顺式和反式-AT型聚酮合酶研究进展及应用

聚酮类化合物因广泛应用于医药等方面而被大家所熟知,Ⅰ型聚酮合酶（Polyketide Synthase,PKS）在催化聚酮类化合物的生物合成中起着重要的作用。根据不同的酰基转移酶（Acyltransferase,AT）结构域,I型PKS可分为顺式-AT （cis-Acyltransferase,cis-AT）型PKS和反式-AT （trans-Acyltransferase,trans-AT）型PKS,目前cis-AT型PKS研究得比较透彻,trans-AT型PKS相关研究成为当今热点。本文总结了cis-AT型PKS和trans-AT型PKS的联系与区别、工程进展、相关应用以及目前存在的问题,以期为了解cis-AT型PKS和trans-AT型PKS在聚酮化合物合成中的作用提供参考。     

植物类型Ⅲ聚酮合酶超家族基因结构、功能及代谢产物

植物聚酮类化合物主要包括酚类、芪类及类黄酮化合物等,在植物花色、防止紫外线伤害、预防病原菌、昆虫危害以及作为植物与环境互作信号分子方面行使着重要的生物学功能。该类化合物具有显著多样的生物学活性,对人体保健及疾病治疗有显著意义。植物类型Ⅲ聚酮化合物合酶(PKS)在该类化合物生物合成起始反应中行使着关键作用,决定该类化合物基本分子骨架建成和代谢途径碳硫走向,为合成途径关键酶和限速酶。以查尔酮合酶为原型酶的植物类型Ⅲ PKS超家族是研究系统进化和蛋白结构与功能关系的模式分子家族,目前已经分离得到14种植物类型Ⅲ PKS基因,这些同祖同源基因及其表达产物既有共性,也表现出许多独特个性,这些个性赋予此类次生代谢产物结构上的多样性。以下综述了植物类型Ⅲ PKS超家族基因结构、功能及代谢产物研究进展。     

植物类型III聚酮合酶超家族晶体结构与功能

植物类型Ⅲ聚酮化合物合酶(PKS)催化合成多种植物次生代谢产物的基本分子骨架,参与植物体许多重要生物学功能的行使,一直是研究蛋白结构与功能关系、基于结构进行分子改造的重要模式分子家族。目前在蛋白质数据库(PDB)中有超过80个不同种属来源的类型Ⅲ PKS的三维结构被报道,其中包括了研究最为透彻的查尔酮合酶在内的7种酶的晶体结构,这些结构的发表对于阐明该类酶复杂多变的底物专一性、链延伸和不同的环化反应机制奠定了结构基础。三维空间结构解析以及基于定点突变的结构功能分析是进行酶工程、基因工程的基础。以下系统综述了植物类型Ⅲ PKS超家族晶体结构和功能的研究进展。     

植物类型III聚酮合酶超家族基因结构、功能及代谢产物

植物聚酮类化合物主要包括酚类、芪类及类黄酮化合物等,在植物花色、防止紫外线伤害、预防病原菌、昆虫危害以及作为植物与环境互作信号分子方面行使着重要的生物学功能。该类化合物具有显著多样的生物学活性,对人体保健及疾病治疗有显著意义。植物类型III 聚酮化合物合酶 (PKS) 在该类化合物生物合成起始反应中行使着关键作用,决定该类化合物基本分子骨架建成和代谢途径碳硫走向,为合成途径关键酶和限速酶。以查尔酮合酶为原型酶的植物类型III PKS超家族是研究系统进化和蛋白结构与功能关系的模式分子家族,目前已经分离得到14种植物类型III PKS基因,这些同祖同源基因及其表达产物既有共性,也表现出许多独特个性,这些个性赋予此类次生代谢产物结构上的多样性。以下综述了植物类型III PKS超家族基因结构、功能及代谢产物研究进展。     

