腈的微生物代谢及酰胺生产的新酶学方法

腈化物(nitriles)的微生物降解代谢,自50年代以来一直作为微生物学研究领域中的一个重要方面而得到广泛重视。随着微生物工程技术的不断发展,发现能降解腈化物的微生物种类和数量越来越多,可被生物降解的腈化     

腈类物降解菌多样性和产腈水合酶研究进展

腈水合酶催化反应在有机合成领域已有广泛的应用。作为一类重要的催化剂,腈水合酶可以将腈类物质转化为相应的酰胺。由于这种酶具有固有的立体和区域选择性,在精细化工领域已成为绿色、温和、对同分异构体具有选择性的催化剂。同时腈水合酶在生物修复和环境保护中也起着重要作用。综述了目前国内外腈水合酶的研究进展,包括降解腈类的微生物多样性、腈水合酶的催化特性、产腈水合酶菌株的改造以及腈水合酶相关基因的克隆与研究。对固定化酶和腈水合酶的应用也进行了叙述。     

腈水合酶的发现和在酰胺生产中的应用

1、引言微生物在地球上的物质循环中起着很大的作用。可是微生物对许多有机化合物的分解功能几乎尚未查明。在近10年中,进行了应用微生物学新的研究,其中之一是用微生物净化环境的研究。过去全然未知的聚乙烯醇和聚乙二醇等许多难分解的化合物的微生物分解,从基础与应用两方面着手研究,已取得很多成果。以此为背景,旨在建立生物法改善环境的技术,选择难分解合成化合物腈化合物的微生物分解作为研究课题。腈存在于自然界中,     

酶法拆分腈类制备光学活性2－芳基丙酸

酶法拆分腈类制备光学活性２－芳基丙酸徐诗伟,徐清（中国科学院微生物研究所北京１０００８０）在有机合成中,氰基易作为“水稳定负碳离子”引入有机化合物,而腈类化合物则是一种多用途的中间体,能转化胺、酰胺、羧酸和碳基化合物等,用微生物酶水解腈为酰胺和羧酸时...     

腈水合酶基因克隆与调控表达的研究进展

微生物腈水合酶作为新型生物催化剂得到日益广泛的应用 ,但野生菌株本身存在的酶稳定性差等问题制约了这一绿色工艺的发展 ,基因工程菌为解决这个难题开辟了新的思路。总结了各种菌株中腈水合酶的序列研究进展 ,虽然基因序列和蛋白序列同源性不高 ,但它们都以基因簇的形式存在 ,并具有相同的活性中心序列。归纳了克隆并表达腈水合酶基因的基本步骤和方式 ,并提出几种有效增强重组腈水合酶活性表达的方法。     

原核微生物腈转化酶研究进展

腈类物质的生物转化符合绿色化工的要求,具有重要应用潜力。系统阐述了产腈转化酶微生物多样性和生物转化特点。从菌株的分离、产酶及诱导物的种类;酶作用的底物、获得的产物;基因表达、酶的耐受性以及其应用价值等方面进行了比较全面的综述。     

产芳香腈水解酶的恶臭假单胞菌Pseudomonas putida CGMCC3830的筛选、鉴定及发酵优化(英文)

近年来微生物腈水解酶水解腈类化合物制备有机酸已逐步受到关注。本研究分离到一株表现出较高腈水解酶活力的细菌菌株,通过形态学、生理生化实验以及16S rRNA基因序列分析将其鉴定为恶臭假单胞菌Pseudomonas putida CGMCC3830。结合单因素及响应面法对该菌株产腈水解酶的发酵条件进行了优化,获得最适培养条件为:甘油13.54 g/L,胰蛋白胨11.59 g/L,酵母粉5.21 g/L,KH2PO4 1 g/L,NaCl 1 g/L,脲1 g/L,初始pH 6.0及培养温度30℃。通过优化,酶活由2.02 U/mL提升至36.12 U/mL。对该菌株底物特异性的考察结果表明,恶臭假单胞菌腈水解酶对芳香族腈类化合物具有较高的水解活力。将其应用于烟酸的生物合成中,2 mg/mL游离细胞能90 min内将20.8 g/L 3-氰基吡啶彻底转化,制备得到相应烟酸。这些结果表明恶臭假单胞菌P.putida CGMCC3830在烟酸的规模化生产中具有一定的应用潜力。     

