嘌呤核苷磷酸化酶/嘧啶核苷磷酸化酶共表达及固定化催化合成阿糖核苷

将嘌呤核苷磷酸化酶(PNP)和尿苷磷酸化酶(UP)进行共表达和双酶固定化,提高生物法合成阿糖核苷过程中底物转化率和催化剂稳定性。首先,构建大肠杆菌内源(PNP)和(UP)过表达工程菌,考察工程菌催化不同阿糖核苷之间转化的效率。将PNP和UP双酶固定化,并对固定化双酶进行回收利用,考察重复使用过程中固定化双酶的催化效率。结果表明:工程菌催化阿糖尿苷和腺嘌呤生成阿糖腺苷的反应最高转化率可达93.6%。固定化双酶催化合成阿糖2,6-二氨基嘌呤核苷的最高转化率可达99.8%。重复回收使用固定化双酶19次后对底物的转化率达到60.6%,累计有效催化时长可达684 h。PNP和UP的双酶耦合体系能高效催化阿糖核苷之间的转化,固定化修饰有利于延长酶的使用寿命,为生物法生产核苷类似物提供重要科学参考。

重组嘧啶核苷磷酸化酶工程菌菌种的稳定性考察

目的研究基因工程菌E.coliTOP10F’在LB培养基中传代50代过程中菌种的稳定性。方法以菌体和菌落的形态、质粒稳定性(ST)、质粒酶切图谱和重组嘧啶核苷磷酸化酶(PyNPase)的表达量和酶活性为指标进行考察,以评价工程菌的稳定性。结果重组PyNPase工程菌在传代50代的过程中质粒稳定性高,传代10代内质粒稳定性(ST)为100%,其表达产物可达发酵液总蛋白的20%,其活性为1.18 U.ml-1,传代50代的菌体与菌落呈典型的大肠杆菌形态。结论重组嘧啶核苷磷酸化酶工程菌菌种稳定。

产气肠杆菌突变株EAM-Z1的培养和核苷磷酸化酶活力的研究

目的 :大规模培养具有高活力核苷磷酸化酶的产气肠杆菌突变株 (E .aerogenesEAM Z1) ,利用静息细胞酶法合成抗肿瘤核苷药物中间体 5 氟尿苷 (FUR)。方法 :补料分批培养产气肠杆菌 ,发酵过程流加葡萄糖、控制发酵液的pH和pO2 ,摇瓶培养基中加入底物胞苷诱导核苷磷酸化酶 ,通过酶法合成FUR时菌体对底物尿苷的转化率来研究菌体的核苷磷酸化酶活力。结果 :葡萄糖既可满足产气肠杆菌碳源的需要 ,又能维持培养液的pH ,培养 2 4h发酵液菌体湿重为 19 1g/L ,以尿苷 (UR)和 5 氟尿嘧啶 (FU)为底物 ,产气肠杆菌游离湿菌体对UR的酶转化率为 5 6 7% ;摇瓶培养基中加入 3 0g/L胞苷诱导核苷磷酸化酶 ,静息细胞的酶转化率提高了10 2 % ;酶反应间隙流加底物UR浓度达 30mmol/L时 ,产物FUR的浓度最高 ,进一步增加底物浓度则抑制产物的合成。结论 :通过大规模培养可获得产高活力核苷磷酸化酶的产气肠杆菌 ,其静息细胞可用于抗肿瘤核苷药物中间体FUR的制备。

核苷磷酸化酶的产酶条件优化的研究

以鸟苷和 5 氟尿嘧啶为底物 ,乙酰短杆菌菌体为酶源酶法合成 5 氟尿苷。采用酵母浸膏培养基(酵母浸膏 4.0 % ,葡萄糖 0 .4% ,NaCl 0 .3 % ,pH7.0 ) ,较高的溶氧量 ,同时添加 0 .6 %的豆油 ,培养 12h ,产酶量可提高 30 %。

嘌呤核苷磷酸化酶与嘧啶核苷磷酸化酶的融合表达及酶法合成嘌呤核苷类产物

将嘌呤核苷磷酸化酶与嘧啶核苷磷酸化酶进行融合,提高生物酶法催化合成克拉屈滨等嘌呤核苷类产物的产率。设计不同的刚性、柔性连接短肽(Linker),将嘧啶核苷磷酸化酶EcUP与嘌呤核苷磷酸化酶AmPNP连接融合,考察酶融合蛋白的可溶性表达与活性情况。使用EEEEEEKKK短肽连接的融合蛋白EcUP-L4-AmPNP可溶性表达水平较高,并对嘌呤核苷与嘧啶核苷均具有反应活性,对嘌呤核苷的水解率远小于嘧啶核苷。研究发现:融合酶EcUP-L4-AmPNP催化合成克拉屈滨等嘌呤核苷类产物的产率70.4%~98.3%,合成产率比分别加入酶EcUP和酶AmPNP的游离双酶体系提高了约1.5~2.0倍。核苷磷酸化酶的融合蛋白有利于实现高效催化合成嘌呤核苷产物,生物催化合成克拉屈滨等几种嘌呤核苷类产物的产率显著提高。

