中链化学品微生物制造

中链脂肪酸（C₆-C₁₂）衍生的化学品包括脂肪醇、脂肪烃、中链酯、ω-修饰脂肪酸等,这些化合物是生物燃料、聚合物、日用化学品、特种化学品的重要组分。天然微生物底盘不能合成中链脂肪酸,而通过操纵脂肪酸合成、逆β-氧化等碳链延伸途径,尤其是表达生成游离中链脂肪酸的硫酯酶,可使大肠埃希菌、酿酒酵母等微生物细胞合成超过1 g/L的中链脂肪酸。引入脂肪酸衍生反应,如羧基还原、脱羧、ω-氧化等,可合成许多中链化学品。本文综述了中链化学品合成的酶学基础以及代谢工程策略,为中链化学品高效生物制造提供参考和思路。     

芦丁脂肪酸酯对Fe~(2+)诱导的卵磷脂氧化的抑制作用

通过酯化反应将一定长度的烃基链引入黄酮糖苷分子中可以提高糖苷的抗氧化活性。本文以反映脂质氧化修饰程度的硫代巴比妥酸反应物质（TBARS）的含量为监测指标,用可见光分光光度计比色法对比研究了三种新合成的芦丁脂肪酸酯——芦丁硬脂酸酯、芦丁月桂酸酯、芦丁正己酸酯及芦丁对Fe^2＋介导的卵磷脂氧化修饰的影响。结果表明三种芦丁脂肪酸酯均具有抗氧化活性,且芦丁月桂酸酯和芦丁正己酸酯的抗氧化活性均明显优于芦丁,其中芦丁正己酸酯具有最好的抗氧化活性。在芦丁分子中引入适宜长度的短烃基链可以改善其亲水亲脂平衡从而提高其抗氧化活性。     

三角褐指藻Δ6脂肪酸延长酶基因的克隆与序列分析

多不饱和脂肪酸具有重要的生理和保健功能.利用基因工程手段在植物和微生物中生产多不饱和脂肪酸是研究的热点.Δ6脂肪酸延长酶是多不饱和脂肪酸合成中的关键酶,克隆了三角褐指藻的Δ6脂肪酸延长酶基因的cDNA和DNA序列,并对该基因的基因结构、翻译后修饰及起源进化进行了分析.结果显示,三角褐指藻的Δ6脂肪酸延长酶基因有两个内含子,该酶属于ELO系列延长酶,具有磷酸化及N-乙酰葡萄糖胺(O-GlcNAc)修饰等翻译后修饰.BLAST结果表明,在三角褐指藻中很有可能存在两个Δ6脂肪酸延长酶基因.     

DNA羟甲基化修饰在消化系统肿瘤中的研究进展

DNA羟甲基化修饰是基因组表观遗传学的重要调控方式,指5-甲基胞嘧啶(5-m C)在TET蛋白家族的催化作用下氧化生成5-羟甲基胞嘧啶(5-hm C),完成DNA胞嘧啶的去甲基化过程。基因组甲基化异常导致了多种肿瘤的发生,羟甲基化修饰作为去甲基化的一种,同样与肿瘤发生密不可分。在消化系统肿瘤发生发展过程中存在5-hm C含量的变化,其原因可能与TET蛋白家族、IDH突变等密切相关,提示DNA羟甲基化修饰参与了消化系统肿瘤的发生发展过程。本文围绕DNA羟甲基化修饰与消化系统肿瘤之间的关系进行综述,旨在为消化系统肿瘤羟甲基化修饰研究提供新方向。     

