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人体肠道菌群来源碳水化合物活性酶(CAZYmes)研究进展

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生物化学与生物物理进展 2020年第7期47卷 607-625页

作者：张浩雯曹浩王钰璐辛凤姣中国农业科学院农产品加工研究所北京100193

肠道菌群是人体重要的代谢"器官",对人体的健康和疾病起着至关重要的作用.肠道菌群参与人体消化、免疫、神经系统调节机能的分子机理是特异性物质代谢通路在微生物与人体之间的协同耦合.酶是代谢通路中参与物质转化的基本功能单元,深入... 详细信息

肠道菌群是人体重要的代谢"器官",对人体的健康和疾病起着至关重要的作用.肠道菌群参与人体消化、免疫、神经系统调节机能的分子机理是特异性物质代谢通路在微生物与人体之间的协同耦合.酶是代谢通路中参与物质转化的基本功能单元,深入理解肠道菌群编码酶的分子催化机理将为以肠道菌群(或肠道酶)作为靶点的精准营养/医疗干预研究提供重要理论依据.特异性底物酶解研究表明,肠道菌群编码的酶系统不仅包含全部已知的碳水化合物活性酶(carbohydrateactive enzymes, CAZYmes)类,同时蕴含诸多潜在的新型CAZYmes.本文阐述CAZYmes的分类原则及催化机理,并主要从结构生物学方面综述人体肠道菌群来源的新型CAZYmes.

关键词：肠道菌群糖苷水解酶糖苷转移酶多糖裂解酶碳水化合物酯酶辅助氧化还原酶

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植物纤维素合酶基因研究进展

植物学通报 2002年第6期19卷 641-649页

作者：魏建华宋艳茹北京农林科学院北京农业生物技术研究中心北京100089 中国科学院植物研究所北京100093

纤维素合酶催化合成的 β_1 ,4糖苷链构成植物细胞壁中含量最丰富的组份纤维素。植物体中存在着众多纤维素合酶 ,同时还具多种与之相关的纤维素合酶相似蛋白 ,它们组成了一个庞大的纤维素合酶超家族。纤维素合酶的催化机理尚不清楚 ,纤... 详细信息

纤维素合酶催化合成的 β_1 ,4糖苷链构成植物细胞壁中含量最丰富的组份纤维素。植物体中存在着众多纤维素合酶 ,同时还具多种与之相关的纤维素合酶相似蛋白 ,它们组成了一个庞大的纤维素合酶超家族。纤维素合酶的催化机理尚不清楚 ,纤维素合酶相似蛋白的功能更有待于深入研究。本文综述了近年植物纤维素合酶及其相似蛋白编码基因的研究进展。

关键词：植物纤维素合酶研究进展相似蛋白糖苷转移酶编码基因

Actinoplanes ***03852阿卡波糖结构类似杂质组分形成酶学基础及其发酵控制研究

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Actinoplanes ***03852阿卡波糖结构类似杂质组分形成酶学基础及...

作者：许贤恩浙江工业大学

学位级别：硕士

阿卡波糖(Acarbose)是一种α-糖苷酶抑制剂,用于治疗非胰岛素依赖型糖尿病,主要通过游动放线菌(Actinoplanes sp.)发酵获得。阿卡波糖通过对肠道内的蔗糖酶、麦芽糖酶和葡萄糖淀粉酶的抑制作用而降低血糖浓度,具有良好的药学性质及安全... 详细信息

