生物转化-从全细胞催化到代谢工程

与传统的化学合成方法相比,利用生物的手段转化生产活性化合物及其衍生物无疑具有更大的吸引力。随着用于生物转化微生物种类的增多,生物转化的应用领域不断得到扩大。生物转化的发展经历了野生型全细胞催化,基因工程微生物全细胞反应,以及利用系统分析和代谢工程进行全局性调控等几个阶段。以下对这一发展趋势及相关研究的最新进展作一简要综述。     

光谱和微量热法分析柑橘苷与BSA分子间作用及构建其理论模型

光谱和微量热法分析柑橘苷(naringin,NAR)与牛血清白蛋白（bovine serum albumin, BSA）分子间作用,构建NAR与BSA分子间作用的理论模型。采用紫外-荧光光谱法解析Fōrster方程求得NAR与BSA分子间作用及分子间作用的临界距离r,等温滴定微量热技术测定NAR与BSA分子间作用的积分量热曲线,获得Δ H并通过Gibbs-Helmholtz方程获取Δ S和Δ G。基于光谱和微量热辅助分析,构建NAR与BSA分子间作用的理论模型。结果表明,光谱法测出NAR与BSA发生分子间作用,NAR与BSA分子间作用的临界距离为2.06 nm,表明NAR与BSA分子间作用为短程分子间作用。微量热法成功测定出NAR与BSA分子间的热力学参数Δ H<0,Δ S>0,Δ G<0,说明NAR与BSA分子间作用是自发进行的放热相互作用。依据Ross理论分析NAR与BSA分子间作用力主要是疏水作用力和静电作用力。模型构建结果说明,NAR与BSA分子间作用主要发生在BSA的domain IIA区域,NAR与BSA分子间作用力主要是静电作用力,兼有范德华作用力和氢键。实验与理论模型构建结果基本一致。本研究工作可为深入了解蛋白质与大分子化合物间的作用以及研究微观药理学机制提供有益的参考。     

香蒲水浸提液对铜绿微囊藻的化感作用

通过液液萃取、薄层层析分离出香蒲叶浸提液中化感活性最高的组分,利用气质联用(GC-MS)技术对其化感物质进行分离与结构鉴定来探究香蒲(Typha orientalis)不同组织部位浸提液对铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)的化感作用及其作用机理。结果表明:香蒲不同部位对铜绿微囊藻的抑制作用强弱不同,抑制活性为叶浸提液根浸提液蒲黄浸提液,其中叶浸提液最高抑制率72.35%;香蒲叶浸提液对铜绿微囊藻的化感作用表现出低浓度(≤5 g·L-1)促进、高浓度(≥10 g·L-1)抑制现象(低促高抑效应),铜绿微囊藻细胞内叶绿素a含量下降,细胞膜透性增大,SOD活性和MDA含量均呈现先增加后下降的趋势;GC-MS结构表征结果表现为香蒲叶中主要化感物质为酚酸、脂肪酸、酯、酮和酰胺类等物质。该结果为香蒲应用于爆发水华的水生态系统治理提供了一定的理论指导意义。     

培养的人主动脉平滑肌细胞合成的蛋白聚糖的生化分析

人胎儿主动脉平滑肌细胞(SMC_8)体外培养的第4(T_4)及第10(T_(10))代细胞在含[~(35)S]-硫酸钠的培养液中培养以标记蛋白聚糖(PG)。培养液及细胞层的4mol/L盐酸胍提取液中的PG_8用DEAE-Sephacel离子交换及凝胶过滤柱层析纯化。两代(T_4及T_(10))培养液中均含有一种分子较大及大小类似的硫酸软骨素-PG(CS-PG,在Sepharose CL-4B柱的排阻部位洗脱),其相对含量在T_4为20.8％,T_(10)为12.9％,另外尚均含有一种分子较小及大小类似的硫酸皮肤素-硫酸软骨素-PG(DS-CS-PG,Kd=0.27-0.33,Sepharose CL-4B),其相对含量在T_4为72.7％,T_(10)为81.5％。两代细胞层中除有一种与培养液中大小类似的CS-PG外(其相对含量在T_4为21.7％,T_(10)为10.2％),尚均含有一种分子较小(小于培养液中者)的DS-CS-PG(Kd=0.53,Sepharose CL-4B),其相对含量在T_4为57.4％,T_(10)为75.0％。另外,两代培养液及细胞层中均含有硫酸乙酰肝素-PG(HS-PG),在T_4及T_(10)培养液中分别为6.5％及5.6％;而在细胞层中则分别为20.9％及14.8％。T_(10)的培养液及细胞层中DS-CS-PG的[~(35)S]参入量均高于T_4者;而CS-PG及HS-PG则相反。T_(10)除有PG合成变化外尚有其他衰老迹象(如脂质堆积等),故SMC_8的老化可能与动脉粥样硬化病变形成有关。     

