鸡胚胎干细胞能量代谢的特点

细胞能量代谢与细胞生命活动紧密相关, 但目前对于鸡胚胎干细胞能量代谢特点的研究较少. 本研究利用前期建立的chES细胞模型, 通过电子显微镜发现未分化的chES细胞胞质内储存大量糖原颗粒和卵黄颗粒. 逆转录-聚合酶链反应对能量代谢途径中的主要限速酶的基因表达分析显示, 未分化的chES细胞不表达丙酮酸羧化酶和磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶, 与鸡胚胎成纤维细胞相比低表达葡萄糖转运蛋白1和磷酸果糖激酶, 高表达己糖激酶1和糖原合成酶; 分化中的chES细胞与成年母鸡肝脏相比少量表达PCX和PCK2, 与CEF细胞相比高表达GLUT1, HK1, PFK, 而GYS的表达没有显著性差异. 过碘酸希夫氏染色显示, 细胞培养过程中未分化chES细胞中储存的糖原颗粒未见减少, 而分化中的chES细胞的糖原颗粒逐渐减少. 此外, 通过赫斯特荧光染料33342和碘化丙啶双染色发现, 大量未分化的chES细胞在体外培养过程中死亡, 而添加外源性6-磷酸葡萄糖显著减少细胞死亡. 上述结果说明, 未分化chES细胞主要以糖原合成为主, 无糖异生代谢, 而分化中的chES细胞以糖酵解代谢为主. 未分化的chES细胞以大量消耗代谢中间产物G6P为代价进行糖原合成, 造成细胞内源性G6P相对不足引起细胞死亡. 因此, 细胞内糖原的含量反映了chES细胞的分化程度. chES细胞在体外培养时可通过添加G6P来提高生存率.     

水稻质体葡萄糖-6-磷酸脱氢酶基因的克隆与表达研究

戊糖磷酸途径是高等植物中重要的代谢途径,主要生理功能是产生NADPH以及供核酸代谢的磷酸戊糖。葡萄糖-6-磷酸脱氢酶（G6PDH）是戊糖磷酸途径的关键酶,广泛存在于高等植物细胞的细胞质和质体中。木研究首次从水稻（Oryza sativa L.）幼苗中分离了核编码的质体G6PDH基因OsG6PDH2,序列分析表明OsG6PDH2编码一个具有588个氨基酸残基的多肽,等电点为8．5,分子量66kDa。OsG6PDH2的N端有1个70个氨基酸的信号肽,推测的裂解位点为Gly55和Val56,表明OsG6PDH2编码产物可能定位于质体。多序列比较的结果表明OsG6PDH2与拟南芥、烟草、马铃薯质体G6PDH的一致性分别达81％、87％、83％。进化关系说明水稻OsG6PDH2与拟南芥（AtG6PDH3）、马铃薯（StG6PDH1）处于高等植物P2型质体G6PDH分支上,暗示了OsG6PDH2可能是一个P2型的质体蛋白。Matinspector程序分析表明,OsG6PDH2在起始密码子上游含有一个bZIP转录因子识别位点、一个ABA应答元件、一个CRT／DRE元件和1个W-box元件。半定量RT-PCR分析表明,OsG6PDH2在水稻根、茎、叶和幼穗组织中都呈低丰度组成型表达,在根部表达较高,在水稻幼苗中的表达显著受暗处理的诱导。将OsG6PDH2的完整开放阅读框构建到大肠杆菌表达载体pET30a（＋）中,pET30a（＋）-OsG6PDH2在大肠杆菌中得到了有效表达。酶活性测定证明,OsG6PDH2的编码产物具有葡萄糖-6-磷酸脱氢酶的功能。     

