植物花青素糖基转移酶研究进展

花青素是植物体内重要的次生代谢物,具有较强的药理活性,如抗氧化、抗癌等,广泛用于营养保健领域。自然条件下,植物体内的花青素以糖苷形式存在,带有各种糖基化修饰,而花青素糖基转移酶是专门负责催化这种糖基化反应的酶,能够把糖基供体转移到花青素不同的位点,形成了不同的花青素种类,从而改变这些分子的特性,影响生物活性和药用功能。本文重点综述了植物花青素糖基转移酶的分类和修饰反应特点,以及主要花青素资源植物中糖基转移酶的研究进展,有助于深入挖掘和鉴定植物中花青素相关糖基转移酶,解析其催化和调控机理,为花青素生物合成、富含花青素的植物资源研发提供新的思路。     

植物糖基转移酶在植物抗病过程中的研究进展

植物在复杂的环境中进化出了各种反应来应对危害,其中糖基化作用就是植物利用的一种主要的生理机制.糖基化作用通过改变受体化合物的生物活性及其细胞内的定位来降低外物质对自身的影响,从而达到植物体生理代谢的稳态.植物中的糖基转移酶就是专门负责实现这种糖基化反应的酶类.简要概述了糖基转移酶在植物抗性过程中的研究方法、分类及生物学功能,并对其研究方向加以展望.     

植物糖基转移酶的结构与机理及糖基化工程的研究进展

糖基转移酶(glycosyltransferases, GTs)广泛存在于各种有机体中,通过糖基化反应参与维持细胞代谢稳态.糖基转移酶能够识别多种受体,催化活化的糖基从供体分子转移到受体分子上,改变受体分子的化学稳定性、水溶性以及受体分子的转运能力和生物活性等,进而有助于提高其生物利用度和生物活性等.许多被糖基化修饰的化合物成为药物分子的重要来源.然而,天然产物中的糖苷类化合物存在含量低、提取难度大和提取产物纯度差等问题.在利用化学合成方法合成糖苷类化合物的过程中,无法实现特定位点的糖基化修饰,同时原料试剂和副产物易对环境造成污染.因此,近年来对糖基转移酶的研究日渐增多.本文简要综述了植物糖基转移酶的结构和生物技术应用的研究进展,为基于植物糖基转移酶结构的糖基化工程和生物活性糖苷化合物的生产提供有用信息.     

糖核苷酸类化合物的合成与在生物学研究中的应用

糖基化是指在酶的作用下,蛋白质、脂质或小分子等连上糖类化合物的过程.它在生物体内广泛存在并有十分重要的生物学意艾.它是通过糖基转移酶催化完成的,其中糖核苷酸是糖基化过程中糖的供体.本文简要叙述了糖核苷酸类化合物的有机合成和生化合成的方法以及该类化合物在抗生素糖基化途径研究、糖基转移酶的生物化学研究和化学生物学机理研究中的应用.     

微生物合成黄酮糖苷类天然产物研究进展

黄酮糖苷类天然产物是植物中黄酮类化合物的主要存在形式,通过糖基化修饰,可以改变其水溶性、稳定性等,赋予其新的生物活性和功能。黄酮类化合物的糖基化修饰通常由植物源或微生物源的糖基转移酶催化,根据糖基的位置、类型和数量的不同,可形成多种类型的黄酮糖苷类产物。随着合成生物学和代谢工程的快速发展,在微生物中合成植物源黄酮糖苷类天然产物取得了重要进展。综述了糖基转移酶的聚类分析及糖基供体的途径改造,并对代谢工程优化黄酮糖苷类天然产物的微生物合成进行了分析讨论,并对其发展前景进行了展望。     

