高等植物叶绿素生物合成的研究进展

叶绿素是植物叶绿体内参与光合作用的重要色素,其功能是捕获光能并驱动电子转移到反应中心.整个叶绿素生物合成过程(L-谷氨酰-tRNA→叶绿素a→叶绿素b)需要15步反应,涉及15种酶,迄今在模式植物拟南芥中已分离到27个编码这些酶的基因,完成了以拟南芥为代表的被子植物叶绿素生物合成全部基因的克隆.本文主要对近年来国内外有关植物叶绿素的生物合成过程及相关酶基因的克隆、生物合成途径中2个关键步骤(σ-氨基酮戊酸(ALA)合成和Mg离子插入原卟啉Ⅸ的调节)、影响叶绿素生物合成的主要因素(光、温度、营养元素等),以及叶绿素生物合成相关酶的其他生物学功能等的研究进展进行综述.     

宽叶吊兰叶绿素生物合成的昼夜节律变化

在被子植物中,从谷氨酰-tRNA到叶绿素的生物合成是由许多酶催化的级联反应,其中间代谢产物具有较强的光反应活性和细胞毒性,因此这一过程在细胞内受到严格的调控。本研究通过检测宽叶吊兰叶片叶绿素生物合成途径的14种中间产物含量随昼夜节律的变化,探讨昼夜节律对宽叶吊兰叶绿素生物合成的影响。结果表明,中间产物ALA(δ-氨基乙酰丙酸)、PBG(胆色素原)、ProtoⅨ(原卟啉Ⅸ)、Heme(血红素)、Mg-ProtoⅨ(镁原卟啉Ⅸ)、Chlide a(叶绿素酸酯a)、Chlide b(叶绿素酸酯b)、Chl a(叶绿素a)、Chl b(叶绿素b)受光诱导,而UrogenⅢ(尿卟啉Ⅲ)、CoprogenⅢ(粪卟啉Ⅲ)和Pchlide(原叶绿素酸脂)受黑暗诱导,尤其是Pchlide在黑暗中的积累量显著增加;Mpe(镁原卟啉Ⅸ单甲酯)和Mpde(镁原卟啉Ⅸ二酯)具有2个积累峰值,分别出现在中午12∶00和夜间24∶00。说明叶绿素生物合成受昼夜节律的调控,但其中间代谢产物含量的变化规律与昼夜节律并不完全一致。     

紫杉醇生物合成途径中相关酶的研究进展

抗癌新药紫杉醇是具有萜类环状结构的一种重要次生代谢产物 ,研究紫杉醇的生物合成对于通过基因工程手段提高紫杉醇的产量 ,解决目前资源紧缺造成的巨大供求矛盾具有重要意义 ,这就需要对紫杉醇生物合成途径中催化各步反应 (尤其是关键步骤 )的酶以及编码这些酶的基因有个全面的了解。对近年来紫杉醇生物合成途径中相关酶的研究进行了综述 ,大部分酶及相关基因已被分离、克隆 ,但还有一些酶及相关基因没有发现 ,有待继续深入研究。     

麦角碱生物合成途径中酶学及相关基因研究进展

简要介绍了麦角碱(ergot alkaloids)的化学、药理学及生物合成方面的相关知识．综述了近年来麦角碱生物合成途径中酶学和相关基因方面的研究进展以及它对麦角碱生产的影响,探讨了麦角碱生物合成途径方面的研究方向和发展前景。     

植物芪类合成途径相关酶、基因和调控机制研究进展

植物芪类化合物,是一类具有抗菌植保作用的次生代谢产物,因具有抑菌、抗氧化、抗肿瘤等多种生物活性而越来越受到重视。本文对植物芪类生物合成途径中涉及到的相关酶、基因和代谢调控机制的研究现状和应用系统生物学研究芪类生物合成途径的相关酶、基因的方法进行综述,并讨论了芪类生物合成相关酶、基因研究的重要意义和应用,以期为调节芪类产量、满足药用保健需求及植物防御、作物品质改良提供帮助。     