阿卡波糖(Acarbose)是一种α-糖苷酶抑制剂,用于治疗非胰岛素依赖型糖尿病,主要通过游动放线菌(Actinoplanes sp.)发酵获得。阿卡波糖通过对肠道内的蔗糖酶、麦芽糖酶和葡萄糖淀粉酶的抑制作用而降低血糖浓度,具有良好的药学性质及安全性,因此得到广泛的应用。Actinoplanes sp.在发酵过程中除了产生阿卡波糖外,还能产生多种含有阿卡维基(acarviosyl)的结构类似物,造成阿卡波糖下游分离困难,影响α-糖苷酶抑制效果。本文通过对阿卡波糖结构类似杂质组分形成的关键酶进行分离纯化并研究酶学性质,找到杂质组分形成所需的关键因素及合适的抑制方法,减少发酵液中杂质组分的含量。首先,用Actinoplanes ***03852胞内提取物和胞外提取物催化阿卡波糖与其它寡糖的混合物,LC-MS分析其产物确定了杂质组分C和杂质组分F。进一步确定杂质组分C是在胞内提取物的作用下通过分子内的糖苷转移反应形成的,而杂质组分F是在胞外提取物的作用下将阿卡波糖的阿卡维基部分转移至麦芽三糖上形成的。对于胞内提取物,添加海藻糖对糖苷转移活力有一定的促进作用,而麦芽糖则抑制酶活力;提取物中糖苷转移活力并不随着Actinoplanes ***03852培养时间的延长而有所变化;利用等量的麦芽糖和海藻糖替代原始培养基中麦芽糖浆,可以促进糖苷转移活力,而淀粉反之。而对于胞外提取物,随着菌体培养时间的增加,阿卡维基转移酶活力逐渐降低;利用淀粉替代原始发酵液中麦芽糖浆,可以促进阿卡维基转移酶的活力,但不利于发酵液中阿卡波糖的产量。然后,利用Micro-prep DEAE阴离子交换层析、Micro-prep t-Butyl疏水作用层析、UNO-Q阴离子交换整体柱层析从Actinoplanes ***03852分离得到糖苷转移酶,比酶活为15.6 ***,纯化48.8倍,收率为6.9%。酶分子量约为51 kDa。对糖苷转移酶酶学性质研究,得到该酶最适作用温度和pH分别为25℃和7.5,在低于40℃、pH 6.0～7.5保持稳定。Li+对酶活有一定的激活作用,Zn、Fe、Fe以及A1等对酶活有强烈的抑制作用,井冈霉素衍生物有效霉胺对酶活有较强的抑制作用。该酶的Km和Vmax分别为6.89 g·L和46.72 g·h。有效霉醇胺、有效霉烯胺和有效霉胺是该糖苷转移酶的竞争性抑制剂,有效霉胺是最有效的抑制剂之一。最后,利用 Micro-prep High Q 阴离子交换层析、Micro-prep t-Butyl疏水作用层析和UNO Q阴离子交换层析对阿卡维基转移酶进行分离纯化,纯化后酶活为8.3 U·mg纯化倍数为16.6,收率为17.8%。利用SDS-PAGE的方法,确定酶分子量约为75 kDa。通过对该酶酶学性质研究,结果发现该酶最适作用温度和pH分别为30℃和6.5～8.0,在20℃、pH 6.0～8.0酶活性保持稳定。K+对酶活有一定的激活作用,CO、Mg、Cu、Fe、A1等对阿卡维基酶有明显的抑制作用。

关键词：阿卡波糖杂质组分糖苷转移酶阿卡维基转移酶控制

三氯苯酚降解相关基因的合成与功能分析—PsUGT2I基因

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三氯苯酚降解相关基因的合成与功能分析—PsUGT2I基因

作者：边琳扬州大学

学位级别：硕士

三氯苯酚是一种含氯芳香环化合物,在自然界中难以降解,并对人类具有具有致癌、致畸、致突变的“三致”效应,有六种同分异构体。目前,化学和物理分解法不仅费用高昂,效果差,甚至还会产生二次污染,研究还不是很完善。利用植物转基因技术,... 详细信息

三氯苯酚是一种含氯芳香环化合物,在自然界中难以降解,并对人类具有具有致癌、致畸、致突变的“三致”效应,有六种同分异构体。目前,化学和物理分解法不仅费用高昂,效果差,甚至还会产生二次污染,研究还不是很完善。利用植物转基因技术,采用植物降解、微生物降解、或催化转化高毒性芳香化合物,将成为安全、快速、高效、经济的新型治理方法。糖基转移酶（Glycosyltransferase,简称GTs）超家族,在生物体内催化活化的糖连接到不同的受体分子,如蛋白、核酸、寡糖、脂和小分子上,形成聚糖或糖蛋白、糖脂等的酶。存在于植物体内的糖基转移酶是参与糖苷化的重要成元。而糖苷化过程是次级代谢的重要步骤。已经有报道,植物利用此过程可以对含有苯环的芳香烃、氯代物具有转化、降解的功能。本研究根据EMBL中公布的欧洲云杉（Picea Sitchensis）尿嘧啶-葡糖转移酶(UGT2夕基因,再依据植物密码子偏好性,利用PTDS法化学合成PsUGT2I基因。合成的PsUGT21基因翻译所得的氨基酸序列与网上公布的PsUGT2氨基酸序列一致。为了进一步分析PsUGT2I基因的功能,首先构建双元表达载体,电击转化到农杆菌中。通过蘸花法转化拟南芥。经潮霉素筛选、PCR检测,得到了转基因阳性植株。对转基因植株的生理分析表明,相对于野生型,PsUGT2I转基因拟南芥植株对2,4,5-TCP耐受性比较强;且转基因植株表现出较低的可溶性糖含量。同时,提取拟南芥蛋白液用作体外降解TCP分析,发现转基因植物对2,4,5-TCP的降解转化能力有所提高。然后构建胞内表达载体,通过电击转化得到转基因的毕赤酵母,来进一步研究PsUGT2I基因的功能。对于含有2,4,5-TCP的选择性培养基,转基因毕赤酵母具有更好的耐受性。液氮研磨法获得酵母蛋白,SDS-PAGE显示该蛋白分子量在54KDa;高效液相色谱层析法显示在体外情况下,一小时可以降解43.3%的2,4,5-TCP。本研究可以为土壤污染的植物修复、微生物修复提供一个新的技术路线。

