棕色固氮菌固氮酶钼铁蛋白的分子量及钼铁硫含量

在固氮酶钼铁蛋白的结构和功能的研究中,钼铁蛋白的分子量及钼、铁、硫含量是重要的数据,但目前国外文献报道的数值差别较大。为此,我们以重结晶的钼铁蛋白为材料,测定了棕色固氮菌(林土23号菌株)固氮酶钢铁蛋白的分子量和钼、铁、硫含量。     

接近固氮酶的钼-胰岛素模型

象棕色固氮菌(Azotobacter vine-landii)这类细菌的固氮酶,如何固定大气中的氮为氨,是令人感兴趣的问题.美国加州大学舒劳策(N.Schrauzer)博士的研究指出钼是唯一的催化部位. 固氮酶含钼、铁和硫.包括这三种元素的原子簇曾被认为是氮还     

棕色固氮菌固氮酶的提纯及其某些性质研究

固氮菌固氮酶的研究,对发展我国社会主义农业生产有着一定的意义。我们选取了本国“沈-230”棕色固氮菌作为研究对象。自从1960年Carnahan等人成功地实现了对巴氏梭菌无细胞提取液的固氮之后,固氮的生物化学发展很快。近几年来,一些实验室用不同的方法已经得到了巴氏梭菌、棕色固氮菌和克氏肺炎杆菌的均一的固氮酶     

固氮酶活性中心网兜模型研究的回顾和前瞻

研究自然界中固氮酶是如何把氮分子转化为氨的课题已经成为当前分子生物学的热点之一.1992年,Kim和Rees发表了棕色固氮菌(Av)的固氮酶的分辨率为0.27nm的晶体学分析结果,他们最近又进一步与Chan合作发表了分辨率为0.22nm的固氮酶晶体学分析结果,阐明了FeMo辅基和P-簇对活性中心模型结构.Bolin等也发表了对巴氏梭菌(Cp)的固氮酶的分辨率为0.22nm的晶体学分析结果.这些重要结果,标志着固氮酶研究已经上了     

棕色固氮菌产生的钼配位化合物

在固氮酶的酶促反应中,过渡金属钼在活性部位起着重要作用.但是,钼在固氮酶中的功能及其配位化学迄今尚未彻底阐明.为探索其作用,曾用模型化合物和从固氮酶中提取低分子量的钼肽或钼辅因子来进行研究.本工作是用棕色固氮菌所产生的钼配位化合物     

紫云英根瘤菌nifH基因的结构及其上游区重复顺序的存在

在自然界有为数众多的原核生物具有固定分子氮的能力。这个过程是由固氮酶复合物即组分Ⅰ(钼铁蛋白)和组分Ⅱ(铁蛋白)催化进行的。编码组分Ⅰ的基因称nifD、nifK,编码组分Ⅱ的基因称nifH。以肺炎克氏杆菌(Klebsiella pneumonioe)nifHDK作为探针与不同来源的自生或共生固氮菌的DNA杂交试验表明固氮酶结构基因具较高的同源性。     

棕色固氮菌固氮酶对基质还原的抑制作用

为探索生物固氮机理,国际上对各种来源固氮酶催化基质还原的抑制试验早有不少报道,然而不论是经典抑制剂还是几种成对基质之间的抑制类型,国外不同实验室得到的结果很不相同;作为我国固氮研究常用菌株的棕色固氮菌(NO.230),其固氮酶对基质还原的抑制作用和有关参数,国内至今尚未见报道;因此我们在前文基质还原的动力学基础上,选择几项典型的抑制试验进行系统测试,颇有必要。     

柠檬酸氧钒(V)配合物Na_2(NH_4)_4-[VO_2(cit)_2]·6H_2O的合成和晶体结构

最近,Rees等相继发表了Mo-Fe蛋白0.22和0.27nm分辨率的晶体结构分析结果,揭示了固氮酶金属活性中心FeMo-辅基的结构图象,其中Mo原子处在一端的角落位置上,并且同高柠檬酸的羟基和羧基形成双齿配位.考虑到自然界中钒可取代钼成钒固氮酶,为了了解高柠檬酸在金属酶活性中心中的作用,本文报道含羟基和羧基双齿配位的二聚柠檬酸氧钒(V)配合物Na_2(NH_4)_4[VO_2(cit)]_2·6H_2O(H_4cit=柠檬酸)的合成、光谱和结构.     