常见致病菌糖基转移酶的结构与功能

糖基转移酶(glycosyltransferases,GTs)将糖基从活化的供体转移到糖、脂、蛋白质和核酸等受体,其参与的蛋白质糖基化是最重要的翻译后修饰(post-translational modifications,PTMs)之一。近年来越来越多的研究证明,糖基转移酶与致病菌毒力密切相关,在致病菌的黏附、免疫逃逸和定殖等生物学过程中发挥关键作用。目前,已鉴定的糖基转移酶根据其蛋白质三维结构特征分为3种类型GT-A、GT-B和GT-C,其中常见的是GT-A和GT-B型。在致病菌中发挥黏附功能的糖基转移酶,在结构上属于GT-B或GT-C型,对致病菌表面蛋白质(黏附蛋白、自转运蛋白等)进行糖基化修饰,在致病菌黏附、生物被膜的形成和毒力机制发挥具有重要作用。糖基转移酶不仅参与致病菌黏附这一感染初始过程,其中属于GT-A型的一类致病菌糖基转移酶会进入宿主细胞,通过糖基化宿主蛋白质影响宿主信号传导、蛋白翻译和免疫应答等生物学功能。本文就常见致病菌糖基转移酶的结构及其糖基化在致病机制中的作用进行综述,着重介绍了特异性糖基化高分子量(high-molecular-weight,HMW)黏附蛋白的糖基转移酶、针对富丝氨酸重复蛋白(serine-rich repeat proteins,SRRP)糖基化修饰的糖基转移酶、细菌自转运蛋白庚糖基转移酶(bacterial autotransporter heptosyltransferase,BAHT)家族、N-糖基化蛋白质系统和进入宿主细胞发挥毒力作用的大型梭菌细胞毒素、军团菌(Legionella)葡萄糖基转移酶以及肠杆菌科的效应子NleB。为揭示致病菌中糖基转移酶致病机制的系统性研究提供参考,为未来致病菌的诊断、药物设计研发以及疫苗开发等提供科学依据和思路。     

蒽环类抗生素糖基化的研究进展

蒽环类抗生素普遍具有良好的抗肿瘤活性,但同时这些药物常伴有心脏毒性和多重抗药性等副作用,通过对这类化合物的糖基化改造来获得生物活性更好、抗药性更低的新型药物成为一种重要的研究途径。糖基转移酶是催化糖基化反应的主要工具,对蒽环类抗生素糖基转移酶结构、功能的研究为开发新型抗肿瘤药物的热点。本文主要对糖基转移酶及其编码基因在蒽环类抗生素生物合成的应用情况进行了阐述,并且对蒽环类抗生素糖基化的应用前景进行展望。     

天然产物的糖基化及糖基侧链改造

抗生素和抗癌药物等多种天然产物的活性都依赖于其糖基侧链,糖基侧链结构的变化对母体化合物的生物活性、底物适应性及药理学性质具有重要影响。糖基侧链结构变化多端,修饰、改变天然产物的糖基侧链已成为获得临床候选药物的重要方法。利用化学法和酶法,研究者创造了多种改造天然产物糖基化的方法。详细介绍了天然产物的糖基化过程,并从组合生物学、糖基转移酶改造、糖类随机化及新型糖类随机化和糖基转移酶可逆性四方面阐述了糖基侧链的改造方法。     

拟南芥细胞分裂素糖基转移酶UGT76C2的N端亮氨酸替换对酶活性的影响

UGT76C2是负责细胞分裂素N-糖基化修饰的糖基转移酶,该基因对于维持植物体内细胞分裂素动态平衡有重要作用。为了进一步研究UGT76C2酶蛋白结构与催化活性的关系,本文采用定点突变方法,将UGT76C2的N端第31位的保守亮氨酸替换为组氨酸。结果发现,突变型UGT76C2在离体实验中完全丧失了对细胞分裂素的糖基化修饰活性,该突变基因的过表达转基因植物出现与UGT76C2突变体类似的表型,转基因植物体内的两类主要细胞分裂素的N-糖苷含量显著降低。实验结果证明了UGT76C2 N端亮氨酸残基对于糖基化修饰活性的重要性。     

糖基转移酶超家族

糖基转移酶在糖基化反应中发挥作用,能够催化活性糖基从糖基供体转移到糖基受体,并形成糖苷键。生物体中存在着数量庞大的糖基转移酶类,形成超基因家族。本文概述了目前糖基转移酶的鉴定方法、划分归类以及与该基因家族有关的系统进化问题,并对高等植物基因组中该家族的进化研究进行展望。     

