高等植物体内γ-氨基丁酸合成、代谢及其生理作用

对γ-氨基丁酸(GABA)在植物体内的合成、代谢和与之有关的谷氨酸脱羧酶、γ-氨基丁酸转氨酶和琥珀酸半醛脱氢酶的特性,H 、Ca2 、CaM等因素对GABA合成代谢的影响和GABA在高等植物体内可能的生理作用作了介绍。     

γ-氨基丁酸与抗惊厥

γ-氨基丁酸(GABA)是中枢神经系统重要的抑制性递质,GABA 功能紊乱与惊厥的关系是60年代以来惊厥机制研究中引人注目的一个侧面。在 GABA代谢、释放、重摄取以及 GABA 受体等方面加强 GABA 能传递的因素一般具有抗惊厥作用.一些已知的抗惊厥药物,其作用机理也多涉及到 GABA 环节。     

γ-氨基丁酸代谢研究的进展

γ-氨基丁酸(GABA)具有重要的神经生物学功能。它既是脑的能源物质,又是抑制性递质。在不同的水平上对脑代谢进行动态研究,显示出脑代谢的不均一性,由此导出“代谢区间”概念。这一概念将GABA的代谢作用与递质功能有机地联系在一起。小鼠脑内的GABA合成酶(GAD)与分解酶(GABA-T)已被纯化940及1,200倍,测得其分子量分别为85,000及109,000。目前对于这两种酶的理化性质进行了比较系统的研究。     

γ-氨基丁酸代谢影响拟南芥叶片节律性运动

为阐明γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid,GABA)和生物节律调控的关系,本文以GABA合成(谷氨酸脱羧酶gad等)和代谢(GABA转氨酶GABA-T/pop2、谷氨酸脱氢酶gdh等)突变体,以拟南芥叶片节律性运动为监测指标,探讨了GABA代谢与叶片节律性运动的关系。结果显示,GABA合成突变体(gad1-3)和双突变体gad1/gad2中叶片节律性运动的振幅低于野生型,在gad1、gad2和gad1/gad2中叶片运动的振幅变化明显;pop2突变体中,叶片运动的节律性变化的振幅明显低于对照,gdh1/gdh2突变体中,叶片运动呈现非节律性变化的特点;此外,外源γ-氨基丁酸(1.0 mmol·L-1)不同程度提高拟南芥3种生态型(Col、Ler、Ws)叶片节律性运动的振幅,其中Col生态型和Ws生态型叶片振幅变化明显;在生物钟核心基因突变体toc1、lhy、cca1中,叶片运动呈现非节律性变化模式;但外源GABA的添加能够提高这些突变体叶片节律性运动的振幅或者恢复叶片的节律性。上述结果表明GABA代谢平衡直接和间接影响生物钟节律,外源或内源GABA的合成或代谢突变主要影响到叶片节律性运动的振幅。     

芽孢杆菌γ-氨基丁酸代谢旁路研究进展

-γ氨基丁酸(γ-aminobutyric acid,GABA)是一种在生物体中普遍存在的四碳非蛋白质氨基酸,具有较为广泛的生理功能。其代谢是通过GABA旁路(GABA shunt)来完成的。现就其基本性质、代谢调控特点、表达调控机制及其生理功能等方面分别介绍芽孢杆菌γ-氨基丁酸代谢旁路的研究进展。系统研究苏云金芽孢杆菌中γ-氨基丁酸代谢旁路的调控机制和生理功能,有可能为进一步了解其杀虫晶体和芽孢的形成机制提供思路和线索。     

