苯乙酮转化为(S)-a-苯乙醇的工程菌构建

【背景】(S)-a-苯乙醇是一种重要的药物合成中间体,利用工程菌将苯乙酮转化为(S)-a-苯乙醇的方法具有立体选择性强、转化条件温和等优势,该研究对未来绿色工业化生产有重要意义。【目的】构建能将苯乙酮转化为(S)-a-苯乙醇的工程菌并对其转化条件进行研究。【方法】分别从红平红球菌(Rhodococcuserythropolis)和博伊丁假丝酵母(Candidaboidinii)中克隆得到羰基还原酶基因ReADH以及甲酸脱氢酶基因FDH,构建pRSFDuet-ReADH-FDH(R1F2)和pRSFDuet-FDH-ReADH (F1R2)两个共表达载体,分别在大肠杆菌中表达。测定R1F2和F1R2中ReADH和FDH酶活性及其催化反应的最适反应条件。对利用全细胞转化苯乙酮为(S)-a-苯乙醇反应条件进行研究。【结果】构建了R1F2和F1R2两个共表达载体,其中R1F2中ReADH和FDH的酶活性分别为6.7 U/mL和7.6 U/mL,对苯乙酮有更强的催化还原能力。R1F2中ReADH和FDH的最适pH分别为6.0和8.5,最适温度分别为40°C和35°C。R1F2全细胞转化苯乙酮反应的最适pH和温度分别为7.5和30°C,对高底物有较强耐受性,对400 mmol/L苯乙酮转化率大于98%,产物(S)-α-苯乙醇的光学纯度大于99%。【结论】研究获得的工程菌及其全细胞转化条件为工业应用奠定了基础。     

由D、L-苯丙乳酸盐消旋混合物酶法生产L-苯丙氨酸

本文研究了在酶膜反应器中由D.L苯丙乳酸盐消旋混合物生产L-苯丙氨酸。反应的第一步消旋混合物在羟基异己酸脱氢酶作用下,脱氢生成本丙酮酸;第二步苯丙酮酸在苯丙氨酸脱氨酶作用下,还原胺化成L-苯丙氨酸。从化学计量来看,上述两步反应均需要辅酶参加。第一步需要NAD,第二步需要NADH,在此反应中,辅酶可以直接再生而起到催化作用。由于铺酶被共价结合到聚乙二醇—2000上,所以铺酶就类似于其它三种酶一样保留在反应器中。为了由D.L-本丙乳酸盐能不断连续地生产L-苯丙氨酸,我们设计了反应动力学及反应器体系模型。按照上述模型,我们可以计算出反应器中三种酶的最适比率,辅酶的最适浓度,以及投料中苯丙酮酸的最适浓度。采用这一程序,我们用底物浓度为50mM D.L-苯芮乳酸盐,可获得28克/升L-苯丙氨酸。     

新型R-扁桃酸脱氢酶的基因挖掘及表达鉴定

R-扁桃酸脱氢酶在苯乙酮酸的生物合成中起着关键的作用,挖掘具有高催化活性及稳定性的新型R-扁桃酸脱氢酶具有重要的意义。为了获得理想的R-扁桃酸脱氢酶,采用了基因组挖矿技术从Lactobacillus harbinensis菌株中获得了一个新型的R-扁桃酸脱氢酶LhDMDH,重组LhDMDH的比酶活高达1264.3 U/mg,约为探针的4倍,在已报道的R-扁桃酸脱氢酶中处于领先水平。同时,考察了4个重组酶主要的酶学特性,它们的最适反应温度在25~30℃,最适反应pH在9.0~9.5。动力学参数的结果表明,LhDMDH对底物的K_(cat)值为30.28 S~(-1),明显高于其它重组酶。此外,底物谱分析的结果也表明LhDMDH在外消旋扁桃酸的手性拆分及苯乙酮酸的生物合成中更具优势。在R-扁桃酸脱氢酶基因挖掘方面取得了较为理想的结果,为进一步的改造及应用奠定了坚实的基础,也为其它酶的挖掘提供了可资借鉴的经验。     