人朊病毒蛋白及其突变体的溶剂可及性和模拟分析

朊病毒是一种全新类型的致病因子,以一种全新的致病机制造成许多神经退化性疾病.它的致病性主要由于PrPC向PrPSc构象转变而造成.为了探讨PrPC向PrPSc转变过程中PrP分子构象变化的机制, 我们计算分析了人天然PrP分子及不同的单残基突变体(如M166V,S170N,E200K和R220K)的氨基酸残基溶剂可及性, 并对天然PrP分子及其突变体进行了结构重叠模拟和RMS偏量分析.结果表明由于166位等单个残基的突变, 造成PrP突变体与天然蛋白的局部结构出现较大差别, 使得部分残基的溶剂可及表面积发生了较大变化, 并且部分残基改变了它们的位置, 同时也影响蛋白质表面的电荷分布, 这些改变是为了更好地适应次级相互作用的局部环境.分析表明PrP与一般球蛋白在性质上有一定的差异, 说明PrP分子并不是一种稳定的球蛋白结构, 只是一种折叠中间物.     

血清白蛋白与酪胺分子的体外相互作用分析

利用毛细管电泳 (capillary electrophoresis, CE)建立牛血清白蛋白(bovine serum albumin, BSA)-酪胺(tyramine, TA)分子作用机制的分析方法,构建TA-BSA相互作用模型,并研究其相互作用机理. 生理条件下,采用HD法(Hummel-Dreyer, HD),前沿分析法(frontal analysis, FA)和空峰法(vacant peak, VP)研究TA与BSA的结合机制,构建TA-BSA理论模型,获取TA和BSA相互作用参数,分析理论模型的适用度. 通过分子模拟,构建TA与BSA的结合模型,考察TA的BSA结合机制. 结果表明,HD法和VP法均适用于分析TA-BSA体系的相互作用,VP法最优. 模型适用度分析得出双对数方程最适合模拟TA-BSA相互作用,TA与BSA结合强度较弱,且只有单一类型的结合位点. 构建的TA与BSA结合模型表明,TA与BSA的相互作用力主要是氢键和范德华力,兼有疏水作用力. 本文结果可为分析生物胺-蛋白质分子作用机制研究提供有意义的参考.     

香草酸与多酚氧化酶相互作用机制研究及新型指纹谱构建

生物大分子与小分子之间的相互作用机制研究是当今各个学科领域的前沿和热点,不仅有利于进一步认识大分子的结构和功能,还能进一步获得检测生物大分子或小分子的新途径．本研究将中药材特征指纹图谱应用于植物多酚氧化酶(polyphenol oxidase, PPO)与植物体内活性成分香草酸(vanillic acid, VA)的具体相互作用机制的研究,采用光谱实验法结合分子模拟技术,分析VA与PPO的相互作用机制,并构建其三维相互作用指纹谱．光谱实验结果显示,VA增强了PPO的荧光强度. 维持VA-PPO体系的相互作用力主要为疏水作用,VA与PPO的结合距离r值为2.48 nm,发生了非辐射能量转移．由光谱实验数据构建的λ-UV-F新型指纹图谱,系统地反映了活性分子VA与PPO之间相互作用特征．分子模拟结果精确显示了VA与PPO的结合位域与结合作用力,表明维持VA与PPO的相互作用力主要为疏水作用和氢键(位于氨基酸残基 Met258, His88, His109, His240, His244和His274位)．计算机模拟与光谱学实验结果一致,并成功构建了VA-PPO相互作用特征关系的新型指纹图谱．     

GA20x8基因过量表达诱导蓝光下拟南芥光形态建成

检测不同光照强度蓝光下,过量表达GA20x8基因的转基因植株光形态建成表型的结果表明,突变体比各自的母本的下胚轴短,茎尖角度和子叶张开度较大,花青素和叶绿素的含量较高,并且其差异与GA20x8基因的表达量呈正相关。RT—PCR检测光调节基因表达水平的结果显示,暗培养条件下其突变体幼苗中的水平比各自的母本高,蓝光下35S：：GFP—GA20x8-1,35S：：GFP—GA20x8—8与母本col-4之间差异不明显,但scc7-D中的水平比母本crylcry2高。这似乎说明,GA20x8基因过量表达可诱导蓝光下拟南芥幼苗光形态建成。