中链脂肪酸受体GPR84对小鼠糖脂代谢的影响

目前,全球肥胖及肥胖引发的并发症如2型糖尿病、心血管疾病等患病率呈上升趋势,并逐渐成为一个重大的公共卫生问题.与肥胖相关疾病的发病机制是由多种因素共同作用的结果,游离脂肪酸受体在其中就扮演着重要角色.G蛋白偶联受体84(GPR84)是中链脂肪酸(C9-C14)受体,其在糖脂代谢方面的功能尚不清楚.因此,探究中链脂肪酸受体GPR84在小鼠糖脂代谢方面的作用,具有重要意义.本文利用高脂饲料在GPR84野生型(WT)和基因敲除型(GPR84~(-/-))小鼠中诱导肥胖模型.研究发现,在常规饲料(normal chow,NC)喂养组和高脂饲料(high-fat diet,HFD)喂养组,与WT小鼠相比,GPR84~(-/-)小鼠在体重、摄食量、葡萄糖耐量、胰岛素敏感性、空腹血糖值、血清中胰岛素含量、组织器官重量、脂质合成与脂肪酸氧化、白色脂肪形成方面无显著性差异;在血脂水平,GPR84~(-/-)小鼠与WT小鼠相比,甘油三酯、低密度脂蛋白胆固醇、高密度脂蛋白胆固醇无显著性差异;但是在高脂饲料喂养组,GPR84~(-/-)小鼠总胆固醇浓度显著性降低.同时,我们发现,在HFD组,与WT小鼠相比,GPR84~(-/-)小鼠肝脏中B类Ⅰ型清道夫受体表达显著上调.综上所述,中链脂肪酸受体GPR84在高脂诱导的肥胖模型中不影响小鼠糖脂代谢,但可能在由高胆固醇引起的高胆固醇血症发挥一定的功能.     

心肌脂肪酸代谢对运动的反应与适应

心肌脂肪酸代谢和葡萄糖代谢是既相互合作又相互竞争的动态平衡关系,一旦被打破可导致心肌代谢紊乱.长期规律性运动可改善心肌脂肪酸代谢,达到良好的运动适应,但心肌脂肪酸代谢对一次运动的反应和对长期运动的适应并不相同.心肌脂肪酸代谢对运动的反应与适应机制可从脂肪酸摄取、氧化分解、脂质合成积累、线粒体功能和糖酵解等五方面分析.该...     

DNA羟甲基化与表观遗传学调控

表观遗传学中的DNA甲基化与疾病的发生发展密不可分. DNA甲基化中的5-甲基胞嘧啶易发生氧化形成5 羟甲基胞嘧啶.此过程又称为羟甲基化修饰,已成为表观遗传学研究的一种新热点.羟甲基化与10-11易位家族蛋白（ten-eleven translocation,TET）的作用密切相关,它参与了基因的表达调控以及DNA去甲基化过程. 最近的羟甲基化研究主要集中在癌症和精神性疾病.针对日趋增多的相关研究,本文对DNA羟甲基化进行了全景式综述.     

工程大肠杆菌合成游离脂肪酸的研究进展

游离脂肪酸作为一种重要的平台化合物,其衍生产品被广泛应用到能源、化学工业中。作为更加可持续、绿色的生产策略,利用工程微生物合成游离脂肪酸是以石油基和动植物为原料生产脂肪酸类产品的重要补充。大肠杆菌作为经典的模式微生物,通过对其进行代谢工程改造,脂肪酸的积累已经从痕量提高到了约9g/L,展示了其作为脂肪酸合成菌株的巨大应用潜力。随着合成生物学技术的涌现,“感应-调控器”、体外重构、β氧化逆循环、异源合成途径的整合等思路的引入极大地加快了工程大肠杆菌脂肪酸合成的进化速率,并赋予大肠杆菌合成多种脂肪酸产品的能力。对近年来通过代谢工程和合成生物学手段改造大肠杆菌合成游离脂肪酸的研究进展进行综述,对其发展前景进行展望。     