杨树葡萄糖-6-磷酸脱氢酶(G6PDH)基因启动子的克隆与分析

葡萄糖-6-磷酸脱氢酶是磷酸戊糖途径的关键性调控限速酶,其主要功能是为脂肪酸合成、氮还原和谷胱甘肽等生物分子合成提供还原力NADPH,也为核酸合成提供戊糖;此外,还参加非生物逆境胁迫应答反应.因此,G6PDH对植物的生长发育起着非常重要的作用.本文利用甜杨G6PDH基因和毛果杨基因组序列,通过PCR获得了甜杨G6PDH基因上游1 400bp的序列.序列分析结果表明,该序列具有启动子的基本元件TATA-bOX、CAAT-box.此外,还包含多个胁迫诱导元件,如低温诱导元件LTR,盐诱导元件GT-1,抗冻、缺水、脱落酸、抗寒元件MYB和MYC,以及光响应元件L-box、G-box、3AF-1、TC丰富区等.     

磷酸戊糖途径的调节对红豆杉细胞生长及紫杉醇合成的影响

在正常的红豆杉细胞悬浮培养过程,葡萄糖-6-磷酸脱氢酶(G6PDH)活性的变化趋势与生物量的基本相似。而在chitosan处理的细胞中G6PDH活性升高而生物量下降。100 mg·L^-1 chitosan和500mg·L^-1 chitosan均对细胞G6PDH具有诱导作用,且后者的诱导强度较前者的高。乙二醇双2-氨基乙基醚四乙酸(EGTA)的加入降低chitosan对细胞G6PDH的诱导程度,显示chitosan对G6PDH的诱导需要Ca²⁺的参与。谷胱甘肽(GHS)的处理可反馈抑制chitosan对细胞G6PDH的诱导。通过分析调节后G6PDH的各种活性与细胞中紫杉醇产量的关系,认为采用合适的处理方法调节磷酸戊糖途径,有利于红豆杉细胞合成紫杉醇。     

金针菇戊糖磷酸途径的关键基因表达分析

生物细胞主要依靠戊糖磷酸途径(pentose phosphate pathway, PPP)产生还原力,该途径也是细胞内各种单糖分子相互转变和不同结构糖分子合成的重要方式。PPP途径能够在生物的不同生长发育或代谢活动中发挥重要的作用。本研究基于金针菇单核体菌株W23基因组数据,使用KEGG数据库注释了与金针菇PPP途径相关的22个基因。进一步结合生物信息学分析手段,研究了两个限速酶:葡萄糖-6-磷酸脱氢酶(Glucose-6-phosphate 1-dehydrogenase, G6PDH)与6-磷酸葡糖酸脱氢酶(6-phosphogluconate dehydrogenase,6PGDH)基因结构,并利用金针菇不同发育时期的不同组织转录组数据,分析了这两个限速酶编码基因的表达模式。结果表明,两个基因编码蛋白均具有行使其功能的保守结构域,定位在细胞质中,包含多个磷酸化位点。G6PDH系统发育分析表明该基因较为保守,进化与物种分类地位相一致。基因g6pdh与6pgdh的表达量呈高度正相关(相关系数为0.99),两个基因在菌丝阶段的表达量均高于子实体阶段,并且在菌盖中表达量高于菌柄,显示了PPP途径在金针菇不同发育阶段的活跃程度。本研究能够为金针菇生长和发育过程研究提供理论参考。     

米曲霉6-磷酸葡萄糖脱氢酶基因gsdA的克隆及生物信息学分析

6-磷酸葡萄糖脱氢酶催化6-磷酸葡萄糖生成6-磷酸葡萄糖酸,并生成NADPH,是微生物胞内磷酸戊糖途径（PPP）的关键酶。本研究以食品安全菌米曲霉CICC2012为材料,克隆获得6-磷酸葡萄糖脱氢酶基因(GenBank登录号：JN123468)。序列分析表明,该酶是由222个氨基酸组成的亲水性蛋白;128～134位氨基酸序列DHYLGKE为活性区域;170～176位氨基酸序列GTEGRGG可能为辅因子结合位点。进化树分析表明,米曲霉6-磷酸葡萄糖脱氢酶同其他丝状真菌及酵母的G6PDH较相似。     