植物苯丙烷代谢及其对重金属胁迫的响应研究进展

苯丙烷代谢途径是植物中最重要的次生代谢途径之一,在植物抵抗重金属胁迫中直接或间接发挥了抗氧化作用,并能够提高植物对重金属离子的吸收与胁迫耐性。本文就苯丙烷代谢途径核心反应与关键酶系进行了总结,同时分析了木质素、类黄酮及原花青素等关键代谢产物的生物合成过程及相关机制,并以此为基础探讨了苯丙烷代谢途径关键产物响应重金属胁迫的相关机制。此外,结合当前研究现状,就苯丙烷代谢参与植物防御重金属胁迫的相关研究提出展望,以期为重金属污染环境的植物修复提供理论依据。     

含能化合物的生物合成反应

近年来随着工业生物技术的发展,以微生物作为细胞工厂,利用可再生原料实现绿色制造工业化学品和材料成为可能。同时,开发与环境相容的生物合成技术为含能化合物的生产提供了可持续的解决方案,为绿色化学合成工艺提供有益补充。本文中,笔者从技术成熟程度递减的前驱体合成、基团和骨架合成、合成技术这三个层次总结了含能化合物的生物合成反应,总结了通过整合已知酶和代谢通路合成含能化合物前驱体的方法;基于含能化合物的基团特异性,综述了含能化合物中常见的硝基、肼基和氧化偶氮基等基团及含氮杂环骨架的生物合成反应;介绍了有助于实现特定功能酶定制开发的蛋白质定向进化和酶计算设计技术,为实现含能化合物的生物全合成奠定基础。     

京都大学克隆化小檗碱的生物合成基因

日本京都大学农学部教授山田康之等克隆化植物次生代谢产物小檗硷的生物合成基因成功。准备于4月在东京召开的日本农艺化学会上详细发表。如果把小檗硷的生物合成基因的研究作为典型事例,今后就能克隆化类似植物的与有用次生代谢产物有关的生物合成基因,利用由此基因产生的酶的酶促转化等,从而扩大有效地生产有用物质的研究开发的范围。这项研究是与京都大学医学部教授中西重忠共同进行的。山田等以中的小檗硷高生产株为材料,精制了生物合成小檗硷的酶 te-     

甾体皂苷生物合成相关酶及基因研究进展

甾体皂苷是植物中广泛存在的一种次生代谢产物,其种类繁多且大多数有很强的生理活性,具有很大的药用研究价值和广泛应用前景。甾体皂苷生物合成途径复杂,受到多种酶的调控。本文综述了植物甾体皂苷的生物合成途径及途径中关键酶及基因的研究进展,并对其研究前景做简要展望。     

紫杉醇生物合成途径及调控研究进展

本文综述了紫杉醇的生物合成途径、代谢调控及基因工程方面的研究进展,总结了代谢调控与基因工程方法提高红豆杉属植物细胞培养紫杉醇合成量的研究状况,并在探讨生物合成途径理论的基础上,对紫杉醇生物合成的限速步骤进行了阐述,指出解决侧链合成的根速步骤问题会显著提高紫杉醇的生物合成量。     

紫杉醇生物合成的研究

抗癌新药紫杉醇是具有萜类环状结构的天然次生代谢产物。研究紫杉醇的生物合成对于人为定向地提高合成效率以及克隆重组合成中的关键酶基因,进而提高紫杉醇的合成量,都是十分有意义的基础工作。本文以植物和微生物的次生代谢及其主要代谢途径为知识背景,介绍了紫杉烷类物质的基本结构及其结构骨架的分类情况,综述了近年来围绕紫杉醇二萜骨架和侧链基团的生物合成途径的研究进展,对合成中的影响因素进行了初步的讨论。     

紫杉醇生物合成的研究

抗癌新药紫杉醇是具有萜类环状结构的天然次生代谢产物。研究紫杉醇的生物合成对于人为定向地提高合成效率以及克隆重组合成中的关键酶基因,进而提高紫杉醇的合成量,都是十分有意义的基础工作。本文以植物和微生物的次生代谢及其主要代谢途径为知识背景,介绍了紫杉烷类物质的基本结构及其结构骨架的分类情况,综述了近年来围绕紫杉醇二萜骨架和侧链基团的生物合成途径的研究进展,对合成中的影响因素进行了初步的讨论。     

