靶向β-葡萄糖醛酸苷酶的抗肿瘤药物研究进展

β-葡萄糖醛酸苷酶(β-Glucuronidase,简称βGU)是参与机体多种代谢过程的重要酸性水解酶。βGU具有极高的催化效率,几乎可以水解任何含β-葡萄糖醛酸苷结构的底物。其活性与pH值相关,在酸性环境下(pH值为4左右)活性最佳。由于该酶在广泛种类的恶性肿瘤中高度表达,及肿瘤酸性微环境对其活性的催化作用,因而在靶向性抗肿瘤药物的研究与开发中成为新的研究热点。综述了β-葡萄糖醛酸苷酶与肿瘤的关系以及基于β-葡萄糖醛酸苷酶的抗肿瘤药物的研发近况。     

豆豉纤溶酶的定向进化

为提高豆豉纤溶酶的药用价值,通过易错PCR方法对来源于Bacillus subtilis DC-12的豆豉纤溶酶DFE基因进行突变并构建突变体文库,利用底物H-D-Val-Leu-Lys-pNA对突变体文库进行筛选.通过3轮易错PCR最终获得催化效率提高的突变酶mDFE3.序列分析表明突变酶mDFE3基因发生了6处碱基突变,其中4处突变发生氨基酸取代,2处为同义突变;通过swiss-model repository模拟突变酶mDFE3的结构,显示3个突变氨基酸位于回环结构上,1个位于α螺旋上;酶动力学测定结果表明突变酶mDFE3的Km值由0.58mmol/L降低至0.45mmol/L,突变酶mDFE3的催化效率(kcat)是野生型的2.57倍.     

豆豉纤溶酶纤溶活性的定向进化研究

通过易错PCR方法向来源于枯草芽孢杆菌DC-12的豆豉纤溶酶基因中引入突变并构建突变体库.利用底物H-D-Val-Leu-Lys-pNA以酶活力为指标对突变体库进行筛选,通过三轮易错PCR最终获得一株酶活力提高的突变株M324.序列分析表明突变体M324酶基因发生了六处碱基突变,其中四处突变发生氨基酸取代,另两处为无义突变.通过SWISS-MODEL Repository模拟突变酶的结构显示,三个突变氨基酸位于回环结构上,一个位于α螺旋上.纤维蛋白平板法测定纤溶酶活,结果显示突变酶的比活力是野生型的2.44倍.     

系列木聚糖降解酶基因同向串连表达的研究

采用分子克隆操作方法，通过设计多个SD序列的多克隆位点，首次成功构建了一个木聚糖降解酶系列基因同向串连表达载体，经筛选鉴定获得具有极耐热性的α-阿拉伯呋喃糖苷酶基因（XarB）、葡萄糖醛酸酶基冈（αguA）和木聚精酶基因（龄nB）同向串连的pHsh／XarB-aguA-XynB一株克隆菌，酶学分析表明重组菌株具有较好的阿拉伯糖苷酶、木糖苷酶、葡萄糖醛酸酶和木聚糖酶活性．酶活单位分别为：阿拉伯糖苷酶11．8U／mL，β-木糖苷酶6．87U／mL，α-葡萄糖醛酸酶1．53U／mL，木聚糖酶6．58U／mL．     

产转糖基β-半乳糖苷酶菌株F3的鉴定、产酶条件及转糖基活性研究

菌株乃从土壤中筛选得到,具有产生转糖基β-半乳糖苷酶（β-galactosidase）的特性。根据形态观察及18S rDNA序列分析;菌株乃被鉴定为扩张青霉（Penicillumexpansum）。通过单因子试验和正交试验,对菌株乃产生转糖基阻半乳糖苷酶的培养基组成及发酵条件进行了优化。优化后的培养基组成为葡萄糖2％、酵母粉1％、蛋白胨1．5％、氯化钠0．3％。在初始pH6．0,28℃培养40h时,其产酶量为2245．2U／L,比优化前提高约3倍。菌株乃产生的转糖基肛半乳糖苷酶以pH4．5缓冲液配制的30％乳糖为底物,50℃反应24h,低聚半乳糖产量为30．6％,其中80％以上为三糖。     

重组细胞色素P450 BM-3突变酶在大肠杆菌中催化吲哚合成靛蓝

重组细胞色素P450 BM-3突变酶在大肠杆菌（E.coli）BL21得到表达，利用重组菌株细胞催化吲哚合成靛蓝.考察了底物、产物、葡萄糖浓度以及pH值和温度对反应的影响.结果表明：pH 7.0—7.5，温度35℃，底物浓度0.5mmol/L为较好的反应条件.在此条件下，反应进行8h后，靛蓝产率可以达到29.43%.产物靛蓝对合成反应具有一定的抑制作用，在反应体系中加入5g/L葡萄糖，可以将产率提高到44.08%.     