条形柄锈菌小麦专化型葡萄糖-6-磷酸脱氢酶基因PsG6PDH1的表达特征及功能分析

葡萄糖-6-磷酸脱氢酶是磷酸戊糖途径中的关键限速酶。基于已测序的条形柄锈菌小麦专化型基因组序列,利用RT-PCR方法克隆了该病菌葡萄糖-6-磷酸脱氢酶PsG6PDH1的全长cDNA序列（1 497bp）,编码498个氨基酸的蛋白。编码蛋白含有葡萄糖-6-磷酸脱氢酶的保守功能域。系统进化分析发现,PsG6PDH1与禾柄锈菌小麦专化型的G6PDH聚为一簇。qRT-PCR分析表明,PsG6PDH1在病菌侵染早期的表达明显上调,其中侵染24h时表达量最高,为对照夏孢子的30倍。将PsG6PDH1导入酿酒酵母G6PDH缺失突变体中成功表达,并表现出较强的葡萄糖-6-磷酸脱氢酶活性,明显酵母增强了菌株对过氧化氢的耐受性。由此推测,PsG6PDH1可能参与了条形柄锈菌小麦专化型在侵染寄主时抵御寄主的氧化胁迫反应。研究结果为进一步研究该病菌基础代谢及侵染机理奠定一定的理论基础。     

大肠杆菌DH5α及其耐乙酸突变株DA19在氮源限制下的代谢和关键酶特性研究

在氮源限制的基本培养基中对大肠杆菌DH5α及其耐乙酸突变株DA19进行连续培养,通过测定中心代谢途径关键酶的活性分析二者代谢差异。结果表明,DA19的6-磷酸葡萄糖脱氢酶(G6PDH)和异柠檬酸脱氢酶(ICDH)活性高于DH5α,而磷酸果糖激酶(PFK)和乙酸激酶(ACK)活性低于DH5α,反映了DA19进入磷酸戊糖途径(PPP)的碳流增加,而进入酵解和乙酸产生(Ack-Pta)途径的碳流减少。因此,关键酶活差异与DA19菌体关于葡萄糖得率提高、副产物乙酸和丙酮酸的生成减少相一致。添加腺嘌呤后,DH5α的G6PDH和ICDH活性增加,PFK和ACK活性降低,而DA19各酶活变化不明显。乙酸钠的添加导致除PFK外的其他酶活性均降低,尤其是DH5α的ICDH明显降低,这些结果反映的中心代谢途径流量变化也与二者生长和代谢副产物积累的变化一致。     

高等植物葡萄糖-6- 磷酸脱氢酶与6- 磷酸葡萄糖酸脱氢酶基因的不同进化起源

葡萄糖-6-磷酸脱氢酶与6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶是植物戊糖磷酸途径中的两个关键酶。在克隆了水稻质体葡萄糖-6-磷酸脱氢酶基因OsG6PDH2和质体6-磷酸葡萄糖脱氢酶基因Os6PGDH2基础上,分析比较了水稻胞质和质体葡萄糖-6-磷酸脱氢酶基因和6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶基因的基因结构、表达特性和进化地位。结合双子叶模式植物拟南芥两种酶基因的分析结果,认为高等植物葡萄糖-6-磷酸脱氢酶基因和6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶基因在进化方式上截然不同,葡萄糖-6-磷酸脱氢酶的胞质基因与动物和真菌等真核生物具有共同的祖先;6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶的胞质酶和质体酶基因都起源于原核生物的内共生。讨论了植物葡萄糖-6-磷酸脱氢酶与6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶基因可能的进化模式,为高等植物及质体的进化起源提供了新的资料。     