系列钼硫化合物生物重组活性的研究

新近,Kim等测定了棕色固氮菌MoFe蛋白的晶体结构,并据此提出了MoFe蛋白中铁     

Cr介质中生长的棕色固氮菌突变株UW3的固氮酶CrFe蛋白的特性

经DEAE-52, Q-Sepharose和Sephacry S-200柱厌氧层析, 从在含Cr的培养基中生长良好的棕色固氮菌突变株UW3纯化得到CrFe蛋白制备物. 与从野生型固氮菌OP 的MoFe蛋白(OP Av1)相比, 该制备物中~50%的蛋白具有与之相似的亚基组成, 并可与OP Av1的抗体发生免疫交叉反应. 该制备物还具有~40%的OP Av1 C₂H₂, H⁺和N₂ (以在氩气和氮气下放氢的差值表示)还原活性, 并具与OP Av1相似的电子对比率. 金属分析表明, 此蛋白制备物含有Fe, Cr和Mo. 与OP Av1相比, 该制备物在450 nm的圆二色谱 (CD)与之相似, 但在3个相同g值处(g≈4.3, 3.7和2.0)出现的EPR信号相对强度则不相同. 根据EPR计算的结果表明, (ⅰ) CrFe 蛋白制备物的Mo/Cr和Fe/(Cr+Mo)的比率分别为0.4和15.0, 暗示在该制备物中的含Cr蛋白与MoFe蛋白之比约为2.5; (ⅱ) 该制备物活性与Fe及Cr的比率都分别接近于OP Av1活性与Fe和与Mo的比率; (ⅲ) 该制备物的上述3个g处的EPR信号强度与Cr含量的比率分别为Op Av1信号强度与Mo含量之比的~83%, 0%和~40%. 以上结果表明, CrFe蛋白也许是一种新的固氮酶组分Ⅰ蛋白, 除以Cr代替Mo外, 它的功能和包括金属原子簇在内的结构都可能与MoFe相似.     

普通野生稻(Oryza rufipogon)内生固氮菌多样性及高固氮酶活性

从广东博罗、惠来和海南陵水县普通野生稻中分离到37株内生固氮菌, 并测定其固氮酶活性. 经固氮酶基因(nifH)的PCR扩增检测, 37株内生固氮菌均能扩增出固氮酶基因(nifH)片段. 在80%相似性水平上, IS-PCR指纹图谱聚类分析得到8个类群(Ⅰ~Ⅷ). SDS-PAGE全细胞蛋白电泳聚类分析与IS-PCR的聚类结果相似. 对各类群相应代表菌株(Ls13, Ls8, BL1, BL12, HL6, Ls4)进行脂肪酸含量和成分比较, 结果表明, 这些菌株的脂肪酸成分和含量具有较大的差异. 16S rDNA序列分析表明, 类群Ⅰ~Ⅶ的菌株均属于肠杆菌科(γ-变形菌纲), 其中类群Ⅰ和Ⅱ的菌株属于克雷伯氏菌属不同种群; 类群Ⅲ菌株Ls8与成团泛菌(Pantoea agglomerans)的相似性为96%, 可能代表该属内的一个新种或一个新属; 类群Ⅳ和类群Ⅴ的菌株代表肠杆菌属的不同种群; 类群Ⅵ菌株Ls4和Ls9与无丙二酸柠檬酸杆菌(Citrobacter amalonaticus)有98%的相似性; 类群Ⅶ菌株Ls15与成团泛菌关系最近, 有97%相似性, 属于泛菌属; 类群Ⅷ属于Ideonella属(β-变形菌纲). 这些表明普通野生稻内生固氮菌具有较大的多样性, 且部分菌株具高固氮酶活性, 达42.52 ?mol C2H4·mL^-1·h^-1. 水稻接种实验表明内生固氮菌能明显促进水稻生长.     