苯二酚内酯合成途径中的聚酮合酶组合表达研究

由真菌聚酮合酶合成的苯二酚内酯类次生代谢产物结构和功能多样,在医药和农业上具有广泛的用途。苯二酚内酯由一对还原型聚酮合酶和非还原型聚酮合酶协同生物催化合成。还原型聚酮合酶和非还原型聚酮合酶由多功能结构域组成,每个结构域在生物合成的过程中程序化地执行特定的功能。通过交换不同真菌苯二酚内酯合成途径中非还原型聚酮合酶的起始物酰基转移酶结构域,在酿酒酵母中与相应的还原型聚酮合酶组合表达,合成了“非天然”的苯二酚内酯聚酮产物,并初步讨论了起始物酰基转移酶结构域的识别规律。     

基于定点突变的植物Ⅲ型聚酮合酶结构与功能研究进展

植物Ⅲ型聚酮合酶(Polyketide synthases,PKSs)催化形成一系列结构迥异、生理活性不同的聚酮类化合物的基本骨架结构,是聚酮类化合物生物合成途径的关键酶。目前已从植物中克隆和鉴定了多种功能不同的Ⅲ型PKSs。定点突变技术是研究蛋白质结构与功能之间复杂关系的重要方法。文中综述了近年来基于定点突变的植物Ⅲ型PKSs结构与功能关系的研究进展,包括利用定点突变技术修饰各种可能影响植物Ⅲ型PKSs结构的氨基酸残基,来研究其对功能的影响(如控制起始底物的特异性、缩合反应次数以及中间产物环化方式),以期为植物Ⅲ型PKSs结构与功能关系的研究提供参考。     

真菌聚酮化合物生物合成研究进展

具有广泛生物活性的真菌聚酮化合物因具有复杂的化学结构,其生物合成途径一般包含多样且新颖的酶催化反应。文中主要综述了2013-2016年来源于还原性聚酮合成酶(HR-PKSs)、非还原性聚酮合成酶(NR-PKSs)、聚酮-非核糖体多肽合成酶(PKS-NRPSs)和还原性-非还原性聚酮合成酶(HR-NR PKSs)杂合型等四大类型的真菌聚酮类化合物的生物合成研究进展。众多真菌聚酮类化合物生物机理的阐明,为未来新型真菌聚酮类天然产物生物合成基因簇的挖掘、新结构化合物的发现及其类似物的研究提供了方向和理论基础。     

真菌苯二酚内酯聚酮类化合物生物合成研究进展

真菌苯二酚内酯类聚酮化合物具有抗癌和调节免疫系统等重要的生物活性,其生物合成是近年来的研究热点。介绍了苯二酚内酯的双聚酮合酶协作合成机制和组合生物合成,并以几种真菌苯二酚内酯生物合成途径为例,综述了相关的研究进展,以期为研究者提供参考。     

聚酮化合物β-酮酰-ACP合酶的计算机对比分析与组合生物合成

为了合理地设计新的聚酮化合物提高组合生物合成的效率,本文使用ClustalW、Mega4.0分析了26种来自不同聚酮合酶的β-酮酰-ACP合酶结构域的序列特征,并用ProtParam、Phdsec、Swiss-Model等工具对其中9种具有不同底物专一性的β-酮酰-ACP合酶的一级结构、二级结构和三级结构及活性位点进行了分析与预测。发现它们结构上的相似性大于序列上的相似性;活性位点都富含丝氨酸;底物含有2个羧酸基团的β-酮酰-ACP合酶的理论pI均小于5.0且其形式电荷总量也偏低;序列V303ELHGTGTPLGDPIEAGA320是这26种β-酮酰-ACP合酶的一段保守序列,但它并不与活性位点相邻。这些研究对进行聚酮合酶的模块或结构域替换以及定点突变具有重要的指导意义,也为探讨其的进化机制提供了参考。     

草菇聚酮合酶编码基因vv-alb的克隆及其表达的初步分析

聚酮化合物（polyketides）是一类庞大的次级代谢家族,聚酮合酶（polyketide synthase,PKS）是介导聚酮化合物生物合成的关键酶。通过巢氏简并PCR与染色体步行的方法,获得了草菇中的编码PKS的基因vv-alb的全长序列,并通过荧光实时定量RT-PCR方法对vv-alb基因在草菇不同生长阶段与不同部位的表达情况进行了初步分析,为进一步研究PKS在草菇和其他食用真菌生物代谢过程中的作用奠定了一定的基础。     