过量表达苹果酸脱氢酶对大肠杆菌NZN111产丁二酸的影响

大肠杆菌NZN111是敲除了乳酸脱氢酶的编码基因 (ldhA) 和丙酮酸-甲酸裂解酶的编码基因 (pflB) 的工程菌,厌氧条件下由于辅酶NAD(H) 的不平衡导致其丧失了代谢葡萄糖的能力。构建了苹果酸脱氢酶的重组菌大肠杆菌NZN111/pTrc99a-mdh,在厌氧摇瓶发酵过程中通过0.3 mmol/L的IPTG诱导后重组菌的苹果酸脱氢酶 (Malate dehydrogenase,MDH) 酶活较出发菌株提高了14.8倍,NADH/NAD+的比例从0.64下降到0.26,同时NAD+和NADH浓度分别     

谷氨酸脱氢酶与醇脱氢酶的共表达及其在制备(R)-2-氯-1-苯乙醇中的应用

【背景】醇脱氢酶AdhS能催化不对称还原反应制备(R)-2-氯-1-苯乙醇,但由于自身再生辅酶NADH的能力不足,需要辅酶再生酶协助其再生NADH。谷氨酸脱氢酶能以谷氨酸为底物,再生辅酶NAD(P)H,具有辅酶再生酶的潜力。【目的】克隆表达谷氨酸脱氢酶基因gdhA,构建谷氨酸脱氢酶GdhA与醇脱氢酶AdhS的大肠杆菌共表达体系,提高AdhS制备(R)-2-氯-1-苯乙醇的转化效率。【方法】从枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis) 168中克隆基因gdhA,并在大肠杆菌(Escherichia coli) BL21(DE3)中表达,分析辅酶再生活力;再与醇脱氢酶AdhS共表达,优化表达条件;分析不同辅酶再生方案对制备(R)-2-氯-1-苯乙醇的转化效率的影响。【结果】谷氨酸脱氢酶GdhA再生NADH的比活力为694 U/g。经GdhA与AdhS的共表达及表达条件优化后,制备(R)-2-氯-1-苯乙醇的转化效率达465 U/L。经比较,GdhA协助再生辅酶NADH,可使AdhS制备(R)-2-氯-1-苯乙醇的转化效率提高到约3倍。【结论】谷氨酸脱氢酶GdhA为NADH高效再生酶,与醇脱氢酶AdhS共表达可显著提高AdhS制备(R)-2-氯-1-苯乙醇的转化效率。     

以铁氰化钾为介体的苹果酸脱氢酶电极的研制

通过化学交联法将苹果酸脱氢酶 (MDH) 固定在玻碳电极表面(d=0.5cm),使用 N-甲基吩嗪甲基硫酸盐 (PMS) 和铁氰化钾为介体,间接地测定酶促反应中生成的还原辅酶 I(NADH).工作电位+350mV (vs.Ag/AgCl),L-苹果酸测定的线性范围为 25μmol/L—300μmol/L,响应时间小于60s,电极的使用寿命可达10d.并对电极的选择和重现性进行了讨论.     

松毛虫属（Dendrolimus) 部分种类亲缘关系与遗传分化的等位酶分析

采用等位酶聚丙烯酰胺凝胶电泳技术对松毛虫属5个种和亚种的野生种群进行了亲缘关系和遗传变异的研究.8种等位酶系统(乳酸脱氢酶LDH、苹果酸脱氢酶MDH、苹果酸酶ME、乙醇脱氢酶ADH、甲酸脱氢酶FDH、谷氨酸脱氢酶GDH、过氧化物酶POD、过氧化氢酶CAT)共检测到12个基因位点,其中6个位点为多态位点,检测到15个等位基因.松毛虫属5个种和亚种的总体水平多态位点比率P＝50%,平均有效基因数A = 1.917,平均期望杂合度He =0.267,平均遗传距离为0.0730～0.5701.遗传参数表明松毛虫属昆虫种间存在较高程度的遗传变异,聚类图和遗传距离数据表明赤松毛虫与马尾松毛虫亲缘关系最近,落叶松毛虫与思茅松毛虫亲缘关系最远.     

