吡咯喹啉醌合成及生产工艺研究进展

吡咯喹啉醌(pyrroloquinoline quinone, PQQ)是继烟酰胺和核黄素之后发现的第三类氧化还原酶辅因子,普遍存在于生物体中参与呼吸链电子传递,具有促进线粒体产生、清除自由基、增强细胞代谢和预防心肌损伤等生理功能,在医药、食品和农业领域具有广泛的应用前景。微生物发酵法是PQQ生产的主要方式,解析PQQ生物合成途径及其调控机制,通过代谢工程选育短周期、高产量的生产菌是PQQ工业化的研究方向之一。本文综述了PQQ的合成途径、高产菌株选育以及微生物发酵生产与分离纯化的研发工作,为深入阐释PQQ的生物合成机制和工业化生产菌株的选育提供参考。     

2016生物基材料专刊序言

生物基材料,是利用谷物、豆科、秸秆、竹木粉等可再生生物质为原料制造的新型材料和化学品等,包括生物合成、生物加工、生物炼制过程获得的生物醇、有机酸、烷烃、烯烃等基础生物基化学品,也包括生物基塑料、生物基纤维、糖工程产品、生物基橡胶以及生物质热塑性加工得到塑料材料等。生物基材料由于其绿色、环境友好、资源节约等特点,正逐步成为引领当代世界科技创新和经济发展的又一个新的主导产业。本期专刊报道了生物基材料总体发展情况,介绍了生物基纤维、聚羟基烷酸酯、可生物降解地膜、生物基聚酰胺、蛋白医用生物材料、生物基聚氨酯、聚乳酸改性与加工等几个方面行业状况及其研究进展。     

羟基脲诱导前后HEL细胞内GATA转录因子与人β—类珠蛋白基因调控元件的结合模式分析

HEL细胞是一株人红白血病细胞株,其中成年型β-珠蛋白基因不能表达。我们以往的试验证明,羟基脲诱导以后,能使HEL细胞内成年型β-珠蛋白基因表达。本文以此为模型,探索了β-珠蛋白基因在HEL细胞内诱导表达的分子机制。结果表明,羟基脲诱导之后,与人β-珠蛋白基因5’远侧端DNaseⅠ超敏感点2核心DNA序列以及近侧端启动子DNA序列相结合的GATA-1蛋白因子量明显增多,而GATA-2蛋白因子量明显减少。结果显示,GATA蛋白家族各成员在HEL细胞分化及珠蛋白基因表达的过程中扮演着不同的角色。推测GATA-1可能有促进β-珠蛋白基因的表达,使HEL细胞趋向终末分化的作用,GATA-2则可能与胚胎型珠蛋白基因表达有关,并有抑制红细胞向终末分化的功能。     

羟基脲诱导前后HEL细胞内GATA转录因子与人β—类珠蛋白基因调控元件 …

HEL cells, a human erythroleukemia cell line, expressing mainly the gamma-globin genes, small amount of epsilon-globin gene, but not beta-globin gene. Our previous studies demonstrated that beta-globin gene could be expressed in HEL cells induced by hydroxyurea. However, the molecular mechenism is still unknown. Here the binding patterns of GATA factors (GATA-1 and GATA-2) to the regulatory elements of human beta-globin gene were examined with the nuclear extracts from hydroxyurea-induced and uninduced HEL cells. Our results showed in EMSA assay that GATA factors could bind to the core sequence of HS2(-10681 to -10971 bp), the 3' flanking sequence of HS2 core(-10323 to -10680 bp) and the promoter of human beta-globin gene(+20 to -112 bp). However, the binding patterns between hydroxyurea-induced and uninduced HEL cells were different. Furthermore, by using Western-blot analysis, our data showed that the amount of GATA-2 was decreased in hydroxyurea-induced HEL cells. In contrast to GATA-2, the amount of GATA-1 was increased in hydroxyurea-induced HEL cells. These results showed that the different members of GATA family might play different roles during the differentiation of erythrocytes. GATA-1 may stimulate the differentiation of HEL cells, while GATA-2 can probably inhibit the differentiation of HEL cells.     

谷氨酸和MK-801对正常和帕金森模型大鼠纹状体内多巴胺代谢的影响

采用微透析和高效液相色谱一电化学(HPLC-ECD)技术研究了谷氨酸和MK-801对正常和帕金森模型人鼠纹状体内多巴胺代谢的影响。用微透析技术在大鼠纹状体内分别定位给以左旋多巴、L-谷氨酸和／或MK-801,同时收集透析液,用HPLC-ECD方法测定透析液中多巴胺代谢产物的浓度。微透析和HPL-ECD分析结果表明：纹状体内定位给以序旋多巴,正常大鼠和帕金森模型大鼠纹状体内多巴胺代谢产物的浓度均升高;纹状体内定位给以L-谷氨酸,可使正常大鼠纹状体内多巴胺代谢产物的浓度降低,但对帕金森火鼠模型纹状体内多巴胺代谢产物浓度的降低不显著;纹状体内定位给以MK-801,正常人鼠纹状体内多巴胺代谢产物的浓度升高：但对帕金森人鼠模型纹状体内多巴胺代谢产物浓度的升高不显著：纹状体内同时定位给以MK-80l和L-谷氨酸,可以有效防止L-谷氨酸所致正常人鼠纹状体内多巴胺代谢产物浓度的降低。结果提示,谷氦酸可以通过NMDA受体调节多巴胺的代谢。尽管非竞争性NMDA拈抗剂MK-801可以有效防止L-谷氨酸所敛正常人鼠纹状体内多巴胺代谢产物浓度的降低,但却不能有效地改善帕金森大鼠模型纹状体内多巴胺的代谢水平。因此存正常及帕金森病情况下,谷氮酸一多巴胺相互作用机制和MK-801改善帕金森病的机制还有待进一步研究。     