碳代谢基因gabT调控生防菌Snea253的γ-氨基丁酸代谢途径影响杀线虫活性

【背景】委内瑞拉链霉菌Snea253是本实验室前期获得的具有杀植物线虫活性的生防放线菌,通过生物信息学分析,γ-氨基丁酸转氨酶基因(gabT)是参与Snea253碳代谢的重要基因之一。【目的】明确gabT基因通过调控Snea253的γ-氨基丁酸(γ-Aminobutyric acid,GABA)代谢通路,从而影响菌株的活性。【方法】以紫外诱变所得弱毒株(Snea253-R)为材料,以南方根结线虫为靶标,在弱毒株中过表达gabT基因,通过酶联免疫法(ELISA)和高效液相色谱法(HPLC)分别检测菌株中GABA和下游代谢产物琥珀酸的含量及杀线虫活性,同时检测在不同碳源培养条件下野生型菌株gabT基因表达水平、产物含量和杀线虫活性。【结果】过表达菌株R-p IB139的gabT基因上调表达,GABA含量降低,琥珀酸含量升高,杀线虫活性提高了39%;在8种不同碳源培养条件下,gabT基因在野生株中相对表达量较高的培养基碳源是可溶性淀粉和玉米淀粉,其发酵液中GABA含量较低,发酵液中下游代谢产物增多,杀线虫活性较高。【结论】通过改变gabT基因的表达,明确GABA支路在调控Snea253代谢以提高杀线虫的过程中发挥重要作用。     

重组大肠杆菌高效催化合成γ-氨基丁酸

[目的]实现重组大肠杆菌高效合成γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid,GABA)。[方法]构建表达谷氨酸脱羧酶的基因工程菌Escherichia coli p ET-GAD,对催化工艺进行初步优化,实现高效催化L-谷氨酸脱羧反应合成GABA。[结果]在谷氨酸脱羧酶的表达过程中,维生素B6盐酸吡哆醇(PN)可以替代5-磷酸吡哆醛(PLP)作为辅酶补给,提高工程菌E. coli p ET-GAD的催化活力。在50 m L反应体系中,重组细胞浓度为8 mg/m L,底物浓度为200 mmol/L,在35℃、p H 4. 4条件下反应2 h,L-谷氨酸的转化率 98%。为了提高GABA的生产效率,采用谷氨酸/谷氨酸钠分批补料方式控制反应过程中的p H值,GABA的最终浓度达到247 g/L。[结论]重组大肠杆菌可以高效催化合成γ-氨基丁酸,为基因工程菌工业化制备GABA提供实验依据。     

抑郁症发生中γ-氨基丁酸与其它相关递质的关系

γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid,GABA)是哺乳动物中枢神经系统中主要的抑制性神经递质,与焦虑、抑郁、精神分裂等多种神经和精神疾病有关。近年来,越来越多的研究提示,抑郁症的发生与中枢GABA功能缺陷密切相关。但目前基于单胺类递质失调及谷氨酸能神经的研究较多,而对GABA的研究相对较少且比较分散。本文主要通过介绍GABA受体及其作用,以及GABA与5-羟色胺(5-hydroxytryptamine,5-HT)、多巴胺(dopamine,DA)和谷氨酸(glutamic acid,Glu)的相互作用,讨论GABA与抑郁症发生的关系,以期为抑郁症的发生机制与治疗的深入研究提供思路。     

γ-氨基丁酸的神经药理

早在1883年 Schotten 合成了一个化合物,分子式为 C_4H_9O_2N,称之为哌啶酸(piperidins(?)ure)。1889年 Gabriel 合成了γ-氨基丁酸(以下简称 GABA)。不久即证明 GABA 与哌啶酸即同一物质。1910年 Ackermann 和 Kutschert 从腐败的动物组织中分离出 GABA。后来 Abderhaldent 从葡萄球菌和酵母的腐败混合物中分离出 GABA。近来证明在许多种微生物和酵母以及植物中均有 GABA 存在。1950年 Roberts     

谷氨酸棒杆菌S9114摇瓶发酵产γ-氨基丁酸的研究

为实现谷氨酸棒杆菌工业化生产γ-氨基丁酸(GABA),对L-谷氨酸工业生产菌S9114进行代谢途径改造。通过构建一株工程菌株S9114/p JYW-4-gad B1-gad B2,将来源于短乳杆菌Lb85菌株的谷氨酸脱羧酶编码基因gad B1和gad B2进行共表达,实现发酵72 h后发酵液中GABA含量达到32.8 g/L,GABA糖酸转化率达到47.3%。通过敲除该菌株的谷丙转氨酶编码基因ala T,使工程菌株S9114Δala T/p JYW-4-gad B1-gad B2发酵液中L-丙氨酸浓度降低5.5%,进一步降低了发酵副产物的含量。研究结果为利用谷氨酸棒杆菌实现工业化生产γ-氨基丁酸提供了有价值的参考。     

