙酰丁香酮(Ⅱ)可活化土壤杆菌(Agrobacterium tumefaciens)的毒性基因(vir)后,正式提出了植物信号分子作为基因表达激活剂的概念。     

二氧化硫通过调节谷胱甘肽稳态增强谷子幼苗抗旱性

维持谷胱甘肽稳态是植物适应干旱胁迫的重要方式之一。二氧化硫(SO_2)是一种常见的大气污染物。近年来在植物上的研究发现,外施一定浓度的SO_2能够调节植物响应逆境胁迫的生理过程。但目前关于SO_2对干旱条件下植物谷胱甘肽稳态的调节作用及相关机制仍不清楚。本文以谷子(Setaria italica L.)幼苗为材料,研究一定浓度的SO_2气体暴露对干旱胁迫下谷子谷胱甘肽稳态和干旱适应性的影响。研究结果显示:30 mg·m~(-3) SO_2暴露能够缓解干旱导致的叶片萎蔫症状,增加地上部分生物量积累。与干旱组相比,SO_2+干旱组谷子叶片中的过氧化氢(H_2O_2)含量明显降低(P0.05),叶组织电解质外渗率显著下降(P0.05)。进一步研究发现:干旱胁迫下,SO_2一方面能够提高谷子叶片中的亚硫酸盐还原酶(SiR)、O-乙酰丝氨酸裂解酶(OASTL)活性,诱导SiSiR、SiOASTL基因表达上调,从而增加叶组织中的半胱氨酸(Cys)和还原型谷胱甘肽(GSH)含量;另一方面,SO_2还能够提高谷胱甘肽还原酶(GR)活性及SiGR基因的表达水平,从而维持较高的还原型/氧化型谷胱甘肽(GSH/GSSG)比率,增强叶片抗氧化能力。以上结果表明:干旱条件下,一定浓度的SO_2(30 mg·m~(-3))能够通过调节谷胱甘肽稳态来提高谷子幼苗抗旱性。     

Pgk和ilvN基因对谷氨酸棒杆菌产L-丝氨酸的影响

为增加谷氨酸棒杆菌A36的L-丝氨酸合成途径的碳流,首先过表达磷酸甘油酸激酶(pgk),以增加前体物质3-磷酸甘油酸的积累,但经发酵分析发现其对菌株A36的L-丝氨酸产量无显著影响。进一步敲除副产物L-缬氨酸合成途径的乙酰羟酸合酶(AHAS)基因ilvN,敲除该基因后L-缬氨酸只有微量积累,但重组菌并未形成营养缺陷型菌株,L-丝氨酸的产量反而下降,分析发现L-缬氨酸的存在在一定程度上有助于L-丝氨酸的生成。在培养基中分别添加不同质量浓度的L-缬氨酸,在L-缬氨酸添加量为750 mg/L时,重组菌L-丝氨酸产量达到34.19 g/L,糖酸转化率为0.34 g/g,生产强度为0.28 g/(L·h),相比出发菌株A36分别提高了11.8%、13.3%和12.0%。     

乙酰氨基葡萄糖转移酶Ⅴ在肿瘤转移中的作用及其分子机理

目前研究表明N-乙酰氨基葡萄糖转移酶Ⅴ在肿瘤转移中有重要作用.在恶性肿瘤中, N-乙酰氨基葡萄糖转移酶Ⅴ活性增高,其催化产物β1,6分支也增加,β1,6分支与肿 瘤的侵袭转移密切相关.本文综述了N-乙酰氨基葡萄糖转移酶Ⅴ催化形成N-糖链 β1,6分支的特点以及在N-糖链生物合成中的重要作用;还介绍了N-乙酰氨基葡萄糖转移酶Ⅴ基因组成和参与其基因调控的转录因子Ets-1,及基因表达组织特异性;着重综述了近年来N-乙酰氨基葡萄糖转移酶Ⅴ与肿瘤侵袭转移相关的分子机理的最新研究进展,包括了粘附分子钙粘蛋白(cadherin)和整合素α5β1的作用,修饰表皮生长因子受体调节信号 转导,及通过对上皮衍生的细胞表面丝氨酸蛋白酶matriptase的β1,6分支修饰促进仲瘤的 侵袭等方面.提示有效抑制N-乙酰氨基葡萄糖转移酶Ⅴ参与作用的位点,为设计抗肿瘤新药提供潜在的治疗靶点.     