微生物发酵转化黄芩苷生成黄芩素的研究

本文筛选到一株产β-葡萄糖醛酸酶的菌株HQ-10,该菌能够以黄芩为底物,通过发酵将黄芩中的黄芩苷转化为黄芩素。通过对发酵条件进行优化,黄芩苷转化率近于92％。发酵产物经过大孔吸附树脂、聚酰胺柱和重结晶进行分离纯化,其中转化产物经TLC、HPLC,质谱等方法检测确定为黄芩素。     

大鼠肝脏葡醛酸转移酶活性测定的显色光度法研究

在探讨显色反应机理的基础上,对以2-氨基酚为底物测定葡醛酸转移酶（UGTs）活性的显色光度法进行了优化.结果表明,在控制反应条件下,过量的底物本身并不发生显色反应,而其葡醛酸结合代谢物2-氨基酚葡醛酸苷可发生重氮-偶氮化反应,在540nm波长处有最大吸收,且吸光度与代谢物浓度成正比.因此,可以具有相同发色团的苯胺为标准,根据标准曲线计算UGTs的酶活性.2-氨基酚葡醛酸苷在0.5～8μmol/L范围内线性良好,r〉0.999（n=6）,吸光度值可在显色完全后40 min内保持稳定.应用本法测定了雄性SD大鼠肝微粒体及S9组分的UGTs活性,结果分别为0.704 nmol·min^-1·mg^-1和0.177 nmol·min^-1·mg^-1.该方法测定条件的可控性好,操作简便,结果准确可靠,适用于临床前动物药代实验研究中UGTs活性的常规评价.     

分子筛固定化葡萄糖淀粉酶性的研究

研究了温度、ｐＨ值、底物流速、底物浓度、底物的葡萄糖当量值（ＤＥ）等因素对分子筛固定化黑曲霉葡萄糖淀粉酶水解淀粉液化液反应性能的影响规律,考察了固定化酶催化剂的寿命,在适宜条件下,供给质量百分数１０％的淀粉液化液,连续２２ｄ可产生ＤＥ值９５以上的糖化液,运转３０ｄ,活力仅下降２５％,以ＤＥ值１５的玉米淀粉液化液为底物,糖化液中葡萄糖的质量百分数可达９７％以上。     

微生物发酵转化黄芩苷生成黄芩素的研究

葡萄糖醛酸酶的菌株HQ10,能够以黄芩为底物,通过发酵将黄芩中的黄芩苷转化为黄芩素. 通过对发酵条件进行优化,黄芩苷转化率近于92%. 发酵产物经TLC、HPLC、质谱等方法检测确定为黄芩素.     

不同β-葡萄糖苷酶性能分析及对罗汉果苷的转化

以Pichia pastoris GS115为宿主,对来源于特异腐质霉Humicolainsolens、棘孢曲霉Aspergillus aculeatus和黑曲霉Aspergillus niger的β-葡萄糖苷酶基因bglHi、bglAa和bglAn进行异源表达。以对硝基苯基-β-D-吡喃葡萄糖苷为底物,分析了3种酶的酶学性质,其中BglAn的酶活力最高,为90.83U/mg。3种酶的最适反应温度和最适pH值范围分别为55~65℃和5.0~6.0。在pH值为6.0、温度50℃、酶量2U的条件下,利用3种酶水解不同浓度的罗汉果苷Ⅴ。结果表明:不同来源的酶水解底物的特异性差别较大,其中BglHi和BglAa水解罗汉果苷Ⅴ生成罗汉果苷ⅢE的转化率较低,仅为5%~7%;而BglAn在底物质量浓度1mg/mL,反应20min时转化率为96.5%;提高底物质量浓度到5mg/mL,反应1h时转化率也可达97.9%,基本实现完全转化。通过酶法转化罗汉果苷Ⅴ,获得了较高纯度的产物罗汉果苷ⅢE,为后期开发不同结构、不同功能罗汉果苷类甜剂提供了新的途径。     