脑内γ-氨基丁酸能神经及其功能

γ-氨基丁酸(GABA)是脊椎动物中枢神经系统中一种主要的抑制性神经介质。脑内1/3的突触以它为递质。它也是三羧酸循环中“GABA环路”的产物,在体内作为供能物质参与能量代谢。作为神经递质的GABA可在神经末梢合成,约占脑内GABA全部含量的25～30%。同其它神经介质相比,脑内GABA的含量是很高的,其浓度以微克分子/克(脑组织)计算。GABA的结构简单,但功能复杂。关于GABA能神经元的分布、功能特性、受体分类以及与安定受体的关系等方面近年来作了大量的研究。一、GABA能神经元近几年由于方法学上的改进,人们对GABA能神经元有了更多的认识。例如,Robert     

γ-氨基丁酸在植物抗逆生理及调控中的作用

γ-氨基丁酸(GABA)是一种非蛋白质氨基酸,广泛存在于生物体中.GABA已经在多种植物体中被发现,但是它在植物体中的生理作用还不十分清楚.对γ-氨基丁酸在高等植物体中的合成、代谢途径、逆境条件下GABA在植物体中起的作用以及对植物的生长发育、氮代谢以及信号调控作用等生理过程的影响进行了综合评述,为GABA在植物体中进一步研究提供理论依据.     

苏云金芽胞杆菌γ-氨基丁酸代谢途径相关功能基因的克隆、表达及同源性分析

γ-氨基丁酸代谢旁路作为三羧酸循环的一个分支,在真核、原核生物中广泛存在。在这条代谢途径中,涉及γ-氨基丁酸分解代谢的主要有两种酶:一种是γ-氨基丁酸转氨酶,能将γ-氨基丁酸转变成琥珀酸半醛;另一种是琥珀酸半醛脱氢酶,该酶能将琥珀酸半醛氧化形成琥珀酸,后者进入三羧酸循环。从国内分离得到的苏云金芽胞杆菌G03菌株中克隆了gabT和gabD基因。其中gabT基因含有1440bp,编码一个大小为52.6kD的蛋白质,而gabD基因大小为1449bp,编码一个52.2kD的蛋白质。这两个基因都分别在大肠杆菌中进行了表达和纯化。通过酶活测定结果表明,GabT和GabD蛋白分别呈现出γ-氨基丁酸转氨酶和琥珀酸半醛脱氢酶的活性。氨基酸序列同源性比对分析发现,这两个蛋白质在蜡样芽胞杆菌群(B.cereus group)中具有较高的相似性,而与枯草芽胞杆菌的相似性较低则分别为58%、51%。为进一步深入研究γ-氨基丁酸代谢旁路在苏云金芽胞杆菌中的生物学功能及其转录调控机制奠定了基础。     

γ-氨基丁酸代谢旁路在植物响应逆境胁迫中的作用机制研究

γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid,GABA)是普遍存在于生物体内的一类四碳非蛋白质氨基酸,其合成与代谢主要是通过三羧酸循环的一个旁路,即γ-氨基丁酸旁路(GABA-shunt)进行的,其生物学功能十分广泛,主要参与植物的生长发育、碳/氮源营养平衡、逆境胁迫响应和信号传递等一系列重要生命活动。本文从生理生化、分子水平简要介绍植物γ-氨基丁酸代谢旁路在逆境胁迫响应中的作用机制及生物学功能的研究进展。     

γ-氨基丁酸的发现史

γ-氨基丁酸(GABA)被鉴别为抑制性神经递质的事实启示人们:一些简单的氨基酸分子可以在中枢信息传递中起重要作用。本文仅就GABA 的发现、被确认是哺乳动物中枢神经递质的过程作一简介。一、哺乳动物中枢GABA 的发现GABA 作为一种化学物质来说,早在1883年已被人工合成。其后又做过一些在真菌、细菌和植物中代谢的研究。直到1950年,Roberts 和Awapara 各自发现了GABA 存在     

