甲硫氨酸γ-裂解酶基因在大肠杆菌中的高效表达和活性

【背景】为了开发海洋蕴藏的新型微生物资源,本研究团队采用不依赖培养的宏基因组技术,构建了深海宏基因组文库,并对其中的重要基因进行后续研究。【目的】使用来自深海宏基因组文库中的甲硫氨酸γ-裂解酶基因(mgl)在大肠杆菌中高效表达并对其活性进行检测。【方法】将mgl基因克隆到表达载体pET-28a(+)并转化大肠杆菌BL21(DE3),经异丙基-β-D-硫代半乳糖苷(IPTG)诱导,并对表达条件进行优化,获得甲硫氨酸γ-裂解酶(Methionine-lyase,r MGL)的大量表达。亲和层析纯化重组蛋白后对酶的活性进行研究。【结果】亲和纯化后获得大量表达蛋白r MGL,大小与预测的46 kD相符合,并具有很高的裂解L-甲硫氨酸的活性。r MGL能催化L-甲硫氨酸和DL-同型半胱氨酸的裂解,但几乎不作用于L-半胱氨酸和L-胱氨酸,其中对DL-同型半胱氨酸的催化效率比对L-甲硫氨酸的催化效率高,相对活性约为对L-甲硫氨酸催化效率的1.4倍。【结论】来自深海宏基因组文库中的mgl基因能够利用p ET-28a(+)/BL21(DE3)高效表达r MGL。     

L-蛋氨酸γ-裂解酶的研究进展

L-蛋氨酸γ-裂解酶是一种磷酸吡哆醛依赖型多功能酶,属于γ-蛋白家族.它能催化L-蛋氨酸及同型半胱氨酸的α,γ-裂解反应,被应用于肿瘤治疗及同型半胱氨酸血症的诊断.综述了蛋氨酸γ-裂解酶的来源,酶学性质,基因克隆与表达,酶的空间结构、活性位点及其应用,并对其在制备及应用中存在的问题和前景作了分析与展望.     

DNA甲基化及其对植物发育的调控

DNA甲基化属于一种表观遗传修饰,主要发生在CpG双核苷酸序列中的胞嘧啶上,是在DNA甲基转移酶催化下,以S-腺苷甲硫氨酸为甲基供体,将甲基转移到胞嘧啶上,生成5-甲基胞嘧啶的一种反应。DNA甲基化在植物生长过程中具有极其重要的作用。综述了植物DNA甲基化的特征、调控机制,及其对植物基因表达影响的研究进展。     

微生物来源的果胶相关裂解酶的研究进展

果胶是一种广泛存在于高等植物细胞壁中的大分子杂多糖,它主要由D-半乳糖醛酸、鼠李糖和阿拉伯糖等结构单元组成,在食品、化妆品和医药等领域用途较广。果胶裂解酶和果胶酸裂解酶同属于多糖裂解酶家族,都能利用反式消除裂解果胶分子骨架D-半乳糖醛酸间的α-1,4-糖苷键保护果汁特定香味的酯基团不发生改变,还不产生高毒性的甲醇。因此,这些裂解酶在果汁提取、苎麻脱胶和废水处理等工业领域具有广阔的应用前景。果胶底物的复杂结构导致了果胶酶的分类标准不一。本文从果胶底物的结构和特性,相关裂解酶的来源、序列分析、作用模式、三维结构及催化机制等方面进行综述,提高人们对微生物来源的果胶裂解酶和果胶酸裂解酶的系统认知。     

谷氨酸脱羧酶结构及催化机制的研究概述

谷氨酸脱羧酶(glutamate decarboxylase,GAD)是一种磷酸吡哆醛(pyridoxal-5′-phosphate,PLP)依赖性酶,广泛存在于自然界的动植物和微生物中,在酸性环境下发生结构变化,不可逆地催化L-谷氨酸或谷氨酸盐α-脱羧生成γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid,GABA)。γ-氨基丁酸在人体中作为一种抑制性神经递质,具有重要的生理功能,可以被广泛应用于食品和制药工业中。本文就谷氨酸脱羧酶结构及催化机制的研究进展进行概述。     

同型半胱氨酸与年龄相关性疾病

同型半胱氨酸是甲硫氨酸循环中重要的中间产物,在体内参与甲基化反应而发挥重要的生理作用。许多因素影响血循环同型半胱氨酸水平。已有研究表明,血浆同型半胱氨酸浓度升高增加多种老年性疾病的发病风险,如心血管疾病、痴呆、骨折等,氧化应激是其目前公认的致病机制之一。本文综述了同型半胱氨酸与心血管疾病、认知功能障碍或痴呆、骨质疏松性骨折的相关性及其致病机制。     