产核苷磷酸化酶大肠杆菌的培养及2′-脱氧-5-氟尿苷的酶法合成

研究了产核苷磷酸化酶大肠杆菌的摇瓶培养和发酵罐培养特征以及乙酸盐和底物诱导对核苷磷酸化酶活力的影响。结果表明：摇瓶培养时，延长菌体培养时间，菌体部分自溶时酶的转化率最高；发酵培养基中加入１０ｇ／Ｌ乙酸钠可使底物转化率提高７．７％，０．００１ｇ／Ｌ的底物ｄＵ诱导可使酶活力提高１１．０％；流加底物ｄＵ对酶反应转化率无显著影响，表明该酶促反应为非２′－脱氧尿苷底物抑制型；反应过程存在扩散控制，酶反应的最佳摇床转速为１６０ｒ／ｍｉｎ。

应用大肠杆菌的核苷磷酸化酶合成胸苷

通过大肠杆菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）核苷磷酸化酶的转脱氧核糖基作用，从胸腺嘧啶和２＇－脱氧核苷合成胸苷。优化了以ｄＵ为底物合成胸苷的反应条件。以３０ｍｍｏｌ／Ｌ ｄＵ为底物其合成胸苷的转化率可达５５．３％；以ｄＡ、ｄＣ、ｄＵ、ｄＧ的混合物为底物转化率为５２．６％；以ＤＮＡ降解后的２＇－脱氧核苷混合液作底物，反应液中胸苷浓度从９．２ｍｍｏｌ／Ｌ提高到１７．９ｍｍｏｌ／Ｌ。

嘌呤核苷磷酸化酶检测体系优化及芒果苷对其活性的影响

目的优化体外嘌呤核苷磷酸化酶(purine nucleoside phosphorylase,PNP)活性检测体系,研究芒果苷及芒果苷元对PNP活性的影响。方法采用紫外分光光度法,通过考察酶浓度、底物浓度、二硫苏糖醇(DTT)浓度对酶促反应的影响,确定检测酶活性的最适反应条件,以此为基础研究芒果苷和芒果苷元对PNP活性的影响。结果成功建立并优化了体外PNP活性检测体系,反应温度为25℃时,在磷酸钾盐缓冲液中,当PNP浓度为250 U·L-1、底物鸟苷为400μmol·L-1、DTT为0.5 mmol·L-1的反应条件下于波长258nm处动态监测15 min,芒果苷及其代谢产物苷元在浓度高达100μmol·L-1时,对PNP活性无明显抑制作用。结论以优化的PNP活性检测体系研究发现芒果苷及芒果苷元体外对PNP活性无影响。

来源于产气肠杆菌的嘧啶核苷磷酸化酶基因在大肠杆菌BL21中的表达

实现产气肠杆菌(Enterobacter aerogenes)嘧啶核苷磷酸化酶(Pyri midine-nucleoside phosphoryl-ase,PyPNase)基因在大肠杆菌中的高效表达。用来源于产气肠杆菌的核苷磷酸化酶N末端序列与NCBI中公布的已知序列进行比对,设计一对引物,以该菌株基因组DNA为模板扩增出PyPNase基因。定向克隆到PET-28a(+)载体后转化到表达宿主大肠杆菌BL21中,筛选阳性克隆并测序,然后在LB培养基中优化发酵条件。结果:目的基因片断长度为1 302 bp。表达产物经SDS-PAGE和酶活测定表明PyPNase基因在大肠杆菌中获得活性表达,43 ku处有表达蛋白。37℃培养2 h至对数生长中期,降温到31℃,0.1 mmol/L IPTG诱导5h获得最大酶活力为512.3 U/mg,为出发菌株的17.2倍。重组PyPNase的成功表达为今后大规模生产5-FUR打下了基础。

嘌呤核苷磷酸化酶基因的克隆及原核表达载体的构建

通过PCR方法从产气肠杆菌、胡萝卜软腐欧文氏菌、大肠杆菌扩增嘌呤核苷磷酸化酶(PNPase)基因,然后将扩增的约720bp的基因片段克隆到pET-28b表达载体上,构建重组PNPase的表达载体。核苷酸及推导的氨基酸序列分析表明,该基因在三个菌株之间有很高的同源性。SDS-PAGE电泳结果显示出明显的特异性蛋白质条带,其分子量约为29.8kDa.该载体的构建为进一步研究核苷及其类似物的生物合成奠定基础。

