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甲基乙二醛毒性机制及天然抑制剂的研究进展

食品研究与开发 2024年第9期45卷 193-201页

作者：易弛王文悦余帆樊鑫朱晓青肖俊锋周梦舟穆杨湖北工业大学发酵工程教育部重点实验室工业发酵省部协同创新中心细胞调控与分子药物“111”引智基地湖北武汉430068

甲基乙二醛(methylglyoxal,MGO)是美拉德反应的中间产物,也是糖酵解的产物。除了人体自身产生的MGO,食品、饮料以及食品加工过程中产生的MGO会在体内积累,MGO积累通常与各种慢性疾病相关,如糖尿病、肾病等。该文从MGO产生及代谢、毒性... 详细信息

甲基乙二醛(methylglyoxal,MGO)是美拉德反应的中间产物,也是糖酵解的产物。除了人体自身产生的MGO,食品、饮料以及食品加工过程中产生的MGO会在体内积累,MGO积累通常与各种慢性疾病相关,如糖尿病、肾病等。该文从MGO产生及代谢、毒性作用机制、解毒系统的研究现状等方面进行概述,MGO可直接或间接对机体内线粒体、内质网造成损伤,并激活相关信号通路。人体内MGO主要依靠乙二醛酶系统解毒,一些天然化学产物因较高的抗糖基化能力可有效清除外源性MGO,应用于食品体系中提高食品安全性。该文概述天然化学产物清除MGO的研究进展并比较各种天然化学产物抑制MGO机制,以期为开发新的MGO抑制剂提供理论依据。

关键词：甲基乙二醛二羰基化合物毒性机制解毒系统天然化合物MGO抑制剂

大肠杆菌中甲基乙二醛生物传感器的挖掘、构建与应用

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大肠杆菌中甲基乙二醛生物传感器的挖掘、构建与应用

作者：张凯博长春工业大学

学位级别：硕士

利用微生物细胞工厂生产大宗化学品和天然产物具有清洁和高效等优势,是微生物代谢工程和合成生物学领域重要研究的方向。1,3-二羟基丙酮是广泛应用于化工、医药、食品、化妆品和饲料等领域的重要精细化学品,目前主要通过化学合成和氧化... 详细信息

利用微生物细胞工厂生产大宗化学品和天然产物具有清洁和高效等优势,是微生物代谢工程和合成生物学领域重要研究的方向。1,3-二羟基丙酮是广泛应用于化工、医药、食品、化妆品和饲料等领域的重要精细化学品,目前主要通过化学合成和氧化葡萄糖杆菌生物合成的方法生产,但化学合成存在成本高,对环境有污染的缺陷,而氧化葡萄糖杆菌是以甘油为碳源实现1,3-二羟基丙酮生物合成,其存在甘油利用率较低的问题。利用大肠杆菌以葡萄糖为碳源合成1,3-二羟基丙酮具有碳源价格低,利用率高等优势,但目前在大肠杆菌中1,3-二羟基丙酮产量较低,限速步骤是将磷酸二羟基丙酮转化为1,3-二羟基丙酮的磷酸二羟丙酮脱磷酸化酶(Hdp A)的活性较低。对关键酶的改造通常需要构建简单高效的筛选方法来提升筛选效率,其中生物传感器具有反应灵敏,可作为高通量筛选工具等优点,可以用来筛选高酶活的突变体。同时,转录因子是细胞内自然存在的调控蛋白,通常具有良好的生物兼容性,转录因子型生物传感器可以最小化对宿主细胞代谢的干扰,实时检测胞内目标物质的量。因此,结合流式细胞仪等高通量分选工具,可以快速筛选到目标产物产量提高的突变体。在本研究中,构建了1,3-二羟基丙酮的生产菌株,创建了甲基乙二醛生物传感器,并利用其改造了磷酸二羟丙酮脱磷酸化酶(Hdp A),提高了1,3-二羟基丙酮产量。首先在野生型*** ATCC 8739菌株中敲除磷酸转移酶运输系统(PTS),敲除1,3-二羟基丙酮的下游代谢途径dha RKLM基因及甘油代谢途径glp K基因,表达1,3-二羟基丙酮合成关键酶Hdp A后,1,3-二羟基丙酮的产量为0.94 g/L。在此基础上进一步敲除gld A、mgs A、tpi A等基因以提高1,3-二羟基丙酮的前体物质磷酸二羟基丙酮的利用率,并防止1,3-二羟基丙酮的降解,该菌株1,3-二羟基丙酮产量提高至1.54 g/L。为了提高关键酶Hdp A的活性,挖掘了甲醛响应调节因子Frm R,并利用其改造为感受1,3-二羟基丙酮自发化学转化产物甲基乙二醛的生物传感器。通过在传感器系统启动子元件上引入Frm R结合位点,并组成型过表达Frm R的改造,该传感器对甲基乙二醛具有广泛的底物亲和范围(10-500μM)和显著的信号动态范围(>30倍)。通过易错PCR对Hdp A构建突变文库,利用构建的甲基乙二醛生物传感器结合流式细胞仪筛选,获得了两个使1,3-二羟基丙酮产量明显提升的Hdp A突变体。其中一个同义突变体(267G>T)使1,3-二羟基丙酮产量从1.45 g/L提高到1.92 g/L,产量增加了32%;另一突变体(D110G/G151C)使1,3-二羟基丙酮的产量提高到了2.29 g/L,产量增加58%,该突变可能扩大了关键酶Hdp A的催化口袋,从而提高了酶的催化活性。本研究创新性地构建了一个能够响应甲基乙二醛的转录因子型生物传感器,并将其用于产1,3-二羟基丙酮的关键酶Hdp A突变体的筛选,最终成功得到了活性提高的Hdp A突变体。该研究为类似的分子生物学研究提供了一种能够快速高通量筛选优势突变体的方法。