硫代葡萄糖苷的降解途径及其产物的研究进展

硫代葡萄糖苷(GS)是一类广泛存在于植物界的次生代谢产物,其降解产物具有多种活跃的化学和生物活性.GS种类繁多,根据其侧链R基团来源不同可以分为脂肪族、芳香族和吲哚族3大类.GS降解过程受多种因素影响而难以控制:不同种类的GS在硫苷酶作用下产生异硫氰酸酯类、腈类、硫氰酸酯类、环腈类、恶唑烷酮类化合物等,在较高温度下能发生自降解,在强酸、强碱以及某些化学物质的作用下也不稳定,也能在微生物作用下有效降解.该文从影响GS降解的内源和外源因素入手,系统阐述了GS的酶降解、热降解、化学降解、微生物降解等途径及其产物,为理论研究和生产实践中GS降解的控制提供信息.     

生物催化：药物的绿色生产方法

生物催化与生物转化是以微生物或酶作为催化剂,以可再生资源取代化石资源,大规模生产人类所需的化学．品、医药、能源、材料等,是解决人类目前面临的资源、能源和环境危机的有效手段。生物催化的独特优点为生产有用药物小分子提供了极大的可能。近年来,由于蛋白质工程的发展,基因工程的进步及许多新型酶的应用（如腈水解酶和醇腈醛化酶）,已有企业采用生物催化进行药物生产。然而,工业上的需求迫使生物催化进一步向前发展,这就要求制药企业在进行药物合成路线设计的时候,不但要考虑经济效益,     

腈转化酶在精细化学品生产中的应用

腈化合物是一类重要的用于合成多种精细化学品的化合物,它们容易制备,并且可以合成多种化合物。传统化学水解方法将腈化合物转化为相应的羧酸或酰胺通常需要高温、强酸、强碱等相对苛刻的条件,腈转化酶(腈水解酶、腈水合酶和酰胺酶)由于其生物催化过程具有高效、高选择性、条件温和等特点,在精细化学品的合成中越来越受到人们的关注。许多腈转化酶已经被开发出来并用于精细化学品的生产。以下介绍了腈转化酶在医药及中间体、农药及中间体、食品与饲料添加剂等精细化学品生产中的应用。随着研究的不断深入,将会有更多的腈转化酶被开发出来并用于精细化学品的生产。     

