多酶组合催化制备L-高苯丙氨酸

【目的】L-高苯丙氨酸(L-HPA)是许多医药化学品的重要中间体,化学合成法生产L-HPA反应复杂、环境污染严重,本研究旨在开发高效环保的L-HPA酶法合成路线。【方法】采用模块化组装的方法,构建了一条以甘氨酸和苯乙醛为底物高产L-HPA的新途径。【结果】首先,根据文献挖掘设计了一条由苏氨酸醛缩酶(TA)、苏氨酸脱氨酶(TD)、苯丙氨酸脱氢酶(PheDH)和甲酸脱氢酶(FDH)组成的多酶组合催化途径,用于L-HPA的合成。其次,根据氨基基团的引入和重构,将L-HPA多酶组合催化途径分为基础单元和扩增单元,基础单元包括TA和TD,扩增单元包括PheDH和FDH。然后,利用不同表达水平的质粒,对基础单元和扩增单元进行蛋白表达的组合调节,获得最优工程菌BL21-C-M1-R-M2,使L-HPA产量达到208.6mg/L。最后,我们对全细胞转化体系进行优化,使L-HPA产量进一步提高到1226.6 mg/L,苯乙醛摩尔转化率为34.2%。【结论】该工艺路线绿色高效,为未来大规模生产L-HPA奠定基础。     

NADPH缺陷型Corynebacterium glutamicum重组菌株的构建及其性能分析

[目的]改造谷氨酸棒杆菌(Corynebacterium glutamicum)中NADPH合成途径,阻断胞内NADPH的合成,获得1株NADPH营养缺陷型菌株。[方法]通过失活L-赖氨酸高产菌C. glutamicum Lys-χ中葡萄糖-6-磷酸脱氢酶(Zwf)和苹果酸酶(MalE)并将NADP~+依赖型异柠檬酸脱氢酶(NADP~+-Icdcg)替换成变形链球菌(Streptococcus mutans)中的NAD~+-Icdsm,阻断胞内NADPH的合成。随后结合辅因子工程,引入大肠杆菌(Escherichia coli)中膜结合吡啶核苷酸转氢酶(PntAB)并通过不同强度启动子控制PntAB的表达水平。最后,分析不同重组菌中胞内氧化还原水平和L-赖氨酸生产强度的变化。[结果]重组菌C.glutamicum Lys-χΔZMI_(Cg)::I_(Sm)(即Lys-x1)胞内检测不到NADPH,为1株NADPH营养缺陷型菌株。该重组菌只在以葡萄糖酸为碳源的基础培养基中生长和积累L-赖氨酸,而以葡萄糖、丙酮酸、α-酮戊二酸和草酰乙酸为碳源时无法生长。此外,表达E.coli中的PntAB可回补重组菌Lys-χ1胞内NADPH的水平,但由于不同强度启动子控制PntAB表达水平不同,重组菌胞内NADPH水平也不同,并影响L-赖氨酸的生产强度。[结论]重组菌Lys-χ1可作为有效的底盘细胞,用于考察不同的NADPH再生策略,获得不同胞内NADPH水平的重组菌株,为进一步阐明NADPH调控微生物细胞生理代谢功能的机制提供研究基础。     

动物维生素C的合成能力及其影响因素

维生素C是动物体内不可或缺的微量元素之一,对动物生长发育、代谢及维持正常生理机能具有重要作用。综述了近年来对动物维生素C合成能力及其影响因素的研究进展,为人们了解动物维生素C营养需求提供参考资料。     

L-氨基酸脱氨酶的分子改造及其用于全细胞催化法生产α-酮戊二酸条件的优化

酮戊二酸(α-ketoglutaric acid,α-KG)是谷氨酸脱氨基的酮酸产物,作为一种重要的有机酸广泛用于食品、医药、精细化工等领域。为提高L-氨基酸脱氨酶全细胞催化法合成α-KG的效率及产量,首先通过优化全细胞催化剂制备条件及全细胞转化反应条件,包括发酵过程中的温度、诱导剂浓度、诱导剂添加时刻、诱导时间等;全细胞转化过程中的温度、pH、细胞量、转化时间。各个条件优化后以200g/L谷氨酸钠为底物时,产量最终提高了54. 9%,摩尔转化率为39. 6%。其次,通过定点饱和突变对L-氨基酸脱氨酶进行定向进化以提高其催化能力。经过多次突变、筛选,最优突变体E. coli BL21-pET-20b(+)-pm1152催化200g/L谷氨酸钠生成α-KG最高产量为100. 9g/L,摩尔转化率为64. 7%,较最初对照菌株提高了66. 3%。结果表明,条件优化和饱和突变可有效提高重组大肠杆菌全细胞转化合成α-KG的能力。     

桥联黄素再生NAD+耦联L-谷氨酸脱氢酶高效产α-酮戊二酸

在L-谷氨酸脱氢酶(EC 1.4.1.3,L-GluDH)催化L-谷氨酸氧化脱氨过程中涉及昂贵的氧化型烟酰胺辅因子NAD+,因此需要构建其再生体系以降低成本.通过构建桥联黄素(F4)耦联L-谷氨酸脱氢酶催化L-谷氨酸生产α-酮戊二酸(α-KG)的新型均相体系,桥联黄素能高效氧化天然还原型烟酰胺辅因子NADH至其氧化态N...     