固氮蓝藻与棕色固氮菌 固氮酶组分的互补功能

迄今为止,发现各种固氮生物的固氮酶均由两种不同的蛋白组分构成。这两种蛋白单独存在无活性,重组时则有活性。不同来源的固氮酶在性质上有许多相似之处,因此,观察不同生理类型和进化程度的生物固氮酶组分之间能否交叉互补。对于固氮酶结构、功能及进化的研究,是很有意义的。过去有些研究人员曾报道过这方面的工作。但所用材料多数是细菌,用蓝藻的不多,而蓝藻无论在生理特点上还是在进化上都是最有代表性的固氮生物。     

棕色固氮菌固氮酶对基质还原的动力学研究

所有来源的固氮酶都是钼铁蛋白和铁蛋白两种组分的复合体。所有的固氮酶既能还原分子态氮,还能还原其他一些基质,包括乙炔、氰化物和迭氮化物等。由于固氮酶具有这些突出的特性,因此动力学研究显得十分重要,早就引起国外学者们的注意。要深入研究固氮酶活性部位络合催化的机理,动力学参数是不可缺少的基本资料,然而前几年国外文献报道的数值差别却很大。尤其从固氮酶钼铁蛋白结晶成功之后,尚未见到国内外采用钼铁蛋白结     

N2和H+在固氮酶活性中心金属原子簇中还原位点的分析

目前研究表明, 固氮酶的生理底物氮气(N₂)和质子(H⁺)在钼铁蛋白中的铁钼辅因子(FeMo-co)上被还原, 但其确切的还原位点尚未确定. 对比分析了棕色固氮菌(Azotobacter vinelandii, Av)野生型(WT)与5种突变株(包括FeMo-co附近2个保守氨基酸α-191^Gln和α-195^His单突变菌株(Qα191K和Hα195Q)、FeMo-co上钼原子相连的高柠檬酸突变株(nifV^−)以及α-191^Gln和α-195^His与高柠檬酸的双突变菌株(Qa191K/nifV ^− 和Hα195Q/nifV^−))固氮酶催化还原N₂和H⁺活性的变化, 结果表明, N2在靠近FeMo-co中心硫原子(S2B)的Fe2和Fe6上络合和还原, FeMo-co上的钼原子是H+还原的位点. 结合生物信息学分析结果显示, [8Fe7S]和FeMo-co之间可能存在两条平行的电子传递通路.     

人工光照条件下深红红螺菌的氢代谢途径

深红红螺菌(Rhodospirillum rubrum)在不同培养条件下分别有多种酶参与氢的代谢. 为研究R. rubrum在人工光照条件下氢代谢途径及各代谢途径对光合产氢的贡献, 分别构建了3个缺失突变株: Fe-固氮酶缺失单突变株、Fe-固氮酶和Mo-固氮酶双缺失突变株以及吸氢酶和Fe-固氮酶双缺失突变株. 比较R. rubrum野生型菌株、吸氢酶缺失单突变株及所构建3个突变株的固氮酶活性及光合氢产量. 结果表明, 在人工光照条件下, Mo-固氮酶和Fe-固氮酶是R. rubrum产氢的关键酶; 除Fe-和Mo-固氮酶外还有第3种途径参与氢代谢, 该代谢途径产生的氢气量较小. Mo-固氮酶、Fe-固氮酶和第3种途径对光合产氢的贡献率分别为93.5%, 4.9%和1.5%; 吸氢酶消耗13.3%的氢气. 甲酸裂解氢酶活性测定表明, 第3种产氢途径并非由甲酸裂解氢酶介导, 而可能是一种未知酶参与人工光照条件下R. rubrum的氢代谢.     

固氮斯氏假单胞菌四碳二羧酸转移酶DctPQM的跨膜结构分析与功能研究

固氮斯氏假单胞菌(Pseudomonas stutzeri)A1501四碳二羧酸转移酶系由dctPQM基因编码. 基因序列和结构分析表明, dctP, dctQ和dctM紧密连锁, 并在核苷酸和氨基酸水平上与自生固氮菌棕色固氮菌的四碳二羧酸结合蛋白基因dctP和转运蛋白基因dctQM高度同源. 经分析表明, DctP不含跨膜区, DctQ包含5个跨膜区, DctM包含12个跨膜区. 为验证四碳二羧酸转运系统对固氮能力的增强作用, 将含有完整dctPQM基因的DNA片段连接在自杀性转移质粒载体pSZ21的Tn5转座区域中, 获得重组质粒pSZY6. 采用三亲接合方法, 经Tn5转座作用将dctPQM基因随机插入到野生型菌株A1501的染色体上, 构建了重组菌株A-142. 经nptⅡ基因的PCR扩增实验证明, 该重组菌株确实携带了额外拷贝的dct结构基因. 该重组菌株以不同浓度的琥珀酸、延胡索酸和苹果酸(20, 10和5 mmol/ L)为惟一碳源生长时, 其固氮活性均明显高于野生型菌株A1501, 表明额外拷贝的四碳二羧酸转移酶系编码基因dctPQM能增强受体菌的固氮能力.     