关键词：大肠杆菌 1,3-二羟基丙酮甲基乙二醛生物传感器代谢工程

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乙二醛和甲基乙二醛的来源及其环境效应

地球环境学报 2024年第3期15卷 402-420页

作者：黄俊霖 Tham Yee Jun 于潇禹凌镇浩中山大学大气科学学院珠海519082 中山大学海洋科学学院珠海519082

乙二醛和甲基乙二醛作为多种挥发性有机物的氧化反应中间产物,是臭氧和二次有机气溶胶的关键前体物。乙二醛和甲基乙二醛有着复杂的来源,既能通过多种自然或人为源直接排放,也可由诸多挥发性有机物二次氧化生成。由于排放及其前体物浓... 详细信息

乙二醛和甲基乙二醛作为多种挥发性有机物的氧化反应中间产物,是臭氧和二次有机气溶胶的关键前体物。乙二醛和甲基乙二醛有着复杂的来源,既能通过多种自然或人为源直接排放,也可由诸多挥发性有机物二次氧化生成。由于排放及其前体物浓度与组成存在差异,乙二醛及甲基乙二醛的浓度与来源特征在时间与空间分布上均有所不同,从而使其环境效应也呈现明显的时空分布差异。围绕乙二醛与甲基乙二醛的污染特征及环境效应,综述乙二醛和甲基乙二醛的浓度水平、时空分布、来源特征,并总结分析其在臭氧和二次有机气溶胶生成中的作用。在此基础上,讨论和分析未来关于乙二醛和甲基乙二醛的研究的方向。

关键词：乙二醛甲基乙二醛源解析臭氧二次有机气溶胶

外源甲基乙二醛(MG)对盐胁迫下板栗幼苗生理特性的影响

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河北农业科学 2024年第1期28卷 25-31页

作者：孙晓莉贾春燕董斌田寿乐王金平沈广宁山东省果树研究所山东泰安271018 泰山森林病虫害防治检疫站山东泰安271018

甲基乙二醛(MG)为近年来发现的新兴信号分子,在调控植物发育和抗逆过程中具有重要作用。为了探讨MG缓解盐胁迫对板栗幼苗损伤的生理机制,以板栗品种‘蒙早’2 a生幼苗为试验对象,研究了施用0.5 mmol/L MG及其清除剂N-乙酰半胱氨酸(NAC)... 详细信息