微生物制备L-苹果酸的研究进展

L-苹果酸作为一种重要的四碳二元羧酸,在食品、农业和医药行业有着广泛应用.在绿色环保发展理念下,采用微生物发酵法实现可再生资源替代化石燃料生产L-苹果酸成为目前工业开发的重点.本文中,笔者从菌株种类和合成代谢途径分析了微生物发酵产L-苹果酸的优势,随后重点介绍了已经开发的L-苹果酸优化工艺,包括利用可再生资源菌株的获得...     

需氧芽胞杆菌的特殊生存方式

需氧芽胞杆菌在自然界广泛存在,少数为致病菌,大多数营腐生或寄生生活。其生存方式除了细菌营养型的正常分裂繁殖以外,还有几种特殊的生存与繁殖方式:如芽胞型的休眠状态存活,菌丛的孵育点繁殖,细菌的L型生存繁殖,以及可能还有活的非可培养的生存方式等。研究了解芽胞杆菌的这些特殊的生存方式,具有重要的细菌学理论意义和医学实际应用价值。     

NO介质在大鼠红藻氨酸诱导癫痫发作中的作用

目的：进一步探讨脑内一氧化氮(NO)介质(NO或NO衍生物)在复杂部分性及全身强直阵挛性癫痫发作中的作用。方法：采用红藻氨酸(KA)诱导大鼠癫痫发作,以NO合酶抑制剂L-硝基精氨酸(L-NNA)或NO前体L-精氨酸(L-Arg)予以预处理,观察其癫痫发作行为及海马结构内NO含量(NO2^-/NO3^-)的变化。结果：给予大鼠惊厥剂量KA(10mg/kg),15min时出现湿狗样抖动(WDS),1～3h出现全身痉挛;经L-NNA(50mg/kg)或L-Arg(40mg/kg)预处理的大鼠,注射相同剂量的KA后,其癫痫行为发生明显变化,L-NNA预处理的大鼠癫痫发作行为明显加重,表现为全身痉挛的潜伏期缩短、时间延长、死亡率提高;L-Arg预处理的大鼠癫痫发作行为减弱,WDS和全身痉挛的潜伏期均延长,发作程度减轻、时间缩短,观察时间内无一例死亡。KA给药后30min海马结构内的NO2^-/NO3^-含量迅速增多,7d时仍持续增高;与NS预处理组相比,经L-Arg预处理的动物,KA给药后3h及3d,其NO2^-/NO3^-浓度升高明显。结论：兴奋诱导性癫痫发作过程中内源性NO介质的变化可能具有重要的抗发作作用。     

精制白喉毒素脱毒工艺的改进

为了改进精制白喉毒素脱毒工艺中存在的时间长和损失大等问题,我们考虑进行脱毒过程中加入Ｌ－赖氨酸协同脱毒的试验,并以原工艺进行比较,结果使原工艺存在的问题均得到较好的解决。     

Photosan脂质立方液晶纳米光敏剂的制备及光动力杀伤效应研究

目的:制备Photosan脂质立方液晶纳米光敏剂,通过体外实验探讨其介导的光动力疗法(photodynamic therapy,PDT)特异性杀伤肿瘤细胞效果。方法:以单油酸甘油酯(glyceryl monooleate,GMO)和泊洛沙姆407(poloxamer 407,P407)为液晶材料,以光敏剂Photosan为模型药物,制备Photosan立方液晶纳米粒,通过Malvern粒径仪和扫描电子显微镜等考察其理化性质;通过MTS法考察Photosan立方液晶纳米粒对正常肝细胞株和肝癌细胞株的暗毒性及光动力杀伤效果。结果:成功制备Photosan脂质立方液晶纳米粒,该纳米粒对人肝L-02细胞和人肝癌Hep G2细胞均没有暗毒性,其介导的PDT对人肝L-02细胞增殖有一定抑制作用[细胞抑制率为(32.9±1.19)%],而对肝癌Hep G2细胞增殖具有更显著的抑制作用[细胞抑制率为(77.9±2.06)%];Photosan立方液晶介导的光动力作用对人正常肝细胞的增殖抑制作用低于Photosan,但对肝癌细胞的增殖抑制作用高于Photosan。结论:Photosan脂质立方液晶纳米粒对人正常肝细胞安全性较好,对肝癌细胞的光动力杀伤效应明显优于Photosan,为光动力治疗癌症提供了创新性方法。