黑鲷不同组织的9种同工酶谱

对黑鲷（Sparus macrocephalus）9种组织的9种同工酶采用垂直聚丙烯酰胺平板电泳技术进行研究。结果表明,乳酸脱氢酶（LDH）、醇脱氢酶（ADH）、苹果酸脱氢酶（MDH）、苹果酸酶（ME）、超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、酯酶（EST）、半乳糖脱氢酶（GAD）、甲酸脱氢酶（FDH）等酶在表型、分布和活性上组织特异性明显。还对眼和肠组织同工酶表达特性的生理意义进行了讨论。     

医药其它

920961在酶膜反应器中进行大规模酶促肚合成二英〕/Her-rmann,G.…厂Bioteehnol.Appl.Biochem一1991,13(3)一346~353二译自DBA,1991-10(15),91一08593〕 采用一个。.2升的酶膜反应器大规模合成a一胰凝乳蛋白酶催化的kyatorphin(止痛药)。通过酸解作用,从初级产物(N一a一甲酸酪氨醚精氨酸丙基酩)中获得该物。为了迸行有效的过程控制,组合了一种自动HPLC,将其连接到能记录温度和压力的过程控制计算机上。所有的重要参数,如转化、选择能力和时空产量等均可自控。曾连续操作380小时转化接近100%,平均选择能力为51%,平均时空产量为919,/l·…     

新型扁桃酸消旋酶的基因挖掘和性能表征

消旋酶是实现手性化合物去消旋化制备光学纯化学品的重要工具,来源于恶臭假单胞菌的扁桃酸消旋酶(MR),是目前唯一可以催化两种构型扁桃酸互相转换的消旋酶。通过基因组数据挖掘获得了9个新的扁桃酸消旋酶基因及活性蛋白,其中来源于放射性土壤杆菌Agrobacterium radiobacter的Ar MR酶对扁桃酸和邻氯扁桃酸具有较高的催化活力,而且该酶的异源表达水平也较理想。ArMR催化扁桃酸消旋反应的最适温度为50℃,最适pH为7.8。该酶在30℃、40℃和50℃下的半衰期分别为70.7、7.2、0.17 h。ArMR对(R)-和(S)-扁桃酸的K_M值分别为1.44 mmol/L和0.81 mmol/L,k_(cat)值分别为410 s~(–1)和218 s~(–1);对(R)-和(S)-邻氯扁桃酸的KM值分别为6.48 mmol/L和6.37 mmol/L,而k_(cat)值为0.22 s~(–1)和0.23 s~(–1)。Mg~(2+)和Mn~(2+)对该酶的活力有促进作用,而Zn~(2+)使其完全失活。新型扁桃酸消旋酶的发现和表征为今后此类酶的深入研究和开发提供了更多资源和数据参考。     

D-乳酸脱氢酶基因克隆及其表达

构建了一株产D ,L 乳酸的乳杆菌 (Lactobacillussp .)MD 1的基因文库。利用乳酸脱氢酶和丙酮酸裂解酶缺陷的EscherichiacoliFMJ1 4 4作为宿主 ,在厌氧条件下通过互补筛选获得乳酸脱氢酶基因 (ldh) ,非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳 (Native PAGE)检测证明其阳性克隆表现出D 乳酸脱氢酶 (D LDH)活性。核酸序列分析表明 ,ldhD的ORF编码 331个氨基酸残基组成的蛋白质有两个保守区域 ,其中V1 47～D1 76 区是NADH的结合位点 ,R77～E1 0 7区据报道是酶的活性部位。该菌株D LDH和D羟基异己酸脱氢酶 (D HicDH)属于NADH依赖性脱氢酶家族 ,ldhD和其他乳杆菌属的ldhD及D HicDH基因和编码的氨基酸序列相似性较低 ,核酸序列相似性最高达 4 9 33% ,氨基酸序列相同性最高为 4 2 % ,是一个新的D 乳酸脱氢酶基因     

植物甲酸脱氢酶基因的表达调控及其生理功能研究进展

甲酸脱氢酶（FDH）是植物中普遍存在的一种含量丰富的酶。甲酸脱氢酶也是一种NAD依赖的酶,它催化甲酸氧化成二氧化碳的可逆反应。植物FDH是植物一碳代谢的一部分,它在植物响应各种环境胁迫、低氧或缺氧过程中发挥着重要的作用,因此在农学生产上具有很大的应用潜力。最近植物来源的FDH基因克隆和表达调控及其生理学功能等各方面的研究都取得很多重要的进展。综述了近年来植物来源的FDH基因克隆和表达调控及其生理学功能方面的研究进展。     