甲基乙二醛(MG)为近年来发现的新兴信号分子,在调控植物发育和抗逆过程中具有重要作用。为了探讨MG缓解盐胁迫对板栗幼苗损伤的生理机制,以板栗品种‘蒙早’2 a生幼苗为试验对象,研究了施用0.5 mmol/L MG及其清除剂N-乙酰半胱氨酸(NAC)对盐胁迫(NaCl含量200 mmol/L)下板栗幼苗抗氧化系统、乙二醛酶系统和渗透调节物质含量的影响。结果表明:施用外源MG能够提高盐胁迫下板栗幼苗抗氧化酶(SOD、POD、CAT、APX、GR)的活性,激活乙二醛酶系统(GlyI和GlyII酶活性提高),调节AsA—GSH循环,增加抗氧化剂(GSH、AsA)含量以及渗透调节物质脯氨酸(Pro)在叶片中的积累,减少丙二醛(MDA)、MG和超氧阴离子(O2-)的积累,缓解盐胁迫下板栗幼苗遭受的MG胁迫、氧化胁迫和渗透胁迫伤害,增强板栗幼苗的耐盐性;而添加MG清除剂NAC后,抑制了MG的缓解损伤效应。MG对增强板栗的耐盐性具有积极作用,研究MG作为新型外源调节物质调控植物抗逆胁迫为拓展板栗适用范围和盐碱地区板栗资源挖掘提供了重要的理论依据。

关键词：甲基乙二醛板栗盐胁迫 MG清除抗氧化渗透调节

GSK3β/Fis1信号通路在甲基乙二醛诱导成骨细胞凋亡中的作用及机制

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医学研究杂志 2024年第6期53卷 104-108页

作者：戴盼盼於辉张鹏林海升陈申国浙江省台州医院、台州恩泽医疗中心(集团)恩泽医院 317000

目的探讨糖原合成酶激酶3β(glycogen synthase kinase 3β,GSK3β)/线粒体分裂蛋白1(fission protein 1,Fis1)信号通路在甲基乙二醛(methylglyoxal,MG)诱导成骨细胞凋亡中的作用及机制。方法采用LiCl作为GSK3β抑制剂,将细胞随机分为4... 详细信息

目的探讨糖原合成酶激酶3β(glycogen synthase kinase 3β,GSK3β)/线粒体分裂蛋白1(fission protein 1,Fis1)信号通路在甲基乙二醛(methylglyoxal,MG)诱导成骨细胞凋亡中的作用及机制。方法采用LiCl作为GSK3β抑制剂,将细胞随机分为4组,即对照组、MG组、LiCl组和LiCl+MG组。采用MTT法检测细胞增殖活性,Tunel染色法分析细胞凋亡情况,Western blot法检测GSK3β、Fis1蛋白表达水平,MitoTracker Deep Red染色法分析线粒体形态。结果MTT法检测结果表明,MG抑制了成骨细胞增殖活性。Tunel染色法检测结果显示,MG诱导成骨细胞凋亡。Western blot法检测结果表明,MG处理后GSK3β蛋白磷酸化水平降低,Fis1蛋白表达水平增加。MitoTracker Deep Red染色法分析结果显示,MG处理后线粒体呈碎片化。在加入GSK3β抑制剂LiCl干预后,与MG组比较,其显著恢复了MG抑制的细胞增殖活性、减少细胞凋亡,同时GSK3β蛋白磷酸化水平升高,Fis1蛋白表达水平降低,并且恢复了线粒体形态。结论MG可能通过调控GSK3β/Fis1信号通路促进线粒体分裂增加,诱导成骨细胞凋亡。

关键词：糖尿病牙周炎甲基乙二醛糖原合成酶激酶3β 线粒体分裂蛋白1 细胞凋亡

血清甲基乙二醛在2型糖尿病及健康人中的相关因素分析

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标记免疫分析与临床 2024年第7期31卷 1219-1225,1231页

作者：章诗琪张琴琴杨光唐明娜范玉莹崔迪安徽医科大学第一附属医院内分泌科安徽合肥230032

目的在2型糖尿病患者和健康人群中探究哪些因素会影响人体血液中MGO的浓度以及血清MGO与糖尿病慢性并发症的关系,以评估MGO在糖尿病发生发展中的临床价值。方法本研究招募了375例2型糖尿病,伴有不同程度的糖尿病慢性并发症和128例健康... 详细信息