植物组织培养中的甾体及其代谢

植物组织培养为研究甾体及其代谢提供了良好的实验系统。近年来,许多甾体已从组织培养物中分离出来。同样,许多甾体被用作组织培养材料,研究其生物合成和转化。在这些研究中,通常在完整植株中存在的一种或多种代谢酶类,可能在相应的组织培养物中不复存在,这会引起甾体代谢的障碍。酶的缺失,有利,也有弊。如在强心苷的生物合成中,由于组织培养中甾体中间体转化过程的酶缺失,而造成了强心苷生物合成的     

基于生物合成机制的天然产物结构多样性研究

天然产物尤其是次级代谢产物在药物化学和化学生物学中扮演重要角色.基于天然产物获得结构多样性的类似物对于新药的筛选和医学研究具有重要意义.天然产物均由生物体代谢产生,在了解其生物合成机制的基础上,对生物合成过程进行合理化改造,可以极大地丰富天然产物的结构多样性,获得许多具有重要生理活性和有机化学不易合成的天然产物类似物.本文以硫肽类抗生素中的硫链丝菌素和聚酮聚肽类化合物为例,对生物合成方法在天然产物结构多样性中的应用进行总结和展望.     

植物萜类化合物生物合成酶及其调控的研究进展

本文综述了植物萜类化合物的生物合成在以下三方面的研究概况:酶系、合成部位及异戊二烯代谢途径的调控。     

多不饱和脂肪酸合成途径研究进展

多不饱和脂肪酸在大多数生物体膜生物学和信号传递过程中起着至关重要的作用。最近研究发现,一些深海生物合成多不饱和脂肪酸并非由饱和脂肪酸的延长及脱饱和反应,而是由聚酮合酶途径(polyketide synthase,PKS)直接合成。介绍多不饱和脂肪酸的生物合成并总结近年来聚酮合酶这一新途径及其分子机制的研究进展。     

肠道微生物代谢苷类化合物的研究进展CSCD

肠道微生物对苷类化合物的体内代谢十分重要,可分泌代谢酶进行脱糖基、脱甲基、脱羟基、水解和氧化还原等反应将苷代谢生成次级苷、苷元或其他代谢产物,从而促进苷类药物的吸收并发挥药效。本文论述了肠道微生物及代谢酶对苷类化合物代谢的意义,总结了肠道微生物对不同结构类型的苷类化合物的代谢规律及代谢产物,为了解苷类药物的疗效基础、作用机理及利用微生物转化开发苷类药物提供参考。     

青蒿素生物合成研究进展

本文论述了青蒿素生物合成的研究进展,涉及生物合成和储藏位点、生物合成的中间体和前体、生物合成的途径以及生物途径代谢调节的关键酶等方面。     

油橄榄类黄酮生物合成相关酶的研究进展

类黄酮是酚类代谢物的一大亚组,其生物合成属于苯丙素代谢途径的分支,它们广泛分布在整个植物界。不仅在植物中有极其重要的生理、生化和生态功能,而且对动物的生物活性及提供营养等方面做出重要贡献。油橄榄叶、果实、根都富含类黄酮,具有重要研究价值。本研究综述了油橄榄类黄酮生物合成途径相关酶(CHI,CHS,F3H,DFR,FLS,FNSI,LAR,F3'H,F3',5'H)的底物特异性和功能性区域,分析总结了编码这些酶的基因在不同物种间的序列相似性和在不同组织的表达特异性。这对深入研究植物类黄酮生物合成相关酶的结构和功能,基因的克隆、表达和调控以及对油橄榄类黄酮生物合成途径相关酶的研究具有参考价值。     

微生物次生代谢产物生物合成中的拜耳-维立格单加氧酶

拜耳-维立格单加氧酶是一类可以催化酮生成酯以及硫等杂原子氧化的黄素依赖的单加氧酶,在合成化学和生物催化等工业领域有重要的应用前景。本文总结了微生物次生代谢产物生物合成途径中涉及的拜耳-维立格反应,讨论了其反应的特点和催化这些反应的拜耳-维立格单加氧酶的氨基酸序列特征,为拜耳-维立格单加氧酶的蛋白质工程改造提供参考。