高等植物葡萄糖-6-磷酸脱氢酶与6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶基因的不同进化起源

葡萄糖-6-磷酸脱氢酶与6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶是植物戊糖磷酸途径中的两个酶.在克隆了水稻质体葡萄糖-6-磷酸脱氢酶基因OsG6PDH2和质体6-磷酸葡萄糖脱氢酶基因Os6PGDH2基础上,分析比较了水稻胞质和质体葡萄糖-6-磷酸脱氢酶基因和6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶基因的基因结构、表达特性和进化地位.结合双子叶模式植物拟南芥两种酶基因的分析结果,认为高等植物葡萄糖-6-磷酸脱氢酶基因和6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶基因在进化方式上截然不同,葡萄糖-6-磷酸脱氢酶的胞质基因与动物和真菌等真核生物具有共同的祖先;6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶的胞质酶和质体酶基因都起源于原核生物的内共生.讨论了植物葡萄糖-6-磷酸脱氢酶与6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶基因可能的进化模式,为高等植物及质体的进化起源提供了新的资料.     

低氧环境对三阴性乳腺癌细胞糖代谢途径的重编程

代谢改变是癌细胞的特征之一。研究表明,低氧会使癌细胞的糖代谢发生改变,但是更详细的分子机制仍有待进一步研究。本研究利用转录物组测序技术(RNA-sequencing,RNA-seq)和生物信息学分析发现,低氧导致BT549细胞中334个基因和MDA-MB-231细胞中215个基因在转录水平的表达改变。这些表达变化的基因多与糖代谢相关。进一步分析RNA-seq数据并应用Western 印迹、酶活性检测和代谢产物定量测定的结果显示,低氧通过升高BT549细胞中葡萄糖转运蛋白1(GLUT1)和MDA-MB-231细胞中GLUT1和GLUT3的表达以增加葡萄糖的摄入;低氧使催化糖的无氧氧化途径几乎全部反应的酶都至少有一种同工酶或酶蛋白亚基,以及调节酶6-磷酸果糖-2-激酶/果糖-2,6-二磷酸酶3(PFKFB3)和4(PFKFB4)同工酶的表达增加来促进了糖的无氧氧化;低氧还通过增加调节丙酮酸脱氢酶激酶1(PDK1)和3(PDK3)同工酶基因的表达,以及降低关键酶异柠檬酸脱氢酶3(IDH3)同工酶、琥珀酸脱氢酶B亚基和D亚基的表达来减少糖的有氧氧化途径进行;低氧可能还增加磷酸戊糖途径的关键酶葡糖-6-磷酸脱氢酶、糖原合成途径的关键酶糖原合酶GYS1同工酶的表达以促进这2条途径的进行,而对糖异生和糖原分解代谢途径酶基因的表达影响较小。生物信息学分析乳腺癌组织样本在线数据库中糖代谢途径酶基因在转录水平表达结果与细胞研究结果基本一致。总之,该文系统分析了低氧对糖代谢6条代谢途径中全部酶以及2种重要调节酶的影响,可见低氧会通过改变这些酶的同工酶或亚基的基因表达使糖代谢途径进行重编程,这对进一步认识低氧环境下癌细胞糖代谢的分子机制具有一定的意义。     

L-丙氨酸对海南粗榧悬浮细胞合成三尖杉酯类碱的影响

该研究在海南粗榧悬浮细胞培养的不同阶段(5、10、15、20 d),分别添加不同剂量的L-丙氨酸(10、30、50、100 mg·L~(-1)),测定细胞生长、细胞活力及产物含量,确定L-丙氨酸最佳的添加时间及添加剂量。结果表明:添加L-丙氨酸对细胞生长和细胞活力均有抑制作用;在海南粗榧悬浮培养第15天、添加30 mg·L~(-1)L-丙氨酸时,产物含量最高(4.853 6 mg·L~(-1)),是对照(2.853 8 mg·L~(-1))的1.7倍。同时,为了探讨添加L-丙氨酸对海南粗榧悬浮细胞糖代谢的影响,对培养基糖耗程度、细胞内糖酵解途径(glycolytic pathway,EMP途径)关键酶丙酮酸激酶(Pyruvate kinase,PK)活力、磷酸戊糖途径(hexose monophosphate pathway,HMP途径)关键酶6-磷酸葡萄糖脱氢酶(glucose 6-phosphate dehydrogenase,G6PDH)活力进行了测定,结果显示添加L-丙氨酸后,植物细胞培养液中总耗糖速度与对照相比无明显差异,丙酮酸激酶(PK)活力与对照(25.37 U·g~(-1))相比下降了29.10%,G6DPH活力是对照组(53.49 U·g~(-1))的1.33倍。以上结果说明,糖代谢途径中碳通量在一定程度上由EMP途径转向了HMP途径,三尖杉酯类碱合成的前体物PEP积累,E4P合成量增加,均有利于产物三尖杉酯类碱含量的增加。     