植物激素糖基化修饰研究进展

植物激素对植物的生长发育有重要的调节作用。由于激素的作用依赖于其浓度, 所以植物内源活性激素的水平必须受到严格控制, 而糖基化修饰被认为是调控激素活性水平的重要方式之一。随着植物激素糖基化修饰相关糖基转移酶基因不断被克隆与鉴定, 多种植物激素的糖基化修饰机制和功能作用逐渐被揭示。该文重点介绍了近年来植物生长素、细胞分裂素、脱落酸、油菜素内酯、水杨酸、茉莉酸等植物激素的糖基转移酶活性鉴定与功能研究进展。同时, 对植物激素糖基化修饰领域存在的问题和发展前景进行了讨论。     

药用植物中UGT家族研究进展

尿苷二磷酸葡萄糖醛酸转移酶(UDP-glucuronosyltransferase,UGT)家族是植物体内最大的糖基转移酶家族。编码合成UGT的基因属于UGT基因家族。UGT催化的糖基化反应广泛地存在于药用植物次生代谢物质的合成过程中。作为代谢通路中的下游修饰,供体分子在UGT的催化下,将糖基连接到受体分子上。这一过程往往会改变终产物的理化及生物学性质,最终影响其实际的利用价值及利用方式。本文综述分析了药用植物UGT家族基因挖掘分析、功能验证和生产应用等方面近年来的研究进展。     

观赏植物UDP-糖基转移酶研究进展

糖基化修饰在植物的生长发育中扮演着至关重要的角色。糖基转移酶是催化糖苷化产物合成的核心酶,其中,主要以UDP-糖为糖基供体的UGT家族,能够催化次生代谢中的小分子化合物,在调节各种植物次生代谢物的溶解度、稳定性和生物活性等方面具有重要作用,并与植物品质性状、非生物胁迫和生物胁迫的响应等紧密相关,近年来成为备受关注的研究热点。本文对植物中UDP-糖基转移酶进行了全面的综述,涵盖了其结构特点、催化特性、反应类型、功能分类和命名方式等方面。此外,文中还总结了目前观赏植物中UDP-糖基转移酶对激素、萜类化合物和类黄酮化合物等的修饰情况,这些修饰过程进而影响植物的花色、叶色、株型、叶形、挥发性化合物的储存、植物对生物与非生物胁迫的抗性,以及功能性化合物成分的合成等多个方面。通过相关工作文献的回顾与总结,有助于进一步认知糖基转移酶在观赏植物代谢调控中的作用,也为今后的观赏植物种质改良创新和功能性成分的研发提供参考。     

植物UDP-糖基转移酶分类、功能以及进化

糖基转移酶(glycosyltransferases,GT;EC 2.4.x.y)是一个多成员的基因家族,根据其底物特异性和催化特异性被分为99个不同的家族。糖基化反应是由GT催化的一些糖类或非糖类生物分子附加糖基形成共价结合的过程。家族1糖基转移酶一般以尿苷二磷酸-糖(UDP-糖)作为糖基供体,催化糖分子转移到受体分子上,从而调节受体分子生物活性,水溶性和稳定性等。在调节植物激素平衡、内外源物质的解毒以及防御反应和次生代谢产物的修饰方面发挥着重要作用。本综述对UDP-糖基转移酶的分类、命名、功能以及进化进行综述,以期为糖基转移酶相关研究提供一定参考。     

细胞代谢过程中的酶促糖基化及其功能

细胞代谢过程中多样的生化修饰反应能够精细调控细胞的活力与功能。其中,酶促糖基化是细胞代谢调控过程中普遍存在的一种分子修饰,对维持和调节细胞功能具有重要影响。糖基转移酶通过将糖基供体的糖基转移至相应的受体分子来实现糖基化修饰。受体分子经过糖基化修饰会改变其在细胞内的稳定性、溶解性和区域定位等特性,并在调节细胞周期、信号转导、蛋白质表达调控、应答反应和清除细胞异物等诸多生物过程中起着重要作用。简要介绍了细胞代谢过程中糖基转移酶超家族的分类、命名和催化机制。重点阐述细胞中蛋白质类生物大分子和小分子化合物的糖基化反应及其在细胞代谢过程中的功能。展望了细胞中糖基化反应及糖基转移酶在人类健康、医药产品、工业催化、食品和农业等领域的应用前景。     