血红素氧合酶-1 与肺纤维化

血红素氧合酶-1(Hene Oxygenase-1)是一种氧化应激反应蛋白,广泛存在全身各组织器官。HO-1及催化产物组成了重要的内源性保护系统,具有调控炎症、抗氧化损伤及抗细胞凋亡等作用,对于组织器官具有保护作用。肺纤维化发病机制复杂,氧化应激是肺纤维化的致病机制之一。HO-1是一种重要的抗氧化剂,其通过多种途径参与致病,在肺纤维化致病过程中发挥重要作用。     

γ干扰素抗衣原体感染作用的研究进展

衣原体为专性胞内寄生菌,具有广泛致病谱,是重要的致病菌。γ干扰素在抗衣原体感染中起重要作用,其介导的抗衣原体感染效应机制包括耗竭色氨酸、诱导铁缺失途径以及激活一氧化氮合酶等;但衣原体也有其自身特有的避免γ干扰素干扰的免疫逃避机制。本文综述γ干扰素抗衣原体感染作用机制的研究现状。     

血红素氧合酶-1与肺纤维化

血红素氧合酶-1（Hene Oxygenase-1）是一种氧化应激反应蛋白,广泛存在全身各组织器官。HO-1及催化产物组成了重要的内源性保护系统,具有调控炎症、抗氧化损伤及抗细胞凋亡等作用,对于组织器官具有保护作用。肺纤维化发病机制复杂,氧化应激是肺纤维化的致病机制之一。HO-1是一种重要的抗氧化剂,其通过多种途径参与致病,在肺纤维化致病过程中发挥重要作用。     

DNA聚合酶IV：抗细菌的潜在药靶

病原微生物及其耐药性是全球公共卫生的重要问题。众多人兽共患病原菌可通过食品产业链传播给人,同时耐药性使得感染更难治疗,增加了疾病传播和死亡的风险。从分子水平上研究病原体的变异规律、毒力及其致病机制有助于寻找新的药物靶点、研制新的药物。DNA聚合酶IV(polymerase IV,Pol IV)是γ家族聚合酶中的重要成员,广泛分布在原核生物、真核生物和古细菌3个生命域。Pol IV具有跨损伤DNA合成的能力,不仅在SOS反应(SOS response)和RpoS调控下响应DNA损伤,还参与细菌抗生素抗性及适应性的获得,在细菌中发挥着至关重要的作用。本文综述了近年来细菌Pol IV相关研究,回顾了其遗传特征、结构特征、表达调控及对细菌适应性的影响,并且讨论了Pol IV作为潜在药物靶点的可行性。     

腺苷甲硫氨酸合成酶的基因及结构研究进展

腺苷甲硫氨酸合成酶催化ATP和L-甲硫氨酸合成腺苷甲硫氨酸,在不同生物体和不同组织中腺苷甲硫氨酸合成酶的存在形式和编码酶的基因都有差别,本文综述了不同生物的腺苷甲硫氨酸合成酶的基因、酶结构、酶反应动力学及应用前景。     

甲基-辅酶M还原酶结构、功能及催化机制研究进展

产甲烷古菌是目前发现唯一能产生甲烷气体的微生物,也是自然界中生物甲烷的主要贡献者。甲基-辅酶M还原酶(Methyl-coenzyme M reductase,Mcr)负责产甲烷代谢中最后一步甲烷的生成与甲烷氧化代谢中第一步甲烷的激活反应。该酶的基因高度保守,被广泛应用于古菌的鉴定与系统发育研究。其特殊的辅因子F430及催化碳氢(C-H)键裂解的酶学机制也一直备受关注。近年来,在高分辨率蛋白结构和反应过渡态结构方面的重要突破有效地推动了Mcr结构与功能的研究。特别是最新发现的激活非甲烷烷烃厌氧降解的类甲基-辅酶M还原酶(Mcr-like),引起了众多研究者对该类酶激活惰性烷烃分子机制的浓厚兴趣。因此,文中概述了Mcr结构、功能及催化机制的最新研究进展,包括新发现的Mcr-like的研究情况,并展望了Mcr/Mcr-like酶在烷烃厌氧氧化及温室气体控制方面的未来研究方向。     

γ干扰素与自噬在抗沙眼衣原体感染中的作用

沙眼衣原体(Chlamydia trachomatis,Ct)具有广泛致病谱,是引起感染性致盲的首要病因,也是性传播疾病的主要病原体。γ干扰素在抗Ct感染中起重要作用。自噬是维持细胞内环境自稳的一种自我保护机制,与γ干扰素介导的抗Ct感染作用关系密切。就γ干扰素与自噬抗Ct感染的作用进行综述。     

谷氨酰胺转胺酶—理化性质，生产方法及其在食品工业中的应用

谷氨酰胺转胺酶（蛋白质－谷氨酸－γ谷氨酰胺转移酶EC2,3,2,13）催化体外大多数食品蛋白质的交联反应,如：酪蛋白,大豆蛋白,肌球蛋白,肌动蛋白,谷蛋白,禽蛋蛋白等等。通过催化肽键谷酰胺基残基的酰基转移反应,在各种蛋白质分子之间或之内形成ε-（γ-谷胺酰）赖氨酸键,从而改善各种蛋白质的功能性质,如：营养价值,质地结构,口感,贮存期等等。目前,商业化谷氨酰胺转胺酶主要从动物组织中提取,但由于其分离和纯化过程较复杂,且来源稀少,因而价格昂贵,近年来,人们开始转向于研究利用微生物发酵来生产谷氨酰胺转胺酶,并使之应用于食品工业,经过微生物谷氨酸酰胺转胺酶处理后的食品,其功能性质明显改善,本文就谷氨酰胺转胺酶的国内外研究现状作一综述,主要包括理化性质,生产及其应用。     