目的在2型糖尿病患者和健康人群中探究哪些因素会影响人体血液中MGO的浓度以及血清MGO与糖尿病慢性并发症的关系,以评估MGO在糖尿病发生发展中的临床价值。方法本研究招募了375例2型糖尿病,伴有不同程度的糖尿病慢性并发症和128例健康对照者,收集患者的临床资料。进行单因素和多因素回归分析,以确定血清MGO浓度的相关因素。结果在所有受试者中:Log_(10)(血清MGO+1)与BMI(r=0.2028,P<0.0001)、TG(r=0.1992,P<0.0001)显著正相关,与血红蛋白(r=-0.0936,P=0.0358)、TC(r=-0.0660,P=0.1395)呈负相关;在健康受试者中Log_(10)(血清MGO+1)与eGFR(r=0.3664,P<0.0001)、BMI(r=0.2834,P=0.0012)呈显著正相关;在糖尿病患者中,Log_(10)(血清MGO+1)仅与BMI相关(r=0.156,P<0.05)。结论在所有受试者中,BMI、三酰甘油、血红蛋白和总胆固醇影响血清MGO浓度;健康人中BMI、eGFR影响血清MGO浓度;糖尿病患者的血清MGO浓度仅受BMI影响。

关键词：甲基乙二醛 2型糖尿病糖尿病并发症

2型糖尿病患者血清甲基乙二醛、脑源性神经营养因子及胰高血糖素样肽-1水平变化与认知功能的关系

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中华实验外科杂志 2024年第5期41卷 920-920页

作者：王蓓蓓徐冬梅蔡锋方毅浙江省龙泉市人民医院内分泌科龙泉323700 浙江省龙泉市人民医院神经内科龙泉323700

本研究旨在探讨血清甲基乙二醛(MG)、脑源性神经营养因子(BDNF)、胰高血糖素样肽-1(GLP-1)水平与T2DM认知功能障碍的关系,现报道如下。

关键词：甲基乙二醛 T2DM 认知功能胰高血糖素样肽-1 血清

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甲基乙二醛与相关疾病的研究进展

中国药理学通报 2014年第4期30卷 456-459页

作者：王蕾朱迪娜吕翠张文生北京师范大学地表过程与资源生态国家重点实验室北京师范大学中药资源保护与利用北京市重点实验室教育部天然药物工程研究中心北京100875

甲基乙二醛(methylglyoxal,MG)作为糖酵解过程固有的毒性副产物在人体内广泛分布。生理条件下,只有很少的葡萄糖会转变成MG。但在疾病或代谢异常的条件下,体内糖酵解发生异常,导致MG积累超过正常水平。MG作为高反应活性的α-羰基醛,能... 详细信息

甲基乙二醛(methylglyoxal,MG)作为糖酵解过程固有的毒性副产物在人体内广泛分布。生理条件下,只有很少的葡萄糖会转变成MG。但在疾病或代谢异常的条件下,体内糖酵解发生异常,导致MG积累超过正常水平。MG作为高反应活性的α-羰基醛,能够与长寿蛋白反应生成晚期糖基化终末产物(advanced glycosylation end products,AGEs)。同时MG和AGEs均能刺激细胞产生活性氧(reactive oxygen species,ROS),最终诱发细胞凋亡。MG及其糖化作用与糖尿病、血管病变和神经退行性病变等多种疾病的发生发展密切相关。该文对MG的来源、代谢和毒性进行阐述,并对其近年来在相关疾病中的研究进展进行总结。

关键词：甲基乙二醛晚期糖基化终末产物糖尿病阿尔采末病血管性疾病肿瘤

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甲基乙二醛：植物中一种新的信号分子

植物生理学报 2018年第1期54卷 10-18页

作者：王月周志豪叶芯妤李忠光云南师范大学生命科学学院生物能源持续开发利用教育部工程研究中心云南省生物质能与环境生物技术重点实验室昆明650500

由于甲基乙二醛(methylglyoxal,MG)会破坏蛋白质、DNA、RNA和生物膜,故长期以来被认为是一种细胞毒害剂。近年来的研究初步表明,低浓度的MG是一种信号分子,参与种子的萌发、植物的生长、发育、生殖及胁迫耐性的获得。本文结合最新的研... 详细信息

由于甲基乙二醛(methylglyoxal,MG)会破坏蛋白质、DNA、RNA和生物膜,故长期以来被认为是一种细胞毒害剂。近年来的研究初步表明,低浓度的MG是一种信号分子,参与种子的萌发、植物的生长、发育、生殖及胁迫耐性的获得。本文结合最新的研究进展,综述了植物体内MG的合成代谢和分解代谢、环境刺激引发的MG信号,以及与MG有关的植物耐逆性(包括耐盐性、耐旱性、重金属胁迫耐性、耐热性和耐冷性)的形成,并指出未来的研究方向。

关键词：甲基乙二醛乙二醛酶系统信号分子耐逆性