退耕对民勤绿洲土壤碳氮循环关键微生物及功能基因的影响

采用时空互代法,以巴丹吉林沙漠东南缘民勤绿洲不同退耕年限样地土壤为研究对象,利用微生物宏基因组测序技术,以KEGG数据库碳固定、氮代谢途径为工具,研究长期退耕对参与区域土壤碳固定和氮代谢途径的主要微生物群落组成及其功能基因变化的影响。试验共设置9个退耕年限梯度样地：未退耕耕地、退耕1年样地、退耕2年样地、退耕4年样地、退耕8年样地、退耕13年样地、退耕20年样地、退耕30年样地和退耕40年样地。结果表明：退耕明显改变了碳固定、氮代谢土壤微生物和功能基因丰度,细菌在碳固定和氮代谢两个过程中均起到主导作用;还原三羧酸循环途径、还原乙酰辅酶A途径以及3-羟基丙酸/4-羟基丁酸循环途径等为研究区土壤微生物主要碳固定途径,厌氧氨氧化途径、硝酸盐异化还原途径、硝酸盐同化还原途径、反硝化途径以及硝化途径等为研究区土壤微生物主要氮代谢途径;芽单胞菌属（Gemmatimonas）、未分类绿弯菌属（unclassified_Chloroflexi）和链霉菌属（Streptomyces）等是区域土壤微生物碳固定主要菌属,氮代谢则以腈基降解菌属（Nitriliruptor）、芽单胞菌属（Gemmatimonas）、土壤红杆菌属（Solirubrobacter）、未分类绿弯菌属（unclassified_Chloroflexi）和链霉菌属（Streptomyces）等为主;Gemmatirosa、未分类绿弯菌属（unclassified_Conexibacter）、未分类念珠菌门（unclassified_Candidatus Rokubacteria）、Gaiella和Geminicoccus等5个属分类土壤微生物可作为研究区退耕地碳固定途径标记性微生物种群,coxL.cutL和ACO.acnA等是研究区退耕地土壤微生物碳固定途径主要响应功能基因;腈基降解菌属（Nitriliruptor）、未分类念珠菌门（unclassified_Candidatus Rokubacteria）、Geminicoccus、未分类绿弯菌属（unclassified_Conexibacter）、土壤红杆菌属（Solirubrobacter）、未分类酸杆菌门（unclassified_Acidobacteria）和红色杆菌属（Rubrobacter）等7个属分类土壤微生物可作为研究区退耕地氮代谢途径标记性微生物种群,GDH2和E1.4.7.1是研究区退耕地土壤微生物氮代谢途径主要响应功能基因。该结果对于明确退耕影响下民勤绿洲土壤碳氮循环过程具有重要意义。     

恶臭假单胞菌JP-1腈水合酶的诱导形成

恶臭假单胞菌JP-1能利用乙腈、丙腈、异丁腈、乙酰胺和丙酰胺作为生长的碳源和氮源。培养液中丙腈的代谢产物经证明是丙酰胺、丙酸和氨。腈水合酶是诱导酶,经丙腈诱导的适应细胞的腈水合酶活力比未适应的细胞高得多。生长细胞用0.3%丙腈诱导14小时后,即具有很高的转化丙烯腈成丙烯酰胺的活力,丙烯腈转化率为90%。除丙腈外,丙酰胺、异丁腈、正丁腈都是腈水合酶的有效诱导物。     

一类生物催化剂——氰基耐受型腈水合酶

氰基耐受型腈水合酶是一类生物催化剂。与普通腈水合酶相比,它能够耐受体系中较高浓度的氰基而不受抑制,从而为α-羟(氨)基酰胺的工业化合成开辟了崭新途径。研究腈水合酶的氰基耐受性机理及提高其耐受能力是目前需要解决的关键问题。综述了腈水合酶受氰基抑制的机制,氰基耐受型腈水合酶的发现以及其在蛋氨酸和2-羟基异丁酰胺生物合成中的应用。同时,对今后氰基耐受型腈水合酶基础、应用研究的思路进行了探讨。     

不同药剂对小菜蛾的控制作用及其安全性评价

采用田间喷雾方法测定了丁醚脲、氟虫腈、虫螨腈、苏云金杆菌4种杀虫剂对小菜蛾的控制效果及对甘蓝的安全性,结果表明,丁醚脲、氟虫腈、虫螨腈、苏云金杆菌对小菜蛾均有较好的控制效果,药后7d均能有效控制小菜蛾的为害,且对甘蓝安全无药害。     

腈水解酶克隆表达、固定化及分子改造的研究进展

随着基因工程技术的快速发展,通过对不同菌株腈水解酶基因的分析,将其克隆到表达菌株内,可以构建高效并且稳定的基因工程菌。对腈水解酶进行分子改造可以明显提高酶的活性、稳定性、底物耐受性和底物特异性等性能,为腈水解酶的工业化应用提供了可能。综述了腈水解酶的来源、结构、催化机制、克隆表达、固定化及分子改造等方面的研究进展。同时对腈水解酶的研究进行了展望,具有重要的指导意义。     