利用环介导等温扩增技术快速可视化检测肉褐鳞环柄菇

为了实现对肉褐鳞环柄菇科学、快速的物种鉴定,利用环介导等温扩增（LAMP）技术建立了快速检测肉褐鳞环柄菇的方法,即基于肉褐鳞环柄菇ITS序列设计并验证了一套特异性引物,为进一步缩短反应时间,并增强颜色差异优化了反应体系（Bst DNA聚合酶加入量0.5μL,Mg2+浓度3 mmol/L,HNB浓度180μmol/L,时间45 min,温度65℃）。结果表明:设计的引物特异性强,检测限低（7.56 pg/μL）,可在60 min内通过肉眼观察羟基萘酚蓝的颜色变化判定检测结果。说明利用低成本的LAMP技术能够简单快速、灵敏准确地检测出肉褐鳞环柄菇。     

L-脯氨酸-4-羟化酶的异源表达和合成反式-4-羟基-L-脯氨酸的条件优化

L-脯氨酸-4-羟化酶(L-Proline-4-hydroxylase,P4H)是依赖α-酮戊二酸(α-KG)和Fe2+的双加氧酶成员之一,在反式-4-羟基-L-脯氨酸(trans-4-hydroxy-L-proline,t-4Hyp)等重要手性化合物的生物合成中发挥关键作用。本研究构建了来源于Bradyrhizobium japonicum USDA 6的P4H重组大肠杆菌Escherichia coli BL21(DE3)/p ET-28b-p4h BJ,SDS-PAGE和酶活检测结果表明,该菌株具有表达可溶性P4H和催化合成t-4Hyp的能力。通过优化,确定了该重组菌全细胞催化合成t-4Hyp较优的反应体系和条件:10 m L p H 6.5 80 mmol/LMES缓冲液、9 mmol/L L-Pro,6 mmol/L L-抗坏血酸,6 mmol/Lα-KG,0.8 mmol/L Fe SO4·7H2O,反应温度为35℃;在20 g/L湿细胞的催化反应中,t-4Hyp的合成量达到34.86 mg/L,比优化前(17.53 mg/L)提高了98.86%。该工作为进一步利用P4H生物催化法合成t-4Hyp奠定了一定的技术基础。     

分枝杆菌细胞裂解液催化甾体激素C_(1,2)位脱氢反应的研究

9β,11β-环氧-17α,21-二羟基-16β-甲基孕-1,4-二烯-3,20-二酮(Ⅳ)是生产9-氟甾体激素的关键前体,以9β,11β-环氧-17α,21-二羟基-16β-甲基孕-4-烯-3,20-二酮-21-醋酸酯(Ⅰ)为底物合成Ⅳ是工业化生产Ⅳ的重要方法。通过比较分枝杆菌全细胞转化法与细胞裂解液转化法,发现分枝杆菌全细胞只能将Ⅰ转化为9β,11β-环氧-17α,21-二羟基-16β-甲基孕-4-烯-3,20-二酮(Ⅱ),而细胞裂解液可以有效地将Ⅰ转化为Ⅳ,其反应机制为底物Ⅰ自发水解为中间体Ⅱ,Ⅱ在C_(1,2)位脱氢酶(KSTD)的催化作用下发生C_(1,2)位脱氢反应生成产物Ⅳ。为进一步提高产物Ⅳ的转化率,利用基因工程手段在分枝杆菌中分别过表达编码KSTD的关键基因:kst D、kst D3和kstD_M,提高脱氢反应效率,结果表明1 g/L底物Ⅰ在pH7.0的重组菌株MS136-kst D_M细胞裂解液中反应45h,Ⅳ的转化率为78.4%,比出发菌株提高了38.9%;并优化缓冲液pH,提高反应速率,结果表明1 g/L底物Ⅰ在pH7.5的重组菌株MS136-kstD_M细胞裂解液中反应45 h,Ⅳ的转化率为92.8%,比出发菌株提高了63.4%。     

添加SNS能显著提高CHT填料使用寿命的研究

陶瓷羟基磷灰石广泛用于各种生物分子的分离和纯化,但在层析应用上,纯化洗脱过程中填料表面氢原子的释放容易导致其性能和寿命降低。研究了一种可以延长CHT填料使用寿命的方法,通过在洗脱步骤前加入一种称为表面中和体系(SNS)的溶液,结合释放的氢原子,使得整个体系处于一个接近中性pH的状态。先筛选出有效调整pH的SNS条件,通过钙离子流失的监测证实该条件的有效性。再通过在WLB304单克隆抗体纯化工艺中加入SNS之后,对羟基磷灰石填料载量、pH和压力的变化、杂质的去除能力进行考察。结果表明,加入SNS可以有效减少钙离子流失,同时并不会影响CHT层析工艺的效果。     

高效液相法同时测定大鼠脑组织中积雪草苷和羟基积雪草苷浓度

目的:建立高效液相色谱(HPLC)同时测定脑组织中积雪草苷和羟基积雪草苷浓度的方法。方法:大鼠尾静脉注射积雪草苷、羟基积雪草苷和积雪草总苷,30 min后用生理盐水进行心脏灌注,去除脑组织中残留血液,取脑组织,经甲醇沉淀蛋白后,利用HPLC测定脑组织中积雪草苷和羟基积雪草苷浓度。结果:积雪草苷和羟基积雪草苷在0.5-12μg/mL线性关系良好,定量下限为0.5μg/mL,日内和日间精密度(RSD)均小于15%,准确度(RE)在-5.25%-9.16%,提取回收率在70.54%-102.61%。结论:该方法符合生物样品测定要求,可以同时测定大鼠脑组织中积雪草苷和羟基积雪草苷的浓度。