溶氧对谷氨酸棒杆菌发酵产谷氨酸代谢的影响

分别控制0、5%、30%3种溶氧水平进行谷氨酸分批发酵,考察了3种溶氧水平下谷氨酸棒杆菌发酵的代谢响应。结果表明,随着溶氧降低,发酵液中柠檬酸和α-酮戊二酸的含量降低,三羧酸(TCA)循环还原臂途径中的有机酸含量增加,丙氨酸、缬氨酸、苯丙氨酸含量也有所增加,在溶氧为0时,乳酸和乙酸大量积累。通过分析不同溶氧水平下的相关酶活和胞内氧化还原状态,发现随着溶氧降低,谷氨酸脱氢酶酶活降低,乳酸脱氢酶酶活升高,胞内氧化还原电势升高,它们的共同作用使氧限制条件下发酵的代谢流流向TCA循环的还原臂途径和乳酸合成途径,导致谷氨酸产量下降。     

从头算分析NAD+及NADP+的电子传递

用HF从头算计算NAD+及NADP+及其还原产物NADH及NADPH分子的绝对能量、电荷分布、前线轨道能量、偶级距、键长、电子自旋伸展空间,并讨论了空间构形与电子传递的关系,提出了NAD+及NADP+在电极和生物氧化过程中传递电子的机理.     

A common ancestor for a subunit in the mitochondrial proton-translocating NADH:ubiquinone oxidoreductase (complex I) and short-chain dehydrogenases/reductases

The proton-translocating NADH:ubiquinone oxidoreductase or complex I is located in the inner membranes of mitochondria, where it catalyzes the transfer of electrons from NADH to ubiquinone. Here we report that one of the subunits in complex I is homologous to short-chain dehydrogenases and reductases, a family of enzymes with diverse activities that include metabolizing steroids, prostaglandins and nucleotide sugars. We discovered that a subunit of complex I in human, cow, Neurospora crassa and Aquifex aeolius is homologous to nucleotide-sugar epimerases and hydroxysteroid dehydrogenases while seeking distant homologs of these enzymes with a hidden Markov model-based search of Genpept. This homology allows us to use information from the solved three-dimensional structures of nucleotide-sugar epimerases and hydroxysteroid dehydrogenases and our motif analysis of these enzymes to predict functional domains on their homologs in complex I. Received 26 November 1998; received after revision 12 January 1999; accepted 12 January 1999     

结核分枝杆菌H37Rv组氨醇脱氢酶基因的克隆、表达及酶学性质分析

以结核分枝杆菌H37Rv基因组为模板,扩增hisD基因,构建pET-28a-HDH重组质粒;转化重组质粒到E.coli BL21(DE3)并诱导表达,纯化可溶性的结核分枝杆菌L-组氨醇脱氢酶(HDH),并对其性质进行研究,结果表明:重组结核分枝杆菌L-组氨醇脱氢酶能以L-组氨醇和NAD 为底物催化L-组氨醇生成L-组氨酸;该酶的最适pH值为8.3,最适温度为45℃,比活力为1.788 U/mg;Mn2 ,Ca2 ,Zn2 ,Co2 等对酶促反应有激活作用;底物NAD 和L-组氨醇的米氏常数分别为0.9765 mmol/L和2.755μmol/L;25℃时重组蛋白的二级结构中有20.5%的α-螺旋,40.9%β-折叠,4.2%β-转角,34.3%无规卷曲.     

Inhibition of aldose reductase by dihydroflavonols inEngelhardtia chrysolepis and effects on other enzymes

Astilbin and neoastilbin, dihydroflavonol rhamnosides fromEngelhardtia chrysolepis, showed potent inhibition of lens aldose reductase. Kinetic analysis showed astilbin exhibited uncompetitive inhibition against bothdl-glyceraldehyde and NADPH. These taxifolin glycosides were selective inhibitors of aldose reductase with no inhibition of NADH oxidase.     

结核分枝杆菌H37Rv高丝氨酸激酶基因的克隆、表达及酶学性质分析

采用PCR方法克隆到结核分枝杆菌H37Rv的高丝氨酸激酶基因thrB,将其连接到pET-28a( )表达载体中,在大肠杆菌E.coli BL21(DE3)中经丙基硫代半乳糖苷(IPTG)诱导得到高效表达.用Ni·NTA His·Bind亲和层析柱对表达的活性重组蛋白进行了分离纯化,并对其酶学性质进行了研究.结果表明:重组结核分枝杆菌高丝氨酸激酶能以L-高丝氨酸和ATP为底物催化L-高丝氨酸生成O-磷酰-L-高丝氨酸,该酶的比活力为2.946 U/mg,对底物L-高丝氨酸和ATP的米氏常数分别为2.303 1 mmol/L和2.342 9 mmol/L.     