反式脂肪酸对肥胖大鼠氧化还原态的影响

目的：利用高脂饲料建立大鼠肥胖模型,通过对添加不同剂量反式脂肪酸（TFAs）喂养的大鼠脑及血液氧化损伤相关指标比较,探讨TFAs对肥胖大鼠脑和血液抗氧化系统的影响机制。方法：健康雄性SD大鼠40只,随机分为4组：对照组（CON组）、喂饲基础饲料、饮食诱导的肥胖组（DIO组）,喂饲高脂饲料,1%及8%反式脂肪酸组（1% TFAs、8% TFAs组）喂饲添加1% TFAs及8% TFAs的高脂饲料。8周后,心脏取血后,处死动物,留取脑组织及血液以检测相关指标。结果：不同饲料喂养8周后,8% TFAs组大鼠脑丙二醛（MDA）含量明显高于CON组、 DIO组与1% TFAs 组（P<0.01）;CON组、DIO组、1% TFAs及8% TFAs组大鼠脑还原型谷胱甘肽（GSH）含量依次显著下降,差异有统计学意义（P<0.01）;1% TFAs组大鼠血清谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-PX）活力低于DIO组、CON组（P<0.05）;与CON组相比,8% TFAs组大鼠脑核因子E2相关因子2（Nrf2）mRNA表达水平显著上调（P < 0.01）;8% TFAs组血红素加氧酶-1（HO-1）蛋白表达水平显著高于CON组（P<0.05）、DIO组（P<0.05）及1% TFAs组（P<0.01）。结论：高含量TFAs摄入可引起肥胖大鼠血液和脑发生氧化损伤,上调氧化损伤相关基因和蛋白表达。     

NaIO_4氧化–深度测序技术的优化用于检测微量RNA样品中小RNA 3′末端甲基化修饰

2′-O-甲基化是存在于多种小RNA 3′末端的修饰,具有重要的生物学功能。目前高通量研究小RNA 3′末端2′-O-甲基化的方法主要是NaIO_4氧化处理结合小RNA深度测序,但该方法需要3μg总RNA,难以用于研究少量细胞中小RNA的3′末端甲基化修饰。该研究通过调整NaIO_4氧化处理的条件以及测试有无甘油终止氧化反应对小RNA文库构建的影响,优化了适用于微量RNA的氧化条件,实现对10 ng小鼠睾丸样本总RNA中的小RNA 3′末端甲基化修饰的深度测序检测,建立了用于检测微量RNA样品中小RNA 3′末端甲基化修饰的方法,为检测少量细胞中小RNA的3′末端甲基化修饰提供了有效方法。     

脂酶催化的羧酸过氧化反应及其应用

脂酶除了催化经典的酯水解及酯化反应外,还能催化脂肪酸的过氧化。过氧脂肪酸也可以进行常规的Prileshajev环氧化。当不饱和脂肪酸参与反应时,就发生不饱和脂肪酸的自身环氧化而形成环氧脂肪酸。这个反应为脂酶的应用开辟了一个崭新的领域。     

microRNAs——脂质代谢调控新机制

综述了近年来microRNAs,尤其是miR-33在脂质代谢调控方面的功能研究进展.脂质代谢在细胞水平进行有规律的调控,主要参与者有肝X受体(LXRs)和固醇调节元件结合蛋白(SREBPs)等.最近研究发现,非编码RNAs家族成员microRNAs在转录后水平调节脂质代谢相关基因表达,参与胆固醇、甘油三酯和脂肪酸代谢.其中miR-33可靶向沉默三磷酸脂苷结合盒(ABC)转运体家族成员ABCA1和ABCG1,抑制胆固醇流出和高密度脂蛋白(HDL)合成;通过靶向沉默脂肪酸β-氧化相关基因,如CPT1A、CROT和HADHB表达,抑制脂肪酸氧化;还可沉默AMPK和RIP140的表达,影响甘油三酯代谢.其他microRNAs如miR-122、miR-370、miR-125a-5p、miR-27、miR-320等,也参与调控胆固醇、甘油三脂、脂肪酸代谢及脂肪细胞分化.     