关键词：糖苷转移酶 UDP-GTs UGTs 三氯苯酚高效液相色谱法(HPLC) 植物降解微生物降解生物修复

超表达Taugt17b1深绿木霉工程菌的构建与生防效果评价

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超表达Taugt17b1深绿木霉工程菌的构建与生防效果评价

作者：薛孝禹山东农业大学

学位级别：硕士

木霉(Trichoderma spp.)广泛的分布于土壤、海洋及植物体等各种基质上,是具有广阔应用前景的生防真菌。有研究表明,深绿木霉分泌的Taugt17b1蛋白属于糖苷转移酶17家族(Glycosyl Transferase Family 17,GT17)。在真核生物中,大多数糖苷... 详细信息

木霉(Trichoderma spp.)广泛的分布于土壤、海洋及植物体等各种基质上,是具有广阔应用前景的生防真菌。有研究表明,深绿木霉分泌的Taugt17b1蛋白属于糖苷转移酶17家族(Glycosyl Transferase Family 17,GT17)。在真核生物中,大多数糖苷转移酶都存在于高尔基体中,但Taugt17b1基因在深绿木霉编码的是一种外泌的糖苷转移酶,也是深绿木霉中发现的唯一的一种外泌糖苷转移酶,这种外泌糖苷转移酶具有增强深绿木霉在寄主根部定殖能力的功能。本实验室前期研究中筛选获得一株具有良好生防效果的深绿木霉菌株H18-1-1,为进一步提升该木霉菌株的生防效果,本研究采用基因超表达技术在深绿木霉H18-1-1中超表达Taugt17b1基因,成功获得了该基因的超表达菌株,比较了超表达菌株与野生菌株相关表型及生防指标的差异。主要研究结果如下:(1)首先采用生物信息学的方法在深绿木霉菌株H18-1-1的基因组中成功地克隆到Taugt17b1基因,而后构建该基因的超表达载体,使用PEG(聚乙二醇)介导的木霉原生质体转化法将超表达载体成功地导入深绿木霉菌株H18-1-1中,获得H18-1-1的Taugt17b1基因超表达菌株。(2)超表达菌株遗传稳定性测定结果表明,超表达菌株连续培养10代后,Taugt17b1基因仍然能够稳定超表达。(3)采用荧光定量PCR测定Taugt17b1基因超表达菌株与野生菌株H18-1-1在沙培麦苗根部的相对定殖量,结果表明:超表达菌株的相对定殖量在检测的5 d内始终是野生型菌株2.5-4.6倍,说明Taugt17b1基因的超表达可以显著提高深绿木霉H18-1-1在小麦根部的定殖能力。(4)与野生型菌株H18-1-1相比,Taugt17b1基因超表达菌株菌落的生长速度有所增加;分生孢子产量与野生型菌株无明显差异。(5)Taugt17b1基因超表达可以提高深绿木霉菌株H18-1-1对假禾谷镰孢、禾谷镰孢菌、禾谷丝核以及轮枝镰孢菌的抑制效果。(6)温室盆栽测定结果表明,超表达菌株对小麦纹枯病的防治效果明显高于野生型菌株。此外,对小麦叶片的防御酶系的测定结果表明,超表达菌株和野生型菌株均能显著提高小麦叶片的超氧化物歧化酶、过氧化物酶以及过氧化氢酶的活性,且超表达菌株防御酶系的酶活性普遍高于野生型菌株。(7)温室盆栽测定超表达菌株和野生型菌株对小麦的促生效果发现,使用超表达菌株处理的小麦,其地上部和地下部鲜重指标均均高于野生型菌株,有比较明显的促生效果;对小麦根系活力测定发现,采用超表达菌株处理的小麦,其根系活力显著高于野生型菌株。超表达菌株和野生型菌株与对照相比,上述比较的各项指标均存在显著差异。以上结果表明,Taugt17b1基因超表达可以明显提高深绿木霉H18-1-1菌株的菌落生长速度、防病促生效果、防御酶系活性以及根系定殖能力,进而提高木霉菌株H18-1-1的生防效果。

关键词：深绿木霉超表达生物防治糖苷转移酶

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柚皮素酶法结构修饰的研究进展

天然产物研究与开发 2006年第6期18卷 1048-1051,1063页

作者：申丽静汪钊浙江工业大学生物与环境工程学院杭州310014

柚皮素具有多种生物活性,但是水溶性较差,植物中存在多种酶能够对柚皮素进行结构修饰,生成的柚皮素衍生物能够增加水溶性、提高生物利用度,甚至可以增强或者增加其生物活性。本文综述了在植物中部分对柚皮素具有活性的酶的来源、作用机... 详细信息

柚皮素具有多种生物活性,但是水溶性较差,植物中存在多种酶能够对柚皮素进行结构修饰,生成的柚皮素衍生物能够增加水溶性、提高生物利用度,甚至可以增强或者增加其生物活性。本文综述了在植物中部分对柚皮素具有活性的酶的来源、作用机理、应用情况及研究水平。

关键词：柚皮素糖苷转移酶转甲基酶羟化酶黄酮合酶