NADH在环芬化合物修饰石墨电极上的电催化氧化

研究环芬化合物修饰电极的制备、电化学性质及对NADH的电催化作用.用光谱电化学法和红外等手段对修饰前后的环芬化合物进行了表征.循环伏安性质表明该修饰电极在pH《9的磷酸盐缓冲溶液中可稳定存在,且在0.1mol·L-1磷酸缓冲溶液(pH=6.80)中,-0.25～ 0.80V(vs.SCE)电位区间呈现两对氧化还原峰,其中第一对峰的式量电位EΘ'为 0.300V(vs.SCE),且EΘ'随pH值增加而负移,并算得该对峰的电子转移数和参与电极反应的质子数均为1.该修饰电极对NADH的氧化具有良好的催化作用,降低氧化过电位超过300mV;并求得在NADH存在下,电极扩散系数为1.4×10-6cm2·s-1,推测了NADH可能的电催化机理.NADH浓度在0.05～2.0mmol·L-1范围内与峰电流呈现良好的线性关系,可在此浓度范围内进行定量分析.     

基于线粒体ND4基因探讨水龟组系统发生关系

水龟组由旧大陆潮龟科的拟水龟属、眼斑龟属和新大陆龟科的水龟属组成,这三个属以前一直被认为是同属的,但没有得到形态学和染色体等方面的认同.本文测定了四眼斑水龟和黄喉拟水龟线粒体基因组的ND4基因,用部分ND4基因及相邻tRNA基因共985bp的序列(包含简约信息位点235bp)讨论了它们的系统进化关系.MP树和ML树显示:在水龟属中,牟氏水龟和木雕水龟亲缘关系最近,与星点水龟亲缘关系次之,石纹水龟位于水龟属的基部,与水龟属其它物种的亲缘关系较远.拟水龟属与眼斑龟属在潮龟科是姐妹群关系,但与龟科水电属亲缘关系较远.本文结果支持潮龟科和龟科的单系起源,二者为非姐妹群.     

全细胞催化甘油生物合成L-果糖体系的构建

L-果糖是一种重要的稀少糖,广泛应用于食品、医药和化学合成等领域。通过构建E型马肝乙醇脱氢酶和NADH氧化酶重组大肠杆菌,再偶联醛缩酶重组大肠杆菌催化甘油合成L-果糖。对表达E型马肝乙醇脱氢酶和NADH氧化酶的菌株进行诱导条件的优化,诱导温度20℃,诱导时间16h,异丙基-β-D-硫代半乳糖苷添加浓度0.05mmol/L。通过单因素实验研究温度、pH值、湿细胞量、甘油浓度对合成L-果糖的影响,利用正交试验进行优化,优化条件为:温度40℃,pH值为9.0,湿细胞质量浓度为25g/L,甘油浓度为500mmol/L。在优化条件下得到L-果糖2.67g/L。采用全细胞转化方法以廉价的甘油为原料生产L-果糖,不仅省去了繁琐的酶纯化步骤,无须添加辅因子,而且生产成本低廉,期望为L-果糖产品绿色生产及现有技术改造提供理论参考。     

基于NADH荧光的组织病理生理状态多参数在体监测与评价

组织病理生理状态的实时多参数评价, 无论在动物实验研究还是临床应用中均具有重要价值, 一直是生命科学与医学研究者们广泛关注的热点. 众所周知, 临床手术过程或重症监护病房中, 患者病理生理状态的实时监测是十分必需的. 心、脑等重要组织脏器是否处于缺血缺氧等危急状态直接关系到病人的存活与否; 早期发现术中和术后次要脏器的微循环障碍有助于提高器官移植等手术的成功率和降低术后并发症的发生率. 临床常规使用的监测指标, 如血压、心电、脉搏等, 在生命指征的实时评价中发挥了重要作用. 然而, 目前的常规指标尚不足以从分子水平反映局部组织病理生理状态的早期改变. NADH是细胞线粒体中氧化还原呼吸链上的内源性关键分子, 具有自发荧光性质, 可作为一项灵敏的内源性含氧状态指标来反映机体的代谢状态和细胞活力. 本文介绍了基于NADH自发荧光信号的细胞氧化还原状态在体监测方法, 从分子水平预警机体的活力情况, 结合微循环血流、血氧饱和度等多种生理参数的同步并行监测, 不仅可在活体动物体内进行疾病的病理生理学机制研究和新药的药效评价, 还有望应用于临床外科手术和重症监护病房, 为机体活力和生命指征的实时监护提供分子水平的动态信息. 目前, NADH荧光一维信号的获取技术发展最为成熟, 可实现从离体、活细胞、活体动物乃至临床水平的实时动态监测, 已处于临床推广应用阶段. 二维动态成像也已经发展到活体动物实验阶段. 三维成像由于受制于NADH荧光的穿透能力, 只能在冷冻组织切片上实现. 如何突破因高散射所致的荧光穿透能力受限的瓶颈, 最大限度地减少环境因素对荧光信号的干扰, 在分子水平实现组织病理生理状态的实时多参数评价, 是生物医学光子学领域面临的巨大挑战.