ISOPRENE SYNTHASE GENES FORM A MONOPHYLETIC CLADE OF ACYCLIC TERPENE SYNTHASES IN THE TPS‐B TERPENE SYNTHASE FAMILY

Many plants emit significant amounts of isoprene, which is hypothesized to help leaves tolerate short episodes of high temperature. Isoprene emission is found in all major groups of land plants including mosses, ferns, gymnosperms, and angiosperms; however, within these groups isoprene emission is variable. The patchy distribution of isoprene emission implies an evolutionary pattern characterized by many origins or many losses. To better understand the evolution of isoprene emission, we examine the phylogenetic relationships among isoprene synthase and monoterpene synthase genes in the angiosperms. In this study we identify nine new isoprene synthases within the rosid angiosperms. We also document the capacity of a myrcene synthase in Humulus lupulus to produce isoprene. Isoprene synthases and (E)‐β‐ocimene synthases form a monophyletic group within the Tps‐b clade of terpene synthases. No asterid genes fall within this clade. The chemistry of isoprene synthase and ocimene synthase is similar and likely affects the apparent relationships among Tps‐b enzymes. The chronology of rosid evolution suggests a Cretaceous origin followed by many losses of isoprene synthase over the course of evolutionary history. The phylogenetic pattern of Tps‐b genes indicates that isoprene emission from non‐rosid angiosperms likely arose independently.     

实验性大鼠肝癌组织中NOS之分布及意义

以酶组织化学方法对实验性大鼠肝癌组织中一氧化氮合酶（ＮＯＳ）的分布进行定位研究。结果显示：原发及转移的肝癌组织癌细胞中ＮＯＳ呈阴性反应,不同类型肝癌组织内未见明显差异,表明ＮＯＳ活性的降低与细胞的恶变相关。提示可作为临床肝癌诊断的一个指标。癌旁肝细胞、Ｋｕｐｆｅｒ细胞及癌组织中的巨噬细胞胞浆呈ＮＯＳ阳性,此处ＮＯ是否属于一种参与活化巨噬细胞杀伤肿瘤细胞的效应分子有待探讨。     

利用差减杂交分离具有进化保守性的睾丸表达的基因

The mechanisms of sexual development and regulation display extraordinary diversity between phyla. However, recent studies show that there must be underlying evolutionary conservatism between different mechanisms. In order to examine evolutionary conservatism in molecular mechanisms of sex determination, the natural sex reversal process of the rice field eel (Monopterus albus) was used to identify conserved functional genes involved in sex determination and differentiation. Firstly, a mini cDNA library was constructed from the cDNAs expressed specifically in the human testis. The cDNA library was screened with first strand cDNA probes from the intersex gonads of rice field eels. Secondly, likely positive clones were arrayed onto two nylon membranes, which were then hybridized with the first strand cDNAs probes from rice field eel intersex and female gonads respectively. Two positive clones were obtained, which showed obvious differential expression between intersex and female gonads. DNA sequencing analysis reveal that the insert fragments of these two clones were 895 bp and 596 bp long respectively. BLAST results indicate that the 895 bp fragment is the 3′ part of the No.AJ011779 gene, located on 6q21, encoding a homologue of yeast Sec63p protein. An interesting finding is that one member of the human Sec gene family, Sec61γ , is expressed in the testis and involved in the process of testis development. The 596 bp fragment was 97% identical with the No.BG723880 EST, located on clone RP11 12M5 of chromosome 1 This needs further study. We infer that these two genes should also play a role in sexual development.     