基于钙黄绿素-铜（Ⅱ）荧光体系测定乙酰半胱氨酸

目的：基于钙黄绿素-铜（Ⅱ）荧光体系测定乙酰半胱氨酸。方法：在pH=8.0的Na2HPO.412H2O-KH2PO4缓冲液中,以492 nm为激发波长,520 nm为发射波长测定乙酰半胱氨酸溶液的荧光强度。结果：在pH=8.0的Na2HPO.412H2O-KH2PO4缓冲液中,二价铜离子与钙黄绿素配位引起荧光猝灭。由于乙酰半胱氨酸中巯基上的硫离子与Cu2＋的亲和力很强,可从钙黄绿素-铜（Ⅱ）的络合物中夺取铜离子而使钙黄绿素游离出来,从而使体系的荧光得以恢复,并且荧光恢复的程度与加入乙酰半胱氨酸的量在一定范围内成线性。结论：建立了一种测定乙酰半胱氨酸的荧光分析新方法,该方法的线性范围为6.0 10-6～1.4 10-5 mol/L,检出限为4.010-6 mol/L。     

黏蛋白型O-聚糖在人类肿瘤中的结构异常及生物学功能

黏蛋白是细胞表面的或分泌的、具有高度O-糖基化修饰的糖蛋白.在黏蛋白中,O-聚糖(O-glycan)是通过N-乙酰氨基半乳糖与丝氨酸或苏氨酸之间形成α连接,该结构即被称为黏蛋白型O-聚糖.黏蛋白型O-聚糖是由多肽∶N-乙酰氨基半乳糖转移酶(ppGalNAc-T)家族催化起始合成的,近年来,该酶的催化机制及结构特点已成为糖基转移酶研究的热点.在肿瘤中常常伴随着黏蛋白型O-聚糖结构上和数量上的改变,形成肿瘤特异聚糖结构(cancer-associated glycans),如肿瘤Tn和T抗原等.肿瘤特异聚糖使肿瘤细胞的抗原性和黏附能力发生改变,促进肿瘤细胞的恶性增生与转移.而这些肿瘤特异聚糖结构,也为肿瘤的诊断与抗肿瘤药物或疫苗开发提供了理论基础.     

中间载体pBz6102的构建及CAT基因在转化烟草中的表达

来源于细菌的新霉素磷酸转移酶基因(NPT),氯霉素乙酰转移酶基因(CAT)以及来源于昆虫的荧光素酶基因等都是用于研究根癌农杆菌转化植物的良好标记。我们利用氯霉素乙酰转移酶嵌合基因和来源于Ti质粒T-区DNA的tmr基因,构建了中间载体pBZ 6102,并通过植物基因工程载体pGV 3850,将氯霉素乙酰转移酶嵌合基因和tmr基因引入了植物细胞,并测到了表达,在抗氯霉素植物中测到了氯霉素乙酰转移酶活性。中间裁体pBZ 6102上还有Pst Ⅰ,Xba Ⅰ等单一的限制性内切酶位点,外源基因极易插入。转化植物F_1代的种子抗性分析表明,80%左右的种子都能在含氯霉素的培养基上正常萌发,它们的幼苗中都有氯霉素乙酰转移酶活性,证明CAT基因通过了减数分裂稳定地保留在植物细胞的基因组内。     

肿瘤干细胞及其模型的研究现状及临床治疗最新进展

癌症发生最有名的模型之一肿瘤CSCcancer stem cell(CSC)模型已经被确立为一种细胞机制,有助于体现不同类型的肿瘤表型和功能的异质性。然而,最新研究突出显示了肿瘤CSC模型的复杂性和挑战性:CSC表型在不同的病人间有本质上的不同,肿瘤可能含有多种表型或遗传上不同的CSC,转移的肿瘤CSC可能由原始肿瘤CSC进展而来,肿瘤细胞可进行可逆的表型的改变。虽然在特定情况下,肿瘤CSC的概念具有临床相关性,但越来越多的证据表明,定位、鉴定出肿瘤灶中所有亚型的肿瘤CSC将对临床上预防肿瘤复发具有特殊意义。有以下几个因素可以促使异质性的发生:基因突变,后生的变化,与微环境间的相互作用以及存在或缺失细胞分级等。肿瘤异质性可以用不同的细胞机制来解释。虽然CSC具有CSC自我更新和分化的特性,但是它们不一定是正常组织CSC转化而形成的。这种CSC模型引起了科研工作者广泛的关注,我们结合新近的相关文献综述如下。     

高效液相色谱法测定17AA氨基酸注射液中N-乙酰-L-半胱氨酸和N-乙酰-L-酪氨酸

建立了一种用高效液相色谱测定 17AA氨基酸注射液中N 乙酰 L 半胱氨酸和N 乙酰 L 酪氨酸含量的方法。样品经稀释后 ,直接上机测定 ,其色谱条件为 :WatersSymmetryC18色谱柱 ,流动相为 8.5mmol/LNaAc - 5 %CH3 OH (pH =4.0 ) ,柱温36℃ ,流速 1.0ml/min ,检测波长 195nm ,N 乙酰 L 半胱氨酸在 5 .4mg/L到 5 40mg/L、N 乙酰 L 酪氨酸在 4.9mg/L到 490mg/L之间 ,标准曲线呈良好的线性关系 (r2 >0 .9999)。该方法具有良好的重现性 ,日内相对标准偏差小于 3% ,日间相对平均误差小于 7% ,样品回收率在 90 %～ 110 %之间。该方法与测定氨基酸注射液的其它高效液相色谱法相结合 ,能够对 17AA氨基酸注射液中所有氨基酸成分进行全面检测。