细胞质雄性不育水稻幼穗和花药的呼吸酶活性研究

研究珍汕97A和珍汕97B的雌雄蕊原基形成期、花粉母细胞形成期和花粉母细胞减数分裂期的幼穗及单核期、二核期和三核期的花药中呼吸代谢三羧酸循环（TCA）的苹果酸脱氢酶（MDH）和异柠檬酸脱氢酶（IDH）及戊糖途径（PPP）的磷酸葡萄糖脱氢酶（G6PDH）、磷酸葡萄糖酸脱氢酶（6PGDH）和5一磷酸核糖异构酶（RSPI）的活性。结果表明：可育花药的5种酶活性皆高于同期不育花药;而幼穗中,TCA途径中的MDH和IDH在不育系与保持系之间无差异,PPP途径的G6PDH和6PGDH及R5PI则保持系高于不育系。这说明不育系中PPP发生的变化早于TCA途径,PPP途径的改变可能与小孢子败育有着更为直接的关系。     

植物戊糖磷酸途径及其两个关键酶的研究进展

戊糖磷酸途径是植物体中糖代谢的重要途径,主要生理功能是产生供还原性生物合成需要的NADPH,可供核酸代谢的磷酸戊糖以及一些中间产物可参与氨基酸合成和脂肪酸合成等.葡萄糖-6-磷酸脱氢酶和6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶是戊糖磷酸途径的两个关键酶,广泛的分布于高等植物的胞质和质体中.本文综述了植物戊糖磷酸途径及其两个关键酶的分子生物学的研究进展,讨论了该途径在植物生长发育和环境胁迫应答中的作用.     

植物戊糖磷酸途径及其两个关键酶的研究进展

戊糖磷酸途径是植物体中糖代谢的重要途径,主要生理功能是产生供还原性生物合成需要的NADPH,可供核酸代谢的磷酸戊糖以及一些中间产物可参与氨基酸合成和脂肪酸合成等。葡萄糖-6-磷酸脱氢酶和6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶是戊糖磷酸途径的两个关键酶,广泛的分布于高等植物的胞质和质体中。本文综述了植物戊糖磷酸途径及其两个关键酶的分子生物学的研究进展,讨论了该途径在植物生长发育和环境胁迫应答中的作用。     

发菜G6PDH基因(GND)克隆及其干旱胁迫下的差异表达分析

由GND编码的葡萄糖-6-磷酸脱氢酶(G6PDH)是戊糖磷酸途径的关键酶。为了解发菜GND分子信息以及对干旱胁迫的响应机制,该研究设计了特异性引物克隆发菜GND全长,进行序列分析、原核表达和MALDITOF-TOF/MS鉴定,并对干旱胁迫下发菜GND的差异表达水平和G6PDH活性进行分析。结果表明:(1)发菜GND全长1 431bp(GenBank登录号为KX553955),与点形念珠藻(73102)的GND核苷酸序列相似性为96%,G6PDH氨基酸相似性为98%;氨基酸序列中第26和27位的Ile疏水性最强,在第302位的Arg亲水性最强,Thr有19个磷酸化位点,Ser有18个磷酸化位点,Tys有5个磷酸化位点,二级结构和三级结构主要由α螺旋、β折叠、β转角和随机卷曲构成。(2)将GND基因进行原核表达,获得47.23kD的外源表达蛋白G6PDH。(3)随干旱胁迫程度加剧,GND在转录水平的表达量和G6PDH活性均逐渐增加。研究结果为进一步探讨干旱胁迫条件下发菜GND表达调控奠定了基础。     