oxLDL对血管内皮细胞的损伤机制

天然的低密度脂蛋白(LDL)经氧化修饰形成氧化低密度脂蛋白(oxLDL).天然LDL核心的脂肪酸中含有大量不饱和脂肪酸,约占LDL总脂肪酸含量的35-70%,所以容易发生自身氧化.oxLDL具有一系列生物学毒性作用,氧化修饰后的LDL不能经LDL受体代谢,由清道夫受体识别、结合、内吞饮入细胞并逃逸正常的胆固醇代谢途径,引起细胞内脂质沉积,泡沫样变.oxLDL引发动脉粥样硬化的机制之一就是损伤血管内皮细胞,因此细胞损伤机制的进一步阐明将为改善内皮细胞功能和治疗动脉粥样硬化提供新的思路.     

哺乳动物DNA甲基化修饰的动态调控机制

DNA甲基化是生命体最主要的表观遗传修饰之一。哺乳动物DNA甲基化主要发生在胞嘧啶第五位碳原子上,称为5-甲基胞嘧啶(5-methylcytosine,5m C)。哺乳动物DNA甲基化由从头DNA甲基转移酶DNMT3A/3B在胚胎发育早期建立,甲基化模式的维持由DNA甲基转移酶DNMT1实现。TET家族蛋白氧化5-甲基胞嘧啶起始DNA的去甲基化过程。这些DNA甲基化修饰酶精确调节DNA甲基化的动态过程,在整个生命发育过程中发挥重要作用,其失调也与多种疾病发生密切相关。现结合国内外同行研究进展,介绍课题组近年来对DNA甲基化修饰酶的结构与功能研究。     

哺乳动物DNA甲基化修饰的动态调控机制

DNA甲基化是最主要的表观遗传修饰之一,主要发生在胞嘧啶第五位碳原子上,称为5-甲基胞嘧啶。哺乳动物DNA甲基化由从头DNA甲基转移酶DNMT3A/3B在胚胎发育早期建立。细胞分裂过程中甲基化模式的维持由DNA甲基转移酶DNMT1实现。TET家族蛋白氧化5-甲基胞嘧啶成为5-羟甲基胞嘧啶、5-醛基胞嘧啶和5-羧基胞嘧啶,从而起始DNA的去甲基化过程。这些DNA甲基化修饰酶精确调节DNA甲基化的动态过程,在整个生命发育过程中发挥重要作用,其失调也与多种疾病发生密切相关。本文对近年来DNA甲基化修饰酶的结构与功能研究进行讨论。     

细菌脂肪酸合成多样性的研究进展

与哺乳动物、真菌采用I型脂肪酸合成系统不同,细菌采用II型脂肪酸合成系统,每步反应都由独立的酶催化,因此细菌脂肪酸合成酶是研究抗菌药物的优良靶标。研究表明,在不同细菌中参与脂肪酸合成的酶都具有较高的多样性,而脂肪酸种类不同,合成方式也不尽相同,本文对此进行了总结。     

肝型脂肪酸结合蛋白研究进展

肝型脂肪酸结合蛋白(liver-type fatty acid binding protein,L-FABP,FABPI)是脂肪酸结合蛋白家族的成员之一,主要在肝脏、小肠、肾脏及胰腺等组织细胞中有表达.研究发现,L-FABP与脂肪酸的摄取、转运、代谢调节有关.近年研究表明,肝型脂肪酸结合蛋白(L-FABP)与肿瘤、肾脏疾病、脂肪肝、肥胖、糖尿病等多种疾病的发生发展密切相关.本文就肝型脂肪酸结合蛋白的分子结构、功能以及与疾病的关系作一综述.     

MicroRNAs与脂类代谢

本文综述了miRNAs在脂类代谢调控以及脂肪酸对miRNAs影响的研究进展.miRNA能够在转录后水平参与脂类代谢的多个层面,其中miR-122、miR-370、miR33等能够通过与靶基因(Cpt1α、ABCA1等)结合,直接或间接调节细胞内脂肪酸生成、脂肪酸氧化、甘油三酯合成、胆固醇流动及脂蛋白合成等多个路径.而饮食中的脂类,尤其是必需脂肪酸,能够通过对miRNAs表达的调节参与到包括癌症抵抗、炎症缓解等多个生物学进程中.     

