杜氏盐藻渗透调节过程中的甘油代谢途径

杜氏盐藻在适应外界盐浓度变化的过程中,甘油是其主要的渗透调节物质。低渗处理提高藻细胞的呼吸速率６０％以上;高渗处理对呼吸无明显影响,但大大刺激光合放氧速率。呼吸链的细胞色素电子传递链抑制剂ＫＣＮ和交替氧化酶抑制剂ＳＨＡＭ对杜氏藻渗透调节过程的呼吸,胞内甘油、ＡＴＰ、淀粉含量的变化有不同的抑制效果。低渗情况下,胞内甘油转化为淀粉,所需能量由正常呼吸链和交替氧化酶途径同时提供;高渗情况下,淀粉则降解为     

甘油代谢对杜氏盐藻盐耐受性的调节

杜氏盐藻是迄今发现的世界上最耐盐的单细胞真核生物,能在0.05 mol/L至饱和NaCl浓度下正常生长,因此其耐盐机制倍受人们关注。研究发现,杜氏盐藻盐耐受性与甘油代谢密切相关。为此,我们综述其耐盐机制、甘油代谢调控、甘油代谢与盐耐受性关联性、甘油代谢重要酶的分子生物学研究等进展,希望对深入研究植物耐盐机制、培育耐盐作物新品种及开发甘油等高附加值次生代谢产物等研究提供有益帮助。     

二羟丙酮还原酶在杜氏盐藻渗透调节过程中的特性

从杜氏盐藻分离得到的二羟丙酮还原酶能专一性地催化二羟丙酮和甘油之间的可逆反应。酶催化二羟丙酮还原及甘油氧化的最适 PH分别为7.5和9.0;藻细胞经高渗处理,其甘油含量增加,酶催化甘油合成的活性比处理前提高120％,且大于其催化甘油转化的活性;藻细胞经低渗处理,其甘油含量减少,酶催化甘油转化的速率比处理前提高32％,暗示二羟丙酮还原酶在杜氏盐藻渗透调节过程中是甘油合成或转化的一个关键酶。     

杜氏盐藻质膜ATPase在渗透调节中的可能作用

杜氏盐藻是一种以甘油为渗透调节物质的单细胞海藻,能够在0.08～5.0mol/L NaGl的培养液中生长。当外界NaGl浓度从0.5mol/L上升到4.0mol/L时,藻细胞内的Na~+和K~+含量变化不大,甘油含量则从6.20Pg/cell上升到51.50pg/cell。当藻细胞承受2.0mol/L到3.0mol/L NaCl的高渗胁迫时,能通过增加细胞内甘油含量来恢复原有形态;同时,藻细胞的H~+分泌增加,ATP含量下降;20μmol/L Na_3VO_4抑制了这些变化。KGN处理虽降低藻细胞内的ATP含量,却增加K~+外流和Na~+内渗。     

甘油对杜氏盐藻电击转化的影响

通过在HEPES电击缓冲液中添加不同浓度的甘油,讨论了甘油对电转前细胞存活率的影响;通过在盐藻培养基中添加不同浓度的甘油,讨论了甘油对盐藻细胞生长的影响;使用含有不同浓度甘油的HEPES缓冲液介导质粒载体转入盐藻细胞,比较了甘油对于转化率的影响。实验结果表明,在电击缓冲液中添加0.5mol/L甘油能有效提高细胞存活率,促进转化细胞恢复生长,从而获得最佳转化效果。因此,0.5mol/L甘油可作为杜氏盐藻电击转化过程中一种良好的稳渗剂。     

杜氏盐藻(Dunalielle salina)盐适应相关蛋白

观察不同盐浓度培养液中生长的杜氏盐藻可溶性蛋白SDS-PAG图谱,发现高盐与低盐相比,其51kD和63kD蛋白含量高,而23kD的蛋白含量则低。高渗骤变后,51kD蛋白的含量减少,而23kD蛋白的含量增加两倍或两倍以上,骤变23h后含量增加已非常明显;低渗骤变后24h,51kD和23kD蛋白的含量变化不明显。另外,有一分子量约为26kD的蛋白在高盐下易降解。分析了这些蛋白与社氏盐藻渗透调节的可能关系。     

盐生杜氏藻甘油-3-磷酸脱氢酶的分离纯化及其特性的研究

利用ＰＥＧ分级,ＤＥＡＥ离子交换层析,ＢｌｕｅＳｅｐｈａｒｏｓｅ拟亲和层析,ＭｏｎｏＱ离子交换层析等手段,分离纯化盐生杜氏藻（Ｄｕｎａｌｉｅｌａｓａｌｉｎａ（Ｄｕｎａｌ）Ｔｅｏｄ．）甘油三磷酸（Ｇ３Ｐ）脱氢酶（ＥＣ１．１．１．８）,得到比活为１２．６Ｕ／ｍｇ的电泳纯的酶,并对此酶的生化特性进行了研究。４％～２０％非变性聚丙烯酰胺梯度凝胶电泳测得全酶分子量约为２７０ｋＤ,ＳＤＳＰＡＧＥ表明该酶只有一种分子量约为６５ｋＤ的亚基,据此推测该酶应为同四聚体。酶催化磷酸二羟丙酮（ＤＨＡＰ）还原的最适ｐＨ值为７．５,催化Ｇ３Ｐ脱氢的最适ｐＨ值为１０。该酶对４个底物还原型辅酶Ⅰ（ＮＡＤＨ）,二磷酸吡啶核苷酸（ＤＨＡＰ）,辅酶Ⅰ（ＮＡＤ）,Ｇ３Ｐ的表观Ｋｍ值分别为６３μｍｏｌ／Ｌ,２７２μｍｏｌ／Ｌ,１．５３ｍｍｏｌ／Ｌ,６．５２ｍｍｏｌ／Ｌ。该酶在保存过程中易失活。ＮＡＤＨ能降低酶失活的速度,而ＮＡＤ则不然。低浓度ＮａＣｌ对酶略有保护作用,但高浓度ＮａＣｌ加快酶的失活,且浓度越高效应越明显。     

