γ-氨基丁酸的生理学功能及研究现状

γ-氨基丁酸(GABA)是一种重要的神经抑制性递质,广泛存在于动植物中,它是谷氨酸经由谷氨酸脱羧酶作用生成.本文综述了GABA的生物学功能以及近年来的研究现状.     

微生物发酵生产γ-氨基丁酸的研究进展

γ-氨基丁酸(Gamma-aminobutyric acid, GABA)是一种广泛分布于自然界的四碳、非蛋白质天然氨基酸，具有许多重要的生理活性，在食品、医药和化工领域都有广泛的应用。利用83篇文献，综述了微生物中GABA的合成途径和关键酶谷氨酸脱羧酶的研究进展，总结了产GABA微生物的种类和来源，探讨了影响GABA产量的因素，并展望了该领域今后的研究重点。     

产γ-氨基丁酸乳酸菌的筛选

从多种酸菜水中分离筛选出乳酸菌,利用乳酸菌将谷氨酸转化为GABA的脱羧作用,通过混合酸碱指示剂颜色变化,直观判断谷氨酸脱羧酶（GAD）活性,进而筛选出产GABA乳酸菌菌株BL2,并对其进行初步鉴定;同时,采用纸层析法进行定性分析,确定菌株BL2可将谷氨酸钠转化生成GABA.     

γ-氨基丁酸纯化的研究

γ-氨基丁酸(GABA)广泛分布于从哺乳动物到单细胞有机生物体,可以由谷氨酸脱羧酶转化L-谷氨酸或谷氨酸盐而成。γ-氨基丁酸分离、提取及与酶反应偶联体系建立进行研究,分离、提取方法能够提取高纯度产品。     

固定化谷氨酸脱羧酶转化γ-氨基丁酸的研究

研究卡拉胶制备固定化谷氨酸脱羧酶及转化γ-氨基丁酸(GABA)的最适条件.以本实验室研发的诱导剂对构建的表达谷氨酸脱羧酶(GAD)的基因工程菌进行诱导,并利用卡拉胶对获得的粗酶液进行包埋制备固定化酶,对影响GAD固定化效果和GABA产量的因素进行研究.最佳固定化条件为卡拉胶浓度1.5%,氯化钾浓度3%,硬化时间2 h;转化GABA的最适条件为反应最适pH为3.8～4.3,最适温度为37℃～43℃,将制得的固定化谷氨酸脱羧酶(IGAD)重复使用7次后,催化活力仍保持在最初值的75%;IGAD在最适底物浓度60 mmol/L下反应时间2 h后谷氨酸转化率达99%,利用IGAD进行连续催化反应,最终GABA摩尔转化率为70.98%,晶体得率为91.90%,晶体纯度94.73%.该法具有较好的操作稳定性和较高的底物转化率,为连续化制备γ-氨基丁酸提供参考.     

全细胞生物转化法制备γ-氨基丁酸

γ-氨基丁酸(γ-aminobutyrate,GABA)是广泛存在于自然界的一种非蛋白质的功能性氨基酸.它是哺乳动物中枢神经中一种重要的抑制性神经递质.为了高效廉价制备GABA,采取谷氨酸脱羧酶(glutamic acid decarboxylase,GAD)催化L-谷氨酸生成GABA的工艺.从K12来源的大肠杆菌(E. coli)基因组中PCR扩增得到GAD基因片段,并克隆到载体p ET-23a中,得到重组质粒p ET-23a-K12gad,并将其转化至大肠杆菌E. coli BL21(DE3)中,获得了能够重组表达GAD活性的工程菌株.从反应温度、p H、菌体量这三个方面对催化工艺进行了优化.为了进一步降低成本,通过化学法将谷氨酸钠转化为谷氨酸作为催化底物,提高转化速率的同时简化了纯化工艺.     

超滤技术在GABA发酵液分离纯化过程中的应用

γ-氨基丁酸(GABA)是一种具有生理活性的氨基酸，用生物发酵方法合成的GABA需要进一步的分离和纯化．针对发酵液成分的复杂性，采用高速离心进行初步的分离，然后运用超滤和稀释过滤相结合的方法，在去除大分子的同时，尽量提高GABA的回收率．用分子切割量为50000D的PES膜组件进行试验，研究了各操作参数的影响，得到优化参数：温度低于40℃，压差0．2MPa，循环流速0．5m／s，pH=5,因超滤后GABA的回收率较低，故采用稀释过滤，以提高回收率．在两次间歇式稀释过滤后，GABA的回收率由原来的50％，提高到将近95%，达到较好的分离效果．超滤后的滤液可再作进一步的纯化处理。     