不同温度培养下酿酒酵母细胞壁蛋白质差异分析北大核心CSCD

生物体在其生长过程中要经受一系列非生物环境的胁迫,这些胁迫条件都将影响细胞的基因转录、蛋白质表达物等一系列的变化,以尽快适应周围变化的环境。利用双向电泳和质谱技术考察了高温胁迫对酿酒酵母细胞壁蛋白质组的影响。结果表明,高温胁迫的酿酒酵母FFC2146细胞壁蛋白质中新增Ssa2和小分子鸟苷三磷酸酶,无机焦磷酸酶上调表达,而丙酮酸激酶缺消失,同时6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶和3-磷酸甘油醛脱氢酶下调表达。上述结果说明热休克蛋白Ssa2保护细胞壁在高温下保持完整,使细胞继续生长繁殖;高温胁迫下酿酒酵母的糖酵解途径受阻,在转酮醇酶的作用下糖酵解途径转向磷酸戊糖途径途径,获取足够的能量,维持细胞正常的新陈代谢。     

不同温度培养下酿酒酵母细胞壁蛋白质差异分析

生物体在其生长过程中要经受一系列非生物环境的胁迫,这些胁迫条件都将影响细胞的基因转录、蛋白质表达物等一系列的变化,以尽快适应周围变化的环境。利用双向电泳和质谱技术考察了高温胁迫对酿酒酵母细胞壁蛋白质组的影响。结果表明,高温胁迫的酿酒酵母FFC2146细胞壁蛋白质中新增Ssa2和小分子鸟苷三磷酸酶,无机焦磷酸酶上调表达,而丙酮酸激酶缺消失,同时6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶和3-磷酸甘油醛脱氢酶下调表达。上述结果说明热休克蛋白Ssa2保护细胞壁在高温下保持完整,使细胞继续生长繁殖;高温胁迫下酿酒酵母的糖酵解途径受阻,在转酮醇酶的作用下糖酵解途径转向磷酸戊糖途径途径,获取足够的能量,维持细胞正常的新陈代谢。     

龟裂链霉菌zwf2基因阻断提高土霉素生物合成

葡萄糖-6-磷酸脱氢酶(G6PDH)是链霉菌磷酸戊糖途径中第一个酶("看家"酶),也是形成NADPH的关键酶,由zwf1和zwf2基因编码.以温敏型质粒pKC1139为基础构建了用于阻断龟裂链霉菌zwf2的重组质粒pKC1139-zwf2',通过大肠杆菌GM2929去甲基化pKC1139-zwf2'后电转至原始龟裂链霉菌M4018感受态细胞,筛选得到转化子.转化子进一步通过PCR鉴定和点杂交印迹分析鉴定,证明是zwf2基因阻断的阳性突变子命名为M4018-△zwf2.以原始菌株为对照,突变子摇瓶发酵结果表明:突变子的葡萄糖-6-磷酸脱氢酶酶活是原始菌的50%左右,但土霉素生物合成水平则提高了27%;在细胞生长方面,二者均在第4d进入生长稳定期而开始大量合成土霉素,发酵结束时细胞菌体浓度基本相同,但突变子的单位菌丝体土霉素生物合成能力则提高了31%.因此,zwf2的阻断有利于土霉素的生物合成,而对细胞生长没有明显影响.     

高等植物葡萄糖-6-磷酸脱氢酶的研究进展

葡萄糖-6-磷酸脱氢酶是植物戊糖磷酸途径中的一个关键性调控酶。其主要生理功能是产生供生物合成需要的NADPH及一些中间产物;此外还参与各种生物和非生物胁迫的应答反应。文中主要从葡萄糖-6-磷酸脱氢酶同工酶与调节机制等方面探讨了其生物学功能,再从胁迫耐受、基因克隆、酶的缺失和替代等方面的研究进行综述,并对已发表的高等植物中的G6PDH氨基酸序列进行聚类分析,为今后该酶的研究提供参考。