大鼠下丘脑内一氧化氮合酶阳性神经元的分布

用ＮＡＤＰＨ－ｄ组织化学方法观察了大白鼠下丘脑内一氧化氮合酶（ＮＤＳ）阳性神经元的分布及形态特征。结果显示：在视上核、室旁核的大细胞部、环状核、穹窿周核、下丘脑外侧区、下丘脑腹内侧核、下丘脑背内侧核、乳头体区大部分核团均可见一氧化氮合酶阳性神经元聚集成团。在视前内侧区、视前外侧区、下丘脑前区、下丘脑背侧区、下丘脑后区、室周核、室旁核小细胞部及穹窿内可见散在的一氧化氮合酶阳性神经元。室周核内可见呈阳性反应的接触脑脊液神经元的胞体及突起。一氧化氮合酶阳性神经元大多可见突起,有的突起上可见１～２级分支,并可见膨体。下丘脑大部分区域内可见阳性神经纤维。弓状核内可见许多弧形纤维连于第三脑室室管膜和正中隆起。     

ASSESSING REPRODUCTIVE ISOLATION IN HIGHLY DIVERSE COMMUNITIES OF THE LICHEN-FORMING FUNGAL GENUS PELTIGERA

The lichen-forming fungal genus Peltigera includes a number of species that are extremely widespread, both geographically and ecologically. However, morphological variability has lead to doubts about the distinctness of some species, and it has been suggested that hybridization is common in nature. We examined species boundaries by looking for evidence of hybridization and gene flow among seven described species collected at five sites in British Columbia, Canada. We found no evidence of gene flow or hybridization between described species, with fixed differences between species for two or more of the three loci examined. Reproductive isolation did not reflect a solely clonal mode of reproduction as there was evidence of ongoing gene flow within species. In addition, we found five undescribed species that were reproductively isolated, although there was evidence of ongoing or historical gene flow between two of the new species. These results indicate that the genus Peltigera is more diverse in western North America than originally perceived, and that morphological variability is due largely to the presence of undescribed species rather than hybridization or intraspecific variation.     

神经型一氧化氮合酶在生后小鼠肾脏发育中的表达

目的观察生后小鼠肾脏发育不同阶段神经型一氧化氮合酶(nNOS)的表达,以及新生小鼠与成年小鼠肾脏nNOS表达差异,探讨nNOS在小鼠生后肾脏发育中的意义。方法分别取新生(出生小于2h)、生后3、5、7、14、40d昆明小鼠各8只,共6组。用免疫组织化学及免疫印迹方法对小鼠肾脏内nNOS表达进行定性、定量分析。结果新生小鼠生肾区nNOS呈强阳性表达,肾小管也有表达;成年小鼠肾远端小管,特别是致密斑,nNOS呈强阳性表达,集合管及肾小管均有阳性表达;新生小鼠肾脏nNOS含量最多,随后逐渐减少,成年小鼠nNOS含量最低。结论新生小鼠与成年小鼠肾脏nNOS表达部位不同,且表达含量由新生时最高到成年时降至最低。     

稻瘟病菌致病相关基因研究进展*

稻瘟病是水稻的毁灭性病害,世界各地水稻产区都有此病发生。稻瘟病菌(Magnaporthe grisea)具有许多病原菌生命循环的重要特点:（1）分化形成称为附着胞的特异的侵染结构.（2）在这个过程中需要粘胶、疏水蛋白、黑色素、甘油等物质的合成与参与。（3）附着胞具有穿透寄主表皮的功能。（4）具有特异的信号传导途径,调节附着胞、侵染栓等侵染结构的形态分化（morphogenesis）。（5）在M. grisea和其寄主之间存在基因对基因关系,涉及到主要的真菌无毒基因和植物抗性基因。因此,稻瘟病菌致病的分子生物学及其与水稻寄主的互作研究是寻找新的…     

NOS活性在大鼠不同脑区的研究

一氧化氮（NO）作为神经递质或调质已经确定。一氧化氮合酶（NOS）活性大鼠不同脑区的定位是本研究的重点。采用NADPHd酶组织化学方法,对大鼠海马、脑干内NOS的活性进行观察。结果显示：海马（CA1－CA3区）NOS为阳性（＋）、其中CA2为强阳性（＋＋＋）;非脑神经核（红核、黑质）为中等阳性（＋＋）;而脑神经核（动眼神经核、动眼神经副核、面神经核、展神经核）NOS为阳性（＋）;脑桥网状结构为阳性（＋）;缝核群为阳性（＋）;第三脑室和第四脑室脉络丛为阳性（＋）。