谷氨酸及其受体与运动

谷氨酸是中枢神经系统中主要的兴奋性神经递质，它的变化与运动性中枢疲劳的产生有密切的联系．谷氨酸是通过谷氨酸受体传递兴奋性信息的，谷氨酸受体是中枢神经系统主要的兴奋性神经受体，分为离子型受体与代谢型受体．谷氨酸受体在学习．记忆的形成、脑缺氧．缺血导致的病变及其它神经系统功能中扮演着重要的角色．     

鹌鹑中脑GABA能神经元的分布

以非鸣禽鹌鹑（Coturnix coturnix japonica）为实验材料，使用GABA单克隆抗体进行免疫组化实验，实验结果显示，在鹌鹑中脑存在GABA样免疫反应神经元．讨论了GABA能神经元在中脑的分布特点及其在听觉、视觉中的作用。     

鸣禽鸣啭控制核团内GABA能神经元的分布研究

应用免疫组化方法对鸣禽粟鹀(Emberiza rutila)鸣啭控制核团内GABA能神经元的分布进行了研究，在高级发声中枢(HVC，high vocal center)，古纹状体粗核(RA，the robust nucleus of the archistrialum)，X区(Arca X)3个前脑核团内有GABA样免疫反应出现．HVC和RA中GABA能神经元胞体大小存在性别和季节间的差异．结果提示GABA能神经元可能参与了鸣禽鸣啭的产生和鸣啭学习。     

谷氨酸发酵调优操作模型

以谷氨酸发酵的产酸率，转化率及生产能力为优化目标，对谷氨酸工业生产过程中所涉及的工艺条件进行回归，建立了一套好的调优操作模型．计算表明，运用调优操作于谷氨酸发酵具有很大的潜力．     

β-淀粉样蛋白31—35及25—35片段对海马CA1细胞兴奋性和抑制性受体通道电流的影响

在Alzheimer病（AD）出现神经变性前的早期记忆功能障碍中,可溶性β-淀粉样蛋白（Aβ）发挥了重要作用,Aβ及其活性片段对海马长时程增强（LTP）的压抑效应与其对学习记忆认知行为的伤害作用具有密切联系,但其机制仍不清楚．鉴于突触后兴奋性和抑制性受体／通道在突触传递、包括LTP的诱导中起着关键性调制作用,利用全细胞膜片钳技术观察了β-淀粉样蛋白31—35片段（Aβ31-35）和25-35片段（Aβ25-35）对急性分离的海马CA1区锥体细胞谷氨酸（Glu）受体、N-甲基-D-天冬氨酸（NMDA）受体和γ-氨基丁酸（GABA）受体通道电流的影响．结果显示：急性给予Aβ25-35或Aβ31-35可对Glu受体电流和GABA受体电流产生相反的调制作用．Aβ25-35预处理剂量依赖性地减小了Glu和NMDA引起的全细胞内向电流,相反,GABA受体电流被明显增强;小片段的Aβ31-35也选择性抑制了Glu和NMDA受体电流,增强了GABA受体电流;然而,给予Aβ31-35的反序列Aβ35-31刊预处理后,Glu,NMDA和GABA引起的受体电流均未出现明显改变．这些结果表明,Aβ25-35和Aβ31-35片段急性处理可导致海马锥体细胞NMDA受体和GABAn受体分别受到抑制和易化影响,这可能有助于解释AD早期可溶性Aβ对海马LTP及认知行为造成的伤害作用．同时,Aβ25-35和Aβ31-35片段具有的类似效应提示,31—35序列很可能是Aβ发挥神经毒性作用的活性中心．     

GABA与GABA受体及其在运动中变化的研究现状

γ-氨基丁酸(GABA)是脑内一种重要的抑制性氨基酸类神经递质，通过与GABA受体结合而发挥其生物学功能。GABA受体主要有GABAA、GABAB和GABAC3类，GABAB为代谢性受体，其它为离子型受体。GABA受体在脑缺血缺氧性疾病起重要作用，与运动性中枢疲劳有着密切的联系。     