植物糖基转移酶及其在代谢工程中的应用

糖基转移酶催化植物次生代谢物合成,在植物的生长发育过程以及代谢工程应用方面起着重要作用。该文介绍糖基转移酶的基本特性,总结近年来研究植物糖基转移酶基因的克隆与功能分析的方法,详细阐述了微生物中3个C-糖基转移酶基因（UrdGT2、gilGT和iroA）的克隆和功能研究,概括糖基转移酶在代谢工程的研究进展,并展望今后的研究趋势,为植物C-糖基转移酶的生物学功能研究和代谢应用方面提供有益帮助。     

苦荞糖基转移酶基因的克隆及活性鉴定

糖基化修饰在调控各种小分子的溶解度、稳定性及生物活性中具有重要的作用。该研究基于苦荞转录组数据,克隆获得2条糖基转移酶基因（FtUFGT4和FtUFGT5）,并对其在大肠杆菌中的表达产物进行酶催活性鉴定。结果表明：（1）获得的苦荞糖基转移酶基因cDNA分别为1 434和1 470 bp,其编码蛋白同属于拟南芥糖基转移酶E类群,可能参与黄酮类化合物的糖基化。（2）多重序列比对表明,FtUFGT4和FtUFGT5蛋白C端都具有PSPG框,其催化活性位点分别是H17和H16;FtUFGT4和FtUFGT5都是典型的植物糖基转移酶GT B结构,二者的蛋白模型能与矢车菊素和UDP进行分子对接。（3）FtUFGT4和FtUFGT5在大肠杆菌中获得了可溶性表达,薄层层析实验表明二者均具有催化矢车菊素糖基化为矢车菊素 3 O 葡萄糖苷的活性。     

利用糖基转移酶UGT73B6在大肠杆菌中生物催化酚苷类天然产物

植物红景天来源的糖基转移酶UGT73B6,具有底物宽泛性,能糖基化多种天然化合物。旨在实现在大肠杆菌中生物催化合成酚苷类化合物。利用糖基转移酶UGT73B6的催化活性,在大肠杆菌BL21(DE3)中饲喂7种不同酚类化合物,通过生物转化的方法,首次实现利用糖基转移酶UGT73B6催化8种糖苷化合物的合成,进一步探索了糖基转移酶UGT73B6的底物宽泛性。在此基础上,提供了一种通过微生物转化实现生物合成酚苷类化合物的方法,具有较大的应用价值。     

甜叶悬钩子(Rubus suavissimus S.Lee)中UDP-糖基转移酶基因的克隆、表达及序列分析

糖基化是植物次生代谢产物生物合成中重要的修饰反应。目前已报道的以二萜为底物的UDP-糖基转移酶(UGT)数量稀少。本研究基于甜叶悬钩子叶片的转录组数据,利用生物信息学分析手段,选定可能具有二萜类催化活性的UDP-糖基转移酶基因进行克隆。最终克隆得到18条UGT基因序列,在大肠杆菌中进行了异源表达,并对克隆的基因进行了初步的序列分析。本研究为进一步挖掘和验证甜叶悬钩子中UGT的功能奠定了基础。     

植物阿拉伯半乳聚糖蛋白AG糖链的合成

阿拉伯半乳聚糖蛋白(arabinogalactan-proteins,AGPs)是一类高度糖基化的富含羟脯氨酸(hydroxyproline,Hyp)的糖蛋白,广泛分布于植物的细胞壁、质膜和胞外分泌物中,在植物生长和发育的多个过程中发挥重要作用。主要进行两种翻译后修饰,首先通过脯氨酸羟化酶催化的脯氨酸羟基化,随后在一些羟脯氨酸的羟基上添加阿拉伯半乳聚糖(arabinogalactan,AG),以AG为主的多糖可占到AGP分子量的90%,这意味着多糖链主要决定着AGP与其他分子间的相互作用进而影响其功能。从2010年2个能特异糖基化AGP的糖基转移酶At FUT4和At FUT6被鉴定以来,越来越多参与AGP多糖合成的糖基转移酶被鉴定。本文综述了近10年来参与AGP多糖链合成的糖基转移酶的研究进展,并结合棉纤维中AGP研究,讨论了多糖合成的机制及亟待解决的问题,展望了其发展趋势。