S-扁桃酸脱氢酶基因的克隆及表达

S-扁桃酸脱氢酶能够选择性催化S-扁桃酸生成苯甲酰甲酸。通过PCR扩增获得Pseudomonas p utida NUST的S-扁桃酸脱氢酶全长基因(mdlA),并构建了表达载体pET30a(+)-mdlA,转化大肠杆菌E.coli BL21(DE3)后,经异丙基-β-D-硫代吡喃半乳糖苷(IPTG)诱导获得表达,SDS-PAGE结果显示表达蛋白为43kDa。所以工程菌细胞具有转化S-扁桃酸生成苯甲酰甲酸能力。     

响应面分析法优化(R)-扁桃酸发酵培养基

采用响应面分析法对Bacillussp.HB20菌株合成(R)-扁桃酸的培养基成分进行优化。首先利用Plackett-Burman试验设计筛选出影响(R)-扁桃酸产率的三个主要因素:麦芽糖、蛋白胨和牛肉膏。在此基础上用最陡爬坡路径逼近最大响应区域,再利用Box-Behnken试验设计及响应面分析法进行回归分析。结果表明,麦芽糖、蛋白胨和牛肉膏浓度与(R)-扁桃酸产率存在显著的相关性,通过求解回归方程得到最佳质量浓度:蛋白胨11.507g/L,牛肉膏6.708g/L,麦芽糖10.907g/L,(R)-扁桃酸产率理论最大值达到66.87%。经模型验证,预测值与验证试验平均值接近,在优化条件下(R)-扁桃酸产率提高了25.87%。     

甲醛氧化途径关键酶重组蛋白的生化特性及固定化酶吸收甲醛效果研究

甲醛脱氢酶(formaldehyde dehydrogenase,ADH)与甲酸脱氢酶(formate dehydrogenase,FDH)是甲醛氧化途径的两个关键酶.恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida)的PADH是一种不依赖谷胱甘肽可以把游离甲醛直接氧化为甲酸的脱氢酶,博伊丁假丝酵母菌(Candida boidinii)的FDH在有NAD+存在时可以把甲酸氧化为二氧化碳.以基因组DNA为模板用PCR方法,从P.putida中扩增出PADH基因的编码区(padh),从C.boidinii中扩增出FDH的编码区(fdh),然后亚克隆到pET-28a(+)中分别构建这两个基因的原核表达载体pET-28a-padh和pET-28a-fdh,转化大肠杆菌,利用IPTG诱导重组蛋白PADH和FDH的表达.通过优化条件使重组蛋白的表达量占菌体总蛋白的70%以上,通过亲和层析法纯化出可溶性PADH和FDH重组蛋白.对重组蛋白的生化特性分析结果表明:PADH在最适反应温度50℃的活性为1.95 U/mg;FDH在最适反应温度40℃的活性为0.376 U/mg.所表达的重组蛋白与之前报道过的相比,具有更好的热稳定性和更广的温度适应范围.将PADH、FDH两个重组蛋白及辅因子NAD+固定到聚丙烯酰胺载体基质上,对固定化酶甲醛吸收效果的初步分析结果显示固定化酶对空气中的甲醛有一定的吸收效果,说明这两种酶被固定后具有开发成治理甲醛污染环保产品的潜力.     

扁桃酸代谢对新生隐球菌毒力作用的探讨

目的探讨扁桃酸代谢对新生隐球菌毒力作用的影响。方法采用套叠PCR方法,构建扁桃酸消旋酶、扁桃酸脱氢酶及过氧化氢铜胺氧化酶基因重组片段,利用基因枪将重组片段转入新生隐球菌JEC21,应用PCR筛选、DNA测序等方法对阳性克隆子进行筛选与鉴定。体外观察并检测突变菌株对多种应激条件的应答反应。结果成功构建了新生隐球菌JEC21扁桃酸消旋酶、扁桃酸脱氢酶及过氧化氢铜胺氧化酶的基因缺陷菌株(mreΔ,lmdΔ,pcaoΔ),发现缺陷菌株mreΔ对于毒力功能影响不大,pcaoΔ、lmdΔ在高温、高渗、氧化应激等方面毒力减退,而黑色素分泌增加。结论扁桃酸代谢参与介导新生隐球菌毒力作用的调控,但其具体机制有待于进一步的研究探讨。     

