Endothelium-derived nitric oxide and vascular physiology and pathology

In 1980, Furchgott and Zawadzki demonstrated that the relaxation of vascular smooth muscle cells in response to acetylcholine is dependent on the anatomical integrity of the endothelium. Endothelium-derived relaxing factor was identified 7 years later as the free radical gas nitric oxide (NO). In endothelium, the amino acid L-arginine is converted to L-citrulline and NO by one of the three NO synthases, the endothelial isoform (eNOS). Shear stress and cell proliferation appear to be, quantitatively, the two major regulatory factors of eNOS gene expression. However, eNOS seems to be mainly regulated by modulation of its activity. Stimulation of specific receptors to various agonists (e.g., bradykinin, serotonin, adenosine, ADP/ATP, histamine, thrombin) increases eNOS enzymatic activity at least in part through an increase in intracellular free Ca²⁺. However, the mechanical stimulus shear stress appears again to be the major stimulus of eNOS activity, although the precise mechanisms activating the enzyme remain to be elucidated. Phosphorylation and subcellular translocation (from plasmalemmal caveolae to the cytoskeleton or cytosol) are probably involved in these regulations. Although eNOS plays a major vasodilatory role in the control of vasomotion, it has not so far been demonstrated that a defect in endothelial NO production could be responsible for high blood pressure in humans. In contrast, a defect in endothelium-dependent vasodilation is known to be promoted by several risk factors (e.g., smoking, diabetes, hypercholesterolemia) and is also the consequence of atheroma (fatty streak infiltration of the neointima). Several mechanisms probably contribute to this decrease in NO bioavailability. Finally, a defect in NO generation contributes to the pathophysiology of pulmonary hypertension. Elucidation of the mechanisms of eNOS enzyme activity and NO bioavailability will contribute to our understanding the physiology of vasomotion and the pathophysiology of endothelial dysfunction, and could provide insights for new therapies, particularly in hypertension and atherosclerosis.     

Nitric oxide biosynthesis, nitric oxide synthase inhibitors and arginase competition for L-arginine utilization

Nitric oxide (NO) is a recently discovered mediator produced by mammalian cells. It plays a key role in neurotransmission, control of blood pressure, and cellular defense mechanisms. Nitric oxide synthases (NOSs) catalyze the oxidation of L-arginine to NO and L-citrulline. NOSs are unique enzymes in that they possess on the same polypeptidic chain a reductase domain and an oxygenase domain closely related to cytochrome P450s. NO and superoxide formation as well as NOS stability are finely regulated by Ca²⁺/calmodulin interactions, by the cofactor tetrahydrobiopterin, and by substrate availability. Strong interactions between the L-arginine-metabolizing enzymes are clearly demonstrated by competition between NOSs and arginases for L-arginine utilization, and by potent inhibition of arginase activity by N^ω-hydroxy-L-arginine, an intermediate in the L-arginine to NO pathway.     

ATP合成酶及其功能机制综述

在细胞能量转变过程中，F1F0-型ATP合成酶是一个关键酶。在ATP合成过程中，这个大的蛋白复合体利用质子梯度和相关的膜电势来合成ATP。这个酶结构的不同作用形式正在逐步阐明。一致的看法是这个酶由两个旋转发动机构成，一个在F1上，它将催化过程与内部的转子运动联系在一起，另一个在F0上，它将质子迁移与F0转子的运动联系在一起。虽然两个马达可以独立工作，但是它们必须结合在一起才能转换能量。从结构、基因和生化物理方面的研究中得出的关于这个旋转马达的功能的证据，在这里将作一个回顾，一些不确定的，关于酶机制尚留迷团的内容也将讨论如下。     

葫芦考略

葫芦被我国古人当作瓜类的一种，是我国栽培历史最悠久的植物之一，在距今七八年千的我国新石器遗址中曾发现它的残果和种子遗存，文字记载也很早。它在我国古代有着极为广泛的用途，除果实和叶子供食用和作药物外，成熟的果实还被用来制作各生活用具、乐器等等，另外瓜瓤被用作喂猪，种子被用于榨油浇制蜡烛，在中华文明发展进程中起着非常重要的作用。可能出于对这种植物极端推崇的缘故，古人甚至认为人类也由它发源而来。从有关历史资料来看，葫芦应是一种起源于我国的栽培植物，原产地可能在华南或华西南。     

烯二炔类抗肿瘤抗生素的生物合成研究进展

烯二炔类抗生素以其独特的化学结构和强烈的抗肿瘤活性成为化学、生物和医药领域重点关注的对象。本文简要介绍了近年来关于烯二炔化合物的生物合成研究进展,以及运用组合生物合成的原理创造新型烯二炔结构类似物的前景。烯二炔类抗生素为我们研究复杂天然产物的生物合成提供了一个很好的模型,其基因和生化水平机制的阐明将进一步丰富组合生物合成的内容和手段,最终有利于发现和发展新型的抗肿瘤药物。     