嘌呤核苷磷酸化酶活性和外源性透明质酸吸收率对大鼠肝脏缺血再灌注损伤的研究

目的:探讨嘌呤核苷磷酸化酶(PNP)活性和外源性透明质酸(HA)吸收率对大鼠肝脏低温保存及常温缺血再灌注损伤的作用。方法:将大鼠肝脏在UW﹑Celsior和HTK3种不同保存液中低温保存16、24h后,用37°CKrebs-Henseleit液连续循环灌注90min,分别于不同灌注时间检测灌洗液中PNP活性和外源性HA吸收率的变化。结果:低温保存16h和24h,UW和Celsior组再灌注60min与15min比较,PNP活性明显增高(P<0.05),而HTK组再灌注30min则显著增高;低温保存16h,UW和Celsior组再灌注60min与15min比较外源性HA吸收率明显下降(P<0.05),而HTK组再灌注30min出现外源性HA吸收率明显下降;低温保存24hUW组再灌注60min外源性HA吸收率明显下降,而Celsior和HTK组30min即出现外源性HA吸收率明显下降。结论:PNP和HA吸收率可作为评价肝脏缺血再灌注损伤的指标。

大肠杆菌嘌呤核苷磷酸化酶基因真核表达载体的构建及其在MKN-45细胞中的表达

目的克隆大肠杆菌嘌呤核苷磷酸化酶(EPNP)基因并构建真核表达载体pcDNA3.1-EPNP,将重组质粒转染MKN-45细胞获得高表达大肠杆菌PNP基因的MKN-45细胞克隆。方法根据Gen-bank中大肠杆菌PNP基因的核苷酸序列,设计并合成了一对引物,以大肠杆菌基因组DNA为模板,进行PCR扩增,并将扩增产物定向插入pMD-18T克隆载体中进行序列测定,测序正确后将其亚克隆至表达载体pcDNA3.1,利用脂质体将重组质粒转染MKN-45细胞。结果PCR扩增出716bp大小的片段,测序结果与已报道的EPNP基因序列一致;亚克隆经酶切鉴定正确;RT-PCR证明经G418筛选得到的转基因MKN-45细胞克隆中存在大量EPNPmRNA,前体药MePdR对转染EPNP的MKN-45细胞有较强的细胞毒作用。结论成功构建了大肠杆菌PNP基因的真核表达载体,获得了稳定表达大肠杆菌PNP基因的MKN-45细胞克隆,为PNP/MepdR自杀基因系统在胃癌基因治疗中的应用奠定了良好的基础。

大肠杆菌嘌呤核苷磷酸化酶自杀基因对人胃癌细胞的作用

目的:探讨大肠杆菌嘌呤核苷磷酸化酶自杀基因对胃癌细胞MKN-45的抑制及杀伤作用,并证实旁观者效应。方法:构建真核表达载体pcDNA3.1-ePNP,将重组载体转染MKN-45细胞获得高表达大肠杆菌嘌呤核苷磷酸化酶基因(ePNP)的MKN-45细胞克隆。在MKN-45/ePNP细胞培养物中加入前体药物MePdR,观察MePdR对该细胞的杀伤作用及旁观者效应。结果:随MePdR浓度的增大,MKN-45/ePNP细胞的生存率逐步下降,在MePdR浓度达到1 mg.L-1时MKN-45/ePNP细胞全部被杀灭,而未经转染的MKN-45细胞的生存率则不受影响,MePdR对MKN-45/ePNP有显著的抑制及杀灭作用;当MKN-45/ePNP细胞占总细胞的10%时,全部细胞被杀死。结论:ePNP/MePdR自杀基因系统对胃癌细胞有生长抑制及杀伤作用并具有旁观者效应。

原发性肝癌癌旁组织胸腺嘧啶核苷磷酸化酶表达与微血管密度的关系

目的探讨原发性肝癌癌旁组织胸腺嘧啶核苷磷酸化酶(TP)与微血管密度(MVD)的关系。方法选取海南医学院附属医院普外科切除的肝癌标本40例,采用免疫组织化学方法检测原发性肝癌癌旁组织蜡块中的TP和MVD的表达水平,并在高倍镜下计数微血管数。结果 TP阳性原发性肝癌癌旁组织的MVD明显高于TP阴性原发性肝癌癌旁组织。结论原发性肝癌癌旁组织中TP具有促进组织中血管增生作用,TP阳性原发性肝癌患者术后可选用卡培他滨化疗。