产碱杆菌ECU0401催化拆分扁桃酸及其衍生物

从土壤中分离的1株产碱杆菌Alcaligenes sp.ECU0401具有扁桃酸脱氢酶活性,可以以扁桃酸、苯甲酰甲酸或苯甲酸为唯一C源生长,并且具有较高的脱氢酶活力。以外消旋扁桃酸为C源,采用分批补料策略培养（或反应）99h,扁桃酸累计投入量为30.4g/L,（S）-（＋）-扁桃酸被完全降解,（R）-（-）-扁桃酸回收产率为32.8%,对映体过量值（e.e.）〉99.9%。利用静息细胞作为催化剂不对称降解外消旋扁桃酸的氯代衍生物,制备获得光学活性的（R）-（-）-邻氯扁桃酸、（S）-（＋）-间氯扁桃酸和（S）-（＋）-对氯扁桃酸,光学纯度均超过99.9%e.e.。     

伴有辅酶原位再生的胞外酶耦合法制备（R）-苯基乙二醇

经5轮诱变筛选,从近平滑假丝酵母（Candida parapsilosis CICC1676）中分离得到产NADH依赖型羰基还原酶（Carbonyl reductase,CR）菌株CP-9。所产羰基还原酶（CRCp-9）经两步快速纯化获得纯化倍数为11．5倍,比活力为1．84 U/mg的酶液,其还原反应的最适pH值为6．5,最适温度为40℃。该酶转化β-羟基苯乙酮制备手性化合物（R）-苯基乙二醇,因此是（R）-专一性羰基还原酶。该酶与NADH普适性再生酶-甲酸脱氢酶（For-mate dehydrogenase,FDH）在胞外相耦联,构建伴有辅酶再生与反复利用的CR/FDH双酶催化制备立体醇体系,底物β-羟基苯乙酮转化率达95．4％,产物（R）-苯基乙二醇得率为93％,辅酶的总转化数（Total turn number, TTN）达267,产物e．e．值为98．6％,批次耦合反应生产能力达0．8 g/L/h,较单酶催化有较大提高,与细胞转化法相比也具有较好的生产能力。因此,伴有辅酶再生的胞外酶耦合催化具有潜在的制备手性醇化合物的工业应用价值。     

恶臭假单胞菌CGMCC 1388对映选择性生物降解制备(S)-扁桃酸及其衍生物的研究

从土壤中分离得到一株（R）-扁桃酸选择性降解菌,经鉴定为恶臭假单胞菌,保存于中国普通微生物保藏中心,编号为CGMCC1388。考察了扁桃酸及其降解产物对扁桃酸脱氢酶活力的影响。研究表明,在培养基中添加少量扁桃酸、苯甲酰甲酸或苯甲酸均可显著提高其产量,以扁桃酸的诱导效果最佳。3种诱导物的最适添加质量浓度分别为4、4和2 g/L。当以消旋扁桃酸为反应底物时,该菌可高选择性降解（R）-扁桃酸,回收得到的（S）-扁桃酸对映体过量值（e.e.）高于99%,反应的对映选择率（E）达130。用静息细胞催化扁桃酸降解的最适温度和pH分别为30 ℃和6.0,最适底物浓度为60 mmol/L,以双倒数法求得Km为47 mmol/L。考察了该菌对扁桃酸苯环取代衍生物的生物转化,并以高产率制备获得高对映纯度的（S）-对羟基扁桃酸和（S）-对氯扁桃酸。     

植物苹果酸脱氢酶研究进展

苹果酸是植物体内参与C4循环、景天酸循环等众多代谢途径的关键代谢物。苹果酸含量提高的途径主要来自植物体内合成的提高。苹果酸脱氢酶(MDH)可引起草酰乙酸盐的氧化作用以形成苹果酸盐,增加植物体内苹果酸的含量,从而显著提高植物体的耐酸性以及对铝毒的抗性。本文全面回顾了国内外对苹果酸脱氢酶(MDH)在植物生理学、生物化学、分子生物学、系统分化领域的研究进展,并针对其在植物体耐酸性机制机理研究领域所取得的研究成果进行了追溯。