微生物硫酸酯酶研究进展:来源、催化机制及应用

手性醇是合成医药、农用化学品和其他精细化学品的关键中间体。硫酸酯酶可催化水解硫酸酯键裂解形成无机硫酸盐和相应的仲醇。笔者综述了硫酸酯酶微生物来源、催化反应机制及其应用,也介绍了固定化提高催化稳定性及通过添加金属离子或有机助溶剂提高硫酸酯酶选择性的方法。     

植物乳杆菌CLP0279产低温超氧化物歧化酶发酵条件的优化

正超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase,EC1.15.1.1,简称SOD),是广泛存在于生物体内的酸性金属酶~([1]),能够催化超氧阴离子自由基歧化生成氧和过氧化氢,具有抗炎症、抗辐射、抗衰老等作用~([2-4])。海洋微生物生产的低温SOD具有低温下高活力及高催化效率;温和的热处理即可使酶活     

新型抗抑郁药物分子靶标研究进展

抑郁症是一种严重的精神障碍疾病,其发病机制复杂。近年来随着对抑郁症发病机制的深入研究,发现了一些基于非单胺递质的 新型抗抑郁药物分子靶标。综述N -甲基-D-天冬氨酸（NMDA）受体、促肾上腺皮质激素释放因子（CRF）受体、阿片受体、γ-氨基丁 酸B(GABAB) 受体、乙酰胆碱受体等抗抑郁药物作用的新靶标及其相应分子机制研究进展,为开发高效、安全的抗抑郁症新药提供参考。     

代谢工程改造大肠杆菌一碳模块高效合成L-甲硫氨酸

L-甲硫氨酸又名L-蛋氨酸,是人体必需8种氨基酸之一,在饲料、医药、食品领域具有重要应用。以实验室前期构建的M2(Escherichia coli W3110?IJAHFEBC/PAM)为出发菌株,以模块化代谢工程策略构建了一株L-甲硫氨酸高产菌株。首先通过过表达亚甲基四氢叶酸还原酶(methylenetetrahydrofolate reductase,MetF)和筛选不同来源的丝氨酸羟甲基转移酶(hydroxymethyltransferase,GlyA),增强了一碳模块甲基供体的生成,优化了一碳模块。随后针对一碳模块的前体供应,过表达了胱醚裂解酶(cysteamine lyase,MalY)和半胱氨酸内运基因(fliY),有效地提高了L-高半胱氨酸和L-半胱氨酸的供应。最终摇瓶发酵L-甲硫氨酸的产量由2.8 g/L提高至4.05 g/L,5 L发酵罐中达到18.26 g/L。研究结果表明,一碳模块对L-甲硫氨酸的生物合成具有十分重要的影响,在细胞内通过优化一碳模块,可以实现L-甲硫氨酸的高效生物合成。本研究为进一步提高微生物发酵生产L-甲硫氨酸的水平奠定了基础。     

海洋微生物裂解二甲基巯基丙酸内盐(DMSP)的酶促催化机制

二甲基巯基丙酸内盐(dimethylsulfoniopropionate,DMSP)是全球硫循环和碳循环的重要载体物质。海洋浮游植物、大型藻类和临海被子植物是DMSP的主要生产者。每年DMSP的产量可以达到1×10~9吨。在北大西洋表面的某些区域,DMSP的产量可以达到碳固定总量的10%。微生物介导的DMSP的裂解是全球硫循环和碳循环的重要步骤。目前,8种参与裂解DMSP的DMSP裂解酶已被报道。在已发现的8种DMSP裂解酶中,3种DMSP裂解酶的催化机制得到了研究和阐明。本文根据国内外研究成果,主要对DMSP裂解过程的酶促催化机制的研究进展进行综述,认为在今后工作中需要继续发现新的DMSP裂解酶,并进一步揭示海洋微生物裂解DMSP的分子机制。     

DNA甲基化在植物研究中的应用现状与前景

DNA甲基化是主要发生在CpG双核苷酸序列中的胞嘧啶上的一种表面遗传修饰。它以S-腺苷甲硫氨酸为甲基供体,在DNA甲基酶的催化下,将甲基转移到胞嘧啶上,生成5-甲基胞嘧啶。DNA甲基化在植物的很多生命过程中具有重要的作用。本文就其作用机制、主要研究应用以及未来的前景进行简单阐述,从而为DNA甲基化在植物遗传学研究中的研究提供理论参考。