γ-氨基丁酸的生产和功能

<正> γ-氨基丁酸(Acidum r-Aminobutyricum简称GABA),商品名称为r-氨酪酸。临床上用于防治各种类型的肝昏迷。亦可用作尿毒定、催眠药及煤气中毒听致昏睡的苏醒剂,脑血管障碍所致的偏瘫、记忆力障碍和言语障碍等亦可试用。一γ-氨基丁酸的生产γ-氨基丁酸在植物和细菌中广为分布。国内外通常采用合成工艺路线进行生产:     

昆虫γ-氨基丁酸受体研究现状

γ-氨基丁酸(gamma-aminobutyric acid,GABA)是脊椎动物和无脊椎动物体内重要的抑制性神经递质,其作用是引起神经传递的抑制,造成突触后膜的超极化,因而抑制动作电位的产生。占领GABA受体或破坏GABA受体的作用即能影响动物(昆虫)正常的突触传递,造成神经功能失常,从而引起死亡。基于此开发的杀虫剂主要有环戊二烯类,阿维菌素类等。近年GABA受体基因及其表达的研究,已为不同的种属GABA受体的亚基组成、生理功能及其对很多杀虫剂药物反应的多样性提供了令人信服的依据。     

富含γ-氨基丁酸食品的研究进展

γ-氨基丁酸(gamma-aminobutyric acid,GABA)是哺乳动物中枢神经系统主要的抑制性神经递质,并具有调节血压与心率、调节情绪、抗焦虑、抗抑郁、抗肿瘤、保肝护肾、调节激素分泌等生理功能。目前主要通过厌氧等技术处理植物原料、微生物发酵以及外源添加的方式加工富含GABA的食品,涉及富含GABA的茶叶、粮食、豆类制品、乳制品、糖果、饮料等食品的研究、专利及部分产品,但产品较少,今后需加强产业化。     

重组谷氨酸脱羧酶制备γ-氨基丁酸的工艺条件优化

谷氨酸脱羧酶,一种磷酸吡哆醛(PLP)依赖性酶,能专一、不可逆地催化L-谷氨酸脱羧得到γ-氨基丁酸(GABA)。构建了产Lactobacillus brevis WJH3谷氨酸脱羧酶重组大肠杆菌E.coli BL21(DE3)/p ET-24a-gad,以此作为菌种进行摇瓶发酵诱导培养,发酵过程中一次性添加0.05 mmol/L PLP培养24 h,破壁上清酶活达81.7 U/m L,是不添加PLP对照酶活的1.8倍。对酶转化L-谷氨酸钠生成GABA反应条件进行了优化,结果表明,在转化体系不添加PLP的情况下,底物谷氨酸钠浓度为250 g/L,反应初始p H5.0,温度37℃,加酶量60 U/g底物,转速200 r/min,在此条件下反应18 h,GABA转化率达到100%,为γ-氨基丁酸的工业化生产奠定基础。     

γ-氨基丁酸对低氧胁迫下甜瓜幼苗多胺代谢的影响

以‘西域一号’甜瓜为试验材料,采用营养液水培法,研究了低氧胁迫下外源添加γ-氨基丁酸(GABA)对甜瓜幼苗多胺代谢的影响.结果表明:与通气对照相比,低氧胁迫处理的甜瓜幼苗谷氨酸脱羧酶(GAD)活性和GABA含量显著提高,同时多胺合成酶活性提高诱导多胺含量显著增加,但二胺氧化酶(DAO)和多胺氧化酶(PAO)活性也显著提高;根系精氨酸脱羧酶(ADC)活性提高幅度较大,导致根系游离态腐胺含量较高,而叶片乌氨酸脱羧酶(ODC)和S-腺苷甲硫氨酸脱羧酶(SAMDC)活性提高幅度较大,导致叶片游离态亚精胺(Spd)含量较高;根系游离态DAO和PAO活性显著低于叶片,其细胞壁结合态PAO活性显著高于叶片.与低氧胁迫处理相比,低氧胁迫下外源添加GABA处理的甜瓜幼苗叶片和根系中GABA和谷氨酸含量均显著提高,而GAD活性显著降低;精氨酸、鸟氨酸、甲硫氨酸含量的提高促使多胺合成酶活性显著提高,从而诱导多胺含量显著增加,DAO和PAO活性显著降低.