眼睛颜色由什么决定？

正为什么人类的眼睛颜色不止一种?为什么有些人两眼不同色?眼睛颜色的冷知识,你知道吗?人类眼睛的颜色其实是指虹膜(可通过改变瞳孔的大小来调节进入眼内的光线的组织)的颜色。人眼颜色大概可分为6种:琥珀色、蓝色、棕色、灰色、绿色和红色(或紫色)。其中,棕色是最常见的眼睛颜色。第一个拥有蓝色眼睛的人出现在6000～1万年前。在此之前,人类的眼睛只有棕色这一种颜色。     

[(C_2H_5)_4N]_2[Fe_2(SCH_2CH_2S)_4]的合成及其晶体结构和分子结构

许多铁硫蛋白的活性中心都是铁硫原子簇化合物。如植物铁氧还蛋白,皮质铁氧还蛋白和假单孢氧还蛋白的活心位置是Fe_2S_2原子簇化合物。固氮酶的铁蛋白活性中心是Fe_4S_4原子簇化合物。固氮酶的钼铁蛋白中,除Mo—Fe—S原子簇、Fe_4S_4原子簇外,还有Fe_2S_2原子簇等等。铁硫原子簇化合物的主要特点是容易发生氧化还原反应,因而能传递电子。它们在生物体中所起的正是活化和传递电子的作用。所以,铁硫原子簇化合物的合成、结构和性质研究具有重要的仿生意义。     

产酸克氏杆菌(Klebsiella oxytoca)钼铁蛋白α-423~(Ile)位点的突变导致固氮酶催化活性降低

基于前期对固氮酶催化过程中存在两条电子传递通路的推论,探索从与P原子簇共价相连的β-93Cys出发至FeMoco之间重要的氨基酸位点.通过分析固氮酶钼铁蛋白的结构,利用体外定点突变和基因替代技术,将产酸克氏杆菌(Klebsiella oxytoca)固氮酶β-102Asn,α-431Lys和α-423Ile位点分别替换为β-102Ala,α-431His和α-423Pro,获得Nβ102A,Kα431H和Iα423P突变株.3个突变对细菌固氮生长有不同程度的影响,其中Iα423P突变株几乎无固氮生长,细胞乙炔还原活性显著下降;在42 L发酵罐中培养,其细胞最高固氮酶活性仅为野生型菌株的1/6;qRT-PCR检测发现此突变株nifD基因4倍的上调表达.分离纯化Iα423P钼铁蛋白,其最高C2H2和H+还原水平分别为野生型的13%和21%.根据以上研究结果推论,突变固氮酶的催化活性显著降低,或与直接打破α-423Ile与高柠檬酸长臂之间的氢键有关,推测α-423Ile是固氮酶催化底物还原过程中,电子经高柠檬酸长臂进入活性中心Mo位的入口氨基酸.     

用NMR方法研究杂多酸HPA-23与谷胱甘肽的作用

早在70年代初,人们就发现杂多酸具有抗病毒活性.例如钨锑酸钠[NaSb_9W_(21)O_(86)]~(18-)有可能成为潜在的抗病毒化合物.非常有趣的是最近报道[NH_4]_(18)[NaSb_9W_(21)O_(86)]·24H_2O(结构代号为HPA-23)具有很高的抗爱滋病病毒活性,在法国已进入临床应用.但从分子水平研究杂多酸化合物抗病毒的机理,目前尚未见到国内外报道.而作为病毒可以广义地看作由一个蛋白外壳包裹,内部则为核酸.爱滋病病毒同样由两层蛋白所包裹,与宿主细胞发生吸附作用主要是通过外层包络蛋白(GP120),该蛋白的活性组分是一个由8个氨基酸组成