渗透胁迫对杜氏盐藻胞内甘油含量及相关酶活性影响

杜氏盐藻（Dunaliella salina）是一种抗渗透能力强的单细胞绿藻,甘油在其渗透调节过程中发挥重要作用。本实验对5种不同NaCl浓度条件下,盐藻的生长、细胞内甘油含量及甘油代谢相关酶的活性变化进行了测定。结果表明,NaCl浓度过高或过低均影响盐藻的生长;高渗胁迫条件下甘油含量迅速增加,3-磷酸甘油磷酸酶的活性和二羟丙酮还原酶催化二羟丙酮转化为甘油的活性明显增加;而低渗胁迫条件下的甘油含量会迅速降低,3-磷酸甘油磷酸酶的活性丧失,二羟丙酮还原酶催化甘油转化为二羟丙酮的活性增加。基于此实验结果,我们对盐藻渗透胁迫条件下细胞内的甘油代谢过程与其抗渗透胁迫能力的相关性进行了探讨。     

杜氏盐藻细胞质膜氧化还原系统

杜氏盐藻细胞质膜具有氧化ＮＡＤ（Ｐ）Ｈ、还原Ｆｅ（ＣＮ）和Ｏ２的氧化还原系统。当Ｆｅ（ＣＮ）浓度为０．６ｍｍｏｌ／Ｌ时,氧化ＮＡＤＨ的Ｋｍ为９６μｍｏｌ／Ｌ,Ｔｍａｘ为１５９ｎｍｏｌ１０－８ｃｅｌｌｓｍｉｎ－１,最适ｐＨ为８．５。ＴｒｉｔｏｎＸ－１００可促进ＮＡＤＨ和Ｆｅ（ＣＮ）的氧化还原活性。ＮＡＤＨ能促进藻细胞的氧吸收,最适ＰＨ为８．５。在无外源电子供体存在时,细胞质电子供体提供的电子使Ｆｅ（ＣＮ）还原。培养液ＰＨ影响正常呼吸链、交替氧化酶途径和质膜电子传递链的耗氧比例;当有外源ＮＡＤＨ存在时,ＳＨＡＭ明显促进细胞的氧吸收,并且质膜电子传递链的耗氧比例增加。     

Functional Properties of Lactate Dehydrogenase from Dunaliella salina and Its Role in Glycerol Synthesis

The dependence of the catalytic properties of lactate dehydrogenase (LDH, EC 1.1.1.27) from a halophilic alga Dunaliella salina, a glycophilic alga Chlamydomonas reinhardtii, and from porcine muscle on glycerol concentration, medium pH, and temperature was investigated. Several chemical properties of the enzyme from D. salina differentiated it from the LDH preparation obtained from C. reinhardtii and any homologous enzymes of plant, animal, and bacterial origin. (1) V _max of pyruvate reduction manifested low sensitivity to the major intracellular osmolyte, glycerol. (2) The affinity of LDH for its coenzyme NADH dropped in the physiological pH region of 6–8. Above pH 8, NADH virtually did not bind to LDH, while the enzyme affinity for pyruvate did not change considerably. (3) The enzyme thermostability was extremely low: LDH was completely inactivated at room temperature within 30 min. The optimum temperature for pyruvate reduction (32°C) was considerably lower than with the enzyme preparations from C. reinhardtii (52°C) and porcine muscle (61°C). (4) NADH greatly stabilized LDH: the ratio of LDH inactivation constants in the absence of the coenzyme and after NADH addition at the optimum temperature in the preparation from D. salina exceeded the corresponding indices of LDH preparations from C. reinhardtii twelve times and from porcine muscle eight times. The authors believe that these LDH properties match the specific metabolism of D. salina which is set at rapid glycerol synthesis under hyperosmotic stress conditions. The increase of cytoplasmic pH value produced in D. salina by the hyperosmotic shock can switch off the terminal reaction of the glycolytic pathway and thus provide for the most efficient utilization of NADH in the cycle of glycerol synthesis. As LDH is destabilized in the absence of NADH, this reaction is also switched off. In the course of alga adaptation to the hyperosmotic shock, glycerol accumulation and the neutralization of intracellular pH stabilize LDH, thus creating the conditions for restoring the complete glycolytic cycle.     

绿藻Dunaliella salina钙依赖蛋白激酶的特征(英文)

通过凝胶过滤从绿藻Dunaliella salina中分离出一种新类型的钙依赖但非钙调素、磷脂依赖的蛋白激酶,用凝胶过滤法测得此酶的天然分子量为52kD。该酶的活性既依赖于Ca~(2 )也需要Mg~(2 ),最适浓度为4mmol/L。NaCl和KCl对酶活性具抑制作用。蛋白酶抑制剂K-252a和staurosporine可抑制该酶活性,但半抑制浓度 (IC_(50))远高于对蛋白激酶C(PKC)。当PKC专一性抑制剂sphingosine浓度高达800μmol/L时,对该酶只表现微弱的抑制效应。碱性的组蛋白H1为所测定的蛋白质底物中最适的底物,而酸性的酪蛋白不被磷酸化。磷酸化氨基酸残基分析表明,该酶属丝氨酸/苏氨酸型蛋白激酶。