福寿螺β—葡萄糖苷酶在脲溶液中失活动力学研究

研究福寿螺β０葡萄糖苷酶在脲溶液中变性作用,测定酶在脲溶液中的失少感动 ,测定游离酶（Ｅ）和酶－底物络合物（ＥＳ）的脲失活的微观速度常数,并加以比较,表明底物存在对于酶被脲的失活具有明显的保护作用。     

一个GAP启动子的分析及点突变体构建

甘油醛-3-磷酸脱氢酶基因(GAP)作为常见的持家基因在微生物中普遍表达,因而其启动子(PGAP)被认为是一个强的组成型启动子;首先,预测并克隆了双叉双歧杆菌的GAP启动子,并利用葡萄糖醛酸苷酶基因为报告基因,分析了PGAP在大肠杆菌和双歧杆菌中驱动表达的强度;不同碳源的发酵实验表明:PGAP在葡萄糖培养基中强度最高,而3种底物类似物对PGAP强度的影响各不相同;对PGAP预测的-10区进行了系列点突变,具有更接近sigma 70启动子共有序列的突变体p MGAP3表现出更高的驱动强度;最后,通过对代表性双歧杆菌PGAP序列的比对,表明在一些核心区域,如可能的TATA盒、转录起始位点、核糖体结合位点高度保守。     

大肠杆菌乙酸代谢突变株的培养和外源基因表达

大肠杆菌JL3是JM101经诱变和连续培养所选育到的乙酸耐受性突变株，JL3在复合培养基中产生的乙酸比JM101少，菌体对葡萄糖的得率（YX／S）增加，在基本培养基M中连续培养，最大菌体得率（YG）增大，维持系数（m)降低，存在外源乙酸时，JL3对葡萄糖亲和性增加，显示较强的生长优势，在含有10g/L乙酸钠的复合培养基中，JL3／pUC19的β－半乳糖苷酶比活比JM101／PUC19提高30％。     

嗜热侧孢霉2441纤维素酶产酶条件优化及突变株选育

为了提高嗜热侧孢霉2441纤维素酶的产量,对产酶条件进行了优化,测定了酶的特性,对选育抗葡萄糖效应突变株和中温型突变株进行了探索.实验中酶活力测定以微晶纤维素、CMC-Na和水杨苷为底物,DNS法测定还原糖;产酶条件优化采用正交试验设计,以微晶纤维素酶活为指标;通过NTG诱变和UV诱变选育抗葡萄糖效应突变株和中温型突变株.结果表明:产酶条件优化后,嗜热侧孢霉2441的纤维素酶活极显著提高(P0.01);2441的微晶纤维素酶、CMC-Na酶和β-葡萄糖苷酶的最适作用温度分别为60℃、65℃、70℃,最适作用pH值均为5.5,温度高于70℃及碱性条件下,酶活力显著下降;选育的抗葡萄糖效应突变株N20-01,微晶纤维素酶活提高13.203%,CMC-Na酶活提高47.176%,β-葡萄糖苷酶活提高119.517%;选育的中温型突变株U40-03,在32℃培养时与2441在45℃培养时相比,微晶纤维素酶活提高11.411%,CMC-Na酶活提高29.484%,β-葡萄糖苷酶活提高54.759%.     

新型拟除虫菊酯降解酶的分子改造及降解特性

为了获得稳定性和酶活性提高的拟除虫菊酯类降解酶,利用易错PCR技术对来源于海底泥宏基因组文库的新型酯酶基因(est825)进行体外定向进化,获得了一个酶活性和热稳定性均提高的突变酶(Est M46)。与野生型相比其酶活力提高1.5倍;最适反应温度提高了5℃,同时热稳定性明显增强。此外,Est M46对氯氟氰菊酯、氯氰菊酯、氰戊菊酯和溴氰菊酯的降解率分别提升至92.21%、99.75%、93.21%和89.48%。这对降低酶的生产成本、促进工业化发展和环境保护有重要意义。     