粗糙脉孢菌中几丁质合酶1缺失突变体的构建及表型分析

在丝状真菌中,几丁质是真菌细胞壁的主要成分之一,对维持细胞形态和结构起到了重要的作用.几丁质是由几丁质合酶(chitin synthase,CHS)催化合成的,几丁质合酶参与生物钟调节的生理活动.本文以丝状真菌粗糙脉孢菌几丁质合酶1(CHS-1)为研究对象,通过同源重组基因敲除技术、电转化、分生孢子过膜以及PCR鉴定的方法,获得了chs-1缺失突变菌株CHS-1KO.通过竞争性生长管(racetube)培养分析发现:对照Ku70RIP和突变菌株CHS-1KO(Ku70RIP背景)均具有明显的分生孢子带,但分生孢子带昼夜节律周期缩短,直线生长速率显著减慢,ku70RIP菌丝生长长度是3.4±0.31 cm/24 h,而突变菌株CHS-1KO(Ku70RIP背景)菌丝生长长度是2.07±0.19 cm/24 h.并进一步结合细胞壁染色对细胞形态分析发现:变菌株CHS-1KO菌丝沿生长方向膨胀、分支变短.这些结果表明:几丁质合酶1在粗糙脉孢菌分生孢子带昼夜节律形成和菌丝生长中发挥重要的作用.     

蛇足石杉内生真菌Shiraia sp. Slf14中III型聚酮合酶的表达、纯化及生物信息学分析

竹红菌素是我国特有的一类苝醌类光敏色素,在开发新型抗肿瘤抗病毒药物、光敏活性农药及新型光电转换材料等方面应用前景广阔.聚酮合酶（ Polyketide synthase,PKS）是合成竹红菌素的一种关键酶,通过全基因组测序及分析发现在Shiraia sp. Slf14中存在一个III型聚酮合酶基因.利用RT-PCR技术,以其总RNA为模板,扩增得到目的片段,并成功构建表达载体pET-22b（+）-PKSIII,采用Ni-NTA亲和层析法纯化目的蛋白,在大肠杆菌BL21（ DE3）中成功表达出了目的蛋白,SDS-PAGE结果显示表达重组产物分子质量约为43 kDa,与理论值一致,为III型聚酮合酶的催化活性研究提供理论依据.     

利用5-氨基乙酰丙酸脱水酶缺失的重组大肠杆菌合成5-氨基乙酰丙酸

生物法合成5-氨基乙酰丙酸(5-ALA)大多通过添加5-ALA脱水酶(ALAD)的抑制剂乙酰丙酸(LA)减少5-ALA的降解,造成生产成本增高,发酵工艺复杂.本文利用ALAD缺失的大肠杆菌ZSEc2作为出发菌株,通过紫外诱变的方法,获得可利用外源血红素恢复正常生长的大肠杆菌突变株ZGEc1,并过表达来自沼泽红假单胞菌的5-ALA合成酶(ALAS)基因,最终建立一条不需要添加ALAD抑制剂的5-ALA的生物合成新路线.经过培养基初步优化,重组菌可在胞外积累约1,g/L的5-ALA.     

何首乌中一种Ⅲ型PKS基因的克隆及生物信息学分析

Ⅲ型聚酮合酶即查耳酮合酶超家族,能催化生成一系列结构各异、具有不同生理活性、含有查耳酮合酶基本骨架的植物次生代谢产物。根据不同植物Ⅲ型PKSs基因的保守序列,设计简并引物,采用RT - PCR和RACE技术,首次从传统中药材何首乌(Polygonum multiflorum Thunb.)中克隆到一种Ⅲ型PKS基因,其cDNA全长1228bp, 编码379个氨基酸,命名为FmPKS (GenBank登录号: GQ411431)。该基因含有三个内含子, 与迄今报道的绝大部分Ⅲ型PKS含有一个内含子不同,而与最近报道的虎杖中克隆的PcPKS2基因相同。通过生物信息学方法对其编码蛋白的序列进行同源性分析,构建了系统进化树,并对其等电点、疏水性及二级结构、跨膜区域等理化性质进行了初步预测,为进一步研究其功能奠定了基础。     

黄蜀葵查尔酮合成酶基因AmCHS克隆及序列分析

从黄蜀葵(Abelmoschus manihot) 花瓣中通过简并引物克隆得到查尔酮合成酶基因cDNA 核心序列,根据核心序列设计特异引物,再应用5′RACE 和3′RACE 技术分别扩增该序列的5′末端和3′末端序列,最后通过序列拼接获得黄蜀葵查尔酮合成酶基因（AmCHS）cDNA全序列.序列分析结果表明AmCHS cDNA编码区长1170 bp,编码389个氨基酸.其氨基酸序列与其它已知高等植物CHS基因具有很高的同源性,并且包含了CHS具有的活性位点和催化位点等保守性位点.