乙酸可通过增强脂肪酸β氧化治疗小鼠肥胖

目的：探讨乙酸对高脂饮食诱导的肥胖小鼠体重及脂肪酸β氧化的影响。方法：3~4w龄C57BL/6J雄性小鼠分别给予正常饲料和高脂饲料喂养4个月以诱导肥胖,然后对肥胖小鼠实施乙酸治疗5w。喂养过程结束后,心脏采血,取结肠、肝脏和性腺周围脂肪。检测血浆葡萄糖、甘油三酯（TG）、总胆固醇（TCH）和胰岛素浓度,同时检测结肠G蛋白偶联受体（GPR43、GPR41）、酪酪肽（PYY）、胰高血糖素样肽1（GLP-1）以及肝脏和脂肪肉碱脂酰转移酶（cpt）基因mRNA表达水平。结果：高脂诱导的肥胖小鼠给予乙酸治疗5w后,体重显著性下降,但日均进食量和能量摄入却显著增加（P<0.05）。肥胖小鼠的血浆葡萄糖、TG和TCH较正常小鼠,均显著升高（P<0.05）,给予乙酸治疗后,血浆TG和TCH水平均显著降低（P<0.05）。与正常小鼠相比,肥胖小鼠结肠中GPR43、GPR41、PYY和GLP1的mRNA表达量均显著性升高（P<0.05）,脂肪和肝脏中cpt1a、cpt1c、cpt2的mRNA表达显著性降低（P<0.05）;肥胖小鼠给予乙酸治疗后,结肠中上述基因mRNA表达量均显著性降低（P<0.05）,脂肪中cpt基因mRNA表达均显著性升高（P<0.05）。结论：乙酸对小鼠肥胖有较好的治疗效果,其作用机制可能是通过特异性促进脂肪组织中脂肪酸β氧化。     

外源性脂肪酸对罗非鱼脂肪细胞增殖与分化的影响

为了探究脂肪酸对罗非鱼(Oreochromis niloticus)脂肪细胞增殖和分化的影响, 在体外培养罗非鱼前脂肪细胞, 并在其增殖和分化过程中分别添加100 μmol/L的棕榈酸(Palmitic Acid, PA)、油酸(Oleic Acid, OA), 亚油酸(Linoleic Acid, LA)和α-亚麻酸(α-Linolenic Acid, LNA)进行处理。使用SRB (Sulforhodamine B)染色法和油红O染色法检测外源性脂肪酸对脂肪细胞增殖和分化的影响, Real-time qPCR检测增殖分化过程中基因表达情况。结果显示, 在培养8d时, 外源添加的不饱和脂肪酸可以促进罗非鱼前脂肪细胞增殖, 并且增殖过程中增殖相关基因(c-fos和c-myc)、脂解相关基因(ATGL)和脂合成相关基因(PPARγ和CD36)的表达与对照组相比均显著提高(P<0.05)。此外, 外源脂肪酸的加入可以抑制脂肪细胞的分化。棕榈酸的加入使得脂肪细胞中产生的脂滴面积较少, 数量较多; 分化过程中细胞的β氧化相关基因(CPT-1a)与对照组相比显著上调, 而脂解相关基因(ATGL)则显著下调。外源性不饱和脂肪酸可以促进罗非鱼前脂肪增殖, 而饱和脂肪酸主要抑制细胞分化。在增殖过程中, 过量的脂肪酸先通过脂合成储存在胞内, 再借助脂解等途径进行代谢, 从而帮助细胞适应环境中高浓度的脂肪酸。而在分化过程中, 添加外源脂肪酸, 可能通过抑制脂肪细胞内的脂合成和脂解的发生, 同时促进β氧化等方式来抑制脂肪细胞分化。