草鱼胰蛋白酶的分离纯化及性质研究

从草鱼肝胰脏中分离纯化出一种胰蛋白酶．纯化过程包括：硫酸铵分级沉淀,DEAE-Sephamse离子交换,Sephacryl S-200凝胶过滤和Q-Sepharose离子交换层析．SDS-PAGE显示在分子量约为28．5ku处有单一电泳带,表明该酶已得到高度纯化．以Boc-Leu-Arg-Arg-MCA为底物测得该酶的最适温度为40℃．最适pH值为9．0．丝氨酸蛋白酶抑制剂（Pefabloc SC,PMSF,Benzamidine）对该酶的活力有明显抑制作用．底物特异性实验表明该酶特异性分解精氨酸和赖氨酸残基的C末端,进一步证明纯化蛋白为草鱼胰蛋白酶,其酶学性质与鲤鱼胰蛋白酶相似．     

大肠杆菌ATCase抗反馈抑制突变体的构建及其对胞苷积累的影响

为解决胞苷生物合成途径中天冬氨酸氨甲酰转移酶受胞苷三磷酸反馈抑制调节的问题,通过对其碱基序列和蛋白质结构分析,利用基因定点突变的方法构建了大肠杆菌的ATCase突变酶,得到三个突变体:M1(H20L)、M2(K60E)、M3(K94E),并在E.coli DH5α中对融合蛋白进行了表达.酶活测定表明,M1、M2、M3的ATCase酶相对活性都比野生型M0的高,分别为野生型M0的1.10、1.22和1.37倍,且比活力都有不同程度提高.与含野生型pyrBI基因的M0相比,含突变型基因的M1、M2和M3均对15,mmol/L的CTP具有强的抗反馈抑制作用,且M1、M2和M3的抗CTP反馈抑制作用分别是M0的5.4、6.0和8.5倍.最后将各突变质粒转入到E.coli Cyt10(Δcdd)中进行发酵培养,结果表明,与未含突变基因菌株相比,各含突变基因菌株的胞苷积累量均有不同程度的提高,说明ATCase定点突变使胞苷的合成积累途径得到了不同程度的强化.     

转糖基β-半乳糖苷酶产生菌筛选和鉴定及酶催化生成低聚半乳糖

通过水解活性和转糖基活性筛选, 从实验室97株保存菌种中获得1株具有转糖基活性的β-半乳糖苷酶产生菌,克隆并序列分析了该菌株16SrDNA基因片断,GenBank收录号为DQ267829. 综合其形态学特征、生理生化特征及16S rDNA序列同源性分析结果, 将其鉴定为巨大芽孢杆菌（Bacillus megaterium）2-37-4-1. 确定了该菌株β-半乳糖苷酶产酶培养基的碳源为乳糖1%,氮源为蛋白胨0.5%和酵母膏0.5%,培养条件为37℃摇床培养18?h;碳源实验证明,该菌株β 半乳糖苷酶产生为乳糖诱导型.利用薄层层析技术研究了pH值、乳糖底物浓度、反应温度和反应时间对该菌株β-半乳糖苷酶以乳糖为底物转糖基合成低聚半乳糖的影响, 确定最适反应条件为pH7.5、50mmol/L（磷酸缓冲液）配制的40%乳糖溶液, 55℃反应24h.转糖基反应产物高压液相色谱分析其组成为低聚半乳糖25.68%, 双糖（包括乳糖和转移二糖）33.02%, 葡萄糖26.37%和半乳糖14.92%.     

甜叶菊化学成分及其甜度的研究

以工业化的提取分离工艺从甜叶菊干叶中分离提纯得到了甜菊糖苷粗品;利用正相硅胶层析柱以及葡聚糖凝胶、十八烷基硅烷键合硅胶、聚苯乙烯树脂等反相层析柱,分离纯化甜菊糖苷粗品得到5个化合物;再利用薄层层析色谱,质谱,核磁共振等分析手段对所得各单体进行了结构鉴定。结果表明分离得的5种化合物分别为6-羟基-11（β-D-吡喃葡萄糖基）-2-十二酮（-hydroxy-11-(β-D-glucopyranosyl)-2-cyclododecanone,Ⅰ）、莱鲍迪A苷（rebaudioside A,Ⅱ）、莱鲍迪B苷（rebaudioside B,Ⅲ）、莱鲍迪M苷（rebaudioside M,Ⅳ）和葡萄糖（glucose,Ⅴ）,其中单体Ⅰ为新的化合物。利用甜度定量预测模型对化合物Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ进行甜度分析,其甜度分别为蔗糖的113.6、225.0、325.0、29.4倍。