棒状杆菌腈水合酶的形成条件

本文研究了棒状杆菌(cORYNEBACTERIUM)ZBB-2l腈水合酶形成的最适条件。在培养基中加入Fe2+、维生素B1和L-谷氨酸等,并以n-丁腈做诱导物,可明显促进该菌腈水合酶的生物合成。ZBB-21菌在选定的培养基中,于28℃培养64小时,其腈水合酶比活力可达83．1u／mg,而酰胺酶的比活力只有1．1u／mg。腈水合酶比活力比以前报道的提高9倍。     

害虫对氟虫腈的抗药性研究进展

氟虫腈是第一个商品化的苯基吡唑类杀虫剂,其作用机理是抑制γ-氨基丁酸(GABA)受体氯离子通道。氟虫腈为防治一些世界性的重大害虫包括对以前使用的杀虫剂具有严重抗性的害虫作出了重要贡献。然而,随着氟虫腈的大量使用,害虫对该药的抗药性问题受到日益关注。至今,重要的农业害虫如小菜蛾,烟粉虱、褐飞虱、白背飞虱,二化螟及斜纹夜蛾等已经对氟虫腈产生抗药性。文章就害虫对氟虫腈的抗药性发生概况、交互抗性及抗药性机理策略进行综述,以期为氟虫腈的合理使用提供理论基础。     

腈水解酶在羧酸合成中的研究进展

有机羧酸是有机合成中的重要中间体,用腈水解酶催化有机腈实现有机羧酸的合成不仅具有反应条件温和、污染少和易处理等优点,而且更重要的是能实现一般化学法所不能达到的高度化学、区域和立体选择性。综述了腈水解酶的来源、特性和作用机理,介绍了腈水解酶在有机合成中的研究进展以及该酶在工业上的应用前景。     

诺卡氏菌腈水合酶基因在重组毕赤酵母中的表达

为从基因水平上改造腈水合酶,进行了诺卡氏菌腈水合酶基因的外源表达研究。在重组大肠杆菌表达系统内,腈水合酶的α亚基几乎不能正常表达,在重组E. coli BL21(DE3) (pET32aNHBAX)中,腈水合酶活性仅为0.04U/mg。构建重组毕赤酵母表达质粒pPIC3.5kNHBAX,采用电穿孔转化法将其转入宿主菌P. pastoris GS115中,经过菌株培养和腈水合酶的诱导表达,筛选获得了优选菌株P. pastoris NH4。对P. pastoris NH4的细胞培养和腈水合酶的诱导表达条件进行优化,结果表明,重组腈水合酶在毕赤酵母中的表达水平可以达到0.52U/mg,但不能稳定积累。     

五种植物精油对氟虫腈的增效与渗透促进作用

采用点滴法测定了花椒Zanthoxylum bungeanum Maxim,艾蒿Artemisia grgyi Levl. Et Vant,马尾松针Pinus massoniana Lamb,侧柏Platycladus orientalis(L.)Franco,黄蒿Artemisia annua L. 5种植物精油与氟虫腈联用对小菜蛾2龄幼虫的触杀毒力.研究结果表明,当植物精油浓度为1μL·mL-1时对氟虫腈的LC50均无显著增效作用,当上述精油浓度含量为10μL·mL-1时,艾蒿与侧柏氟虫腈能显著提高氟虫腈对小菜蛾幼虫的毒杀效果;致死中时(LT50)测定结果表明,当植物精油浓度为lpLL·mL-1时,仅艾蒿精油能缩短氟虫腈对小菜蛾幼虫的LT50,但当植物精油浓度为10μL·mL-1时,所有精油均能缩短氟虫腈对小菜蛾幼虫LT50;松针精油和侧柏精油能提高氟虫腈透皮吸收量,其余精油对氟虫腈没有显著促进渗透作用.