发酵液中谷氨酸分离方法的研究

采用谷氨酸发酵液先浓缩后调节等电点以提取谷氨酸。谷氨酸收得率在８５－９０％，比常用的等电点法收得率可提高１０—２０％．     

反相高效液相色谱法快速测定谷氨酰胺发酵过程中主要游离氨基酸

谷氨酸胺发酵过程代谢的主要游离氨基酸是谷氨酸胺和谷氨酸．用反相高效液相色谱技术,采用柱前衍生、荧光检测的方法可快速测定其含量．本法衍生步骤简单、灵敏度高、选择性强．利用该技术对正常谷氨酸胺发酵过程代谢的两种主要氨基酸含量变化进行了分析,为谷氨酸胺发酵过程分析提供了可靠的依据．     

GABA能抑制参与弱噪声对下丘频率调谐的前掩蔽

在自由声场条件下，选用强度相当于纯音阈上5dB SPL、80ms的弱包络白噪声作为前掩蔽声，观察加入掩蔽声后神经元频率调谐的变化．对发生锐化的神经元导入荷包牡丹碱（Bicuculline，BIC），观察去GABA能抑制后前掩蔽效应的变化．结果显示：弱噪声前掩蔽使大部分神经元的频率调谐曲线（frequency tuning curve，FTC）锐化（P〈0．01），导入BIC后，弱噪声的抑制率下降．研究结果证实GABA能抑制参与了弱噪声所致的下丘神经元前掩蔽．     

力竭运动前后大鼠脑皮质运动区递质性氨基酸含量的动态变化

通过观察脑递质性氨基酸的变化,进一步探索运动性疲劳的中枢机制,30只雄性SD大鼠进行了一次性力竭跑台运动,用高效液相色谱法检测了运动前后及恢复期：0．5h、1h、3h和24h大鼠脑皮质运动区Glu、Asp、GABA、Gly含量,结果发现：力竭运动后即刻Glu含量有所下降,GABA含量显著性上升至最高点;Gly含量在力竭运动后即刻、恢复0．5、1h均显著性高于安静值,恢复期0．5h达到最高点,同GABA含量变化相比具有时相差异性;Glu／GABA比值在恢复期有所增高,而Glu＋Asp／GABA＋Gly比值始终低于安静值。提示：大鼠脑皮质运动区Glu含量下降和GABA含量增高与运动中枢抑制过程有关;Gly对中枢机能的调控存在复杂的机制;观察大鼠脑中Glu＋Asp／GABA＋Gly比值,反映运动性疲劳时脑的机能状态,较Glu／GABA比值更有意义。     

组胺能与y-氨基丁酸能神经传递在问位核神经元信息加工中的作用

小脑间位核（interpositusnucleus,IN）主要接受1一氨基丁酸（GABA）能纤维支配,同时接受组胺能纤维的调节．本研究在小脑脑片上研究了GABA和组胺对单个IN神经元电活动的共同作用．持续灌流组胺或同时施加组胺和GABA,81．2％（69／85）神经元,GABA及其激动剂的效应都被组胺削弱（持续灌流n=33;同时施加n=36）．这种削弱效应能够被纽胺H,受体阻断剂ranitidine（n=10）和PK。抑制剂H一89阻断（n=8）,fors—kolin模拟组胺的效应（n=9）．结果表明组胺和GABA对IN神经元的电活动具有交互调节作用：通过激活H：受体偶联的G—protein—AC—PK。信号通路,磷酸化GABAB和GABA^受体,降低受体功能．推测受体间的对话的工作模式,可能是整个大脑神经元活动的某些药理作用和生理活动调节的基础;如果对话紊乱,可能导致大脑功能障碍．     

N─脂肪酰基谷氨酸的制备

以棉油皂脚脂肪酸为原料，经三氯化磷酰氯化，合成了Ｎ－脂肪酰基谷氨酸．采用正交实验的方法，优化了酰化反应的工艺条件，使Ｎ－脂肪酰基谷氨酸的收率达到了９０％以上．     

谷氨酸氧化酶粗品的制备,性质及应用

谷氨酸氧化酶发酵液经（ＨＮ４）２ＳＯ４沉淀后用透析法获得酶粗品。利用ＧＯ测定谷氨酸发酵液中谷氨酸的含量与传统的瓦氏法结果一致，相关系数为０．９８６，相关方程为：ｙ－０．９２８ｘ＋０．１２７（其中ｙ，ｘ分别表示氧化酶法与瓦氏法测定的值）。且这种方法比瓦氏法方便、简单、分析成本低、耗时少。利用ＧＯ法测定血清中谷草转氨酶和谷丙转氨酶的含量，与传统的试剂盒法比较，相关系数分别为０．９７８、０．９８４，相关