产气肠杆菌菌体内核苷磷酸化酶的诱导表达

目的:阿糖腺苷(Ara-A)是一种广谱抗病毒药物,临床上用于治疗多种病毒性疾病,同时也是合成阿糖腺苷单磷酸(Ara-AMP)的重要原料、本课题旨在寻找一种高效酶法生产嘌呤类阿糖核苷的方法。方法:以产气肠杆菌完整细胞为酶源,研究产气肠杆菌菌体培养条件对核苷磷酸化酶的影响及其诱导性。结果:胸苷磷酸化酶、尿苷磷酸化酶和嘌呤核苷磷酸化酶均可被多种核苷、核苷酸甚至碱基诱导。胞苷或胞苷酸的添加量为15-20mmol/L,诱导时间在0-8小时均可。经胞苷和胞苷酸诱导的菌体可使酶反应时间缩短6倍,大大提高了反应效率。经诱导的菌体,在反应后仍保持较高的核苷磷酸化酶活力:而未经诱导的菌体,一次反应后即丧失大量的酶活力。结论:核苷磷酸化酶的活性可以通过诱导而提高,以此优化阿糖腺苷的生产。

参环毛蚓体内核苷磷酸化酶的活性测定及动力学分析

目的建立参环毛蚓体内嘌呤核苷磷酸化酶（PNP）的检测方法,以肌苷为底物,评价该酶的活性。方法采用HPLC法,色谱条件：Ecosil C18-AQ柱（250 mm×4.6 mm,5μm）,流动相为10 mmol·L^-1磷酸二氢铵缓冲液（p H4.5）和甲醇,梯度洗脱,流速为0.8 m L·min^-1,柱温为室温,检测波长254 nm,用底物肌苷与组织粗蛋白提取液在室温孵育30 min,沸水煮5 min终止反应,12000 r·min^-1离心10 min,取上清过滤后进行HPLC分析,以Origin Pro 8.5软件作图,计算酶动力学参数。结果酶反应中产物次黄嘌呤在0.5-40μmol·L^-1范围内呈良好的线性关系（r=0.9996）;精密度小于3.5%,回收率大于80%。PNP酶动力学参数：Vmax为0.015nmol·min^-1·mg^-1,Km为19.8μmol·L^-1。结论成功构建了参环毛蚓体内次黄嘌呤代谢酶活性测定相关的实验体系,该法所得数据稳定可靠,可准确反映关键酶活性的动态变化。

枯草芽孢杆菌TM903嘌呤核苷磷酸化酶的纯化及酶学性质研究

目的:对枯草芽孢杆菌TM903嘌呤核苷磷酸化酶进行分离纯化及酶学性质研究。方法:经加热、硫酸铵盐析和SephadexG-100凝胶过滤,对枯草芽孢杆菌TM903中的嘌呤核苷磷酸化酶进行分离纯化,并对其酶学性质进行研究。结果:酶的最适反应温度为65℃,最适反应pH值为7.5,在30～50℃时热稳定性较好;K+对该酶有激活作用,而Na+、Ca2+、Mg2+、Mn2+等金属离子对该酶有抑制作用;Km值为2.11mmol/L,Vmax值为0.84mmol/(min·L)。结论:分离纯化了枯草芽孢杆菌TM903嘌呤核苷磷酸化酶,并研究了其酶学性质,为利巴韦林的发酵工艺优化提供了重要的酶学理论基础。

嘌呤核苷磷酸化酶/氟达拉滨(PNP/fludarabine)自杀基因系统对人肝癌细胞系BEL7402体外杀伤效应的研究

背景:肿瘤细胞内表达的自杀基因可将无毒性的前药转化为高毒性代谢产物以杀伤肿瘤细胞,嘌呤核苷磷酸化酶/氟达拉滨(PNP/fludarabine)自杀基因系统具有目前已知最强的旁观者效应,成为基因治疗领域中的研究热点。目的:研究PNP/fludarabine自杀基因系统对人肝癌细胞系BEL7402的体外杀伤效应。方法:应用聚合酶链反应(PCR)从大肠杆菌K12菌株基因组DNA扩增PNP基因,通过8个甘氨酸的接头克隆至真核表达载体pEGFP鄄N1。将pEGFP鄄N鄄PNP以Lipofectamine2000转染BEL7402细胞,G418筛选,直至出现抗性克隆,命名为BEL7402/PNP。应用逆转录(RT)鄄PCR和RNA印迹法(Northernblotting)鉴定PNP基因的表达。分别应用四甲基偶氮唑蓝(MTT)比色法和AnnexinV鄄FITC凋亡检测试剂盒检测PNP/fludarabine自杀基因系统对BEL7402细胞的细胞毒效应、旁观者效应和诱导凋亡作用。结果:RT鄄PCR和RNA印迹法证实转染的PNP基因能在BEL7402和BEL7402/PNP细胞中表达。低浓度fludarabine对经PNP基因转染的BEL7402细胞具有明显的细胞毒效应;旁观者效应检测显示,10%的BEL7402/PNP细胞与90%的BEL7402细胞混合,经低浓度fludarabine处理,90%的细胞可被杀死;细胞凋亡检测显示,PNP/fludarabine自杀基因系统对BEL7402细胞具有明显的诱导凋亡作用。结论:PNP/