β-N-乙酰葡萄糖苷内切酶Endo S异源表达及发酵优化

Endo S(EC 3.2.1.96)是一种来源于化脓链球菌的β-N-乙酰葡萄糖苷内切酶,可以特异性水解免疫球蛋白G(Ig G)可结晶区(Fc片段)N糖链。为实现其高效表达,本研究构建endo S重组表达大肠杆菌E.coli BL21(DE3)/pET28a-endo S,并验证表达蛋白糖苷水解活性,在摇瓶水平单因素优化蛋白质表达,考察了基础培养基种类、碳源、氮源、无机盐、培养基初始pH、发酵温度和时间等因素对产酶的影响,确定最优发酵培养基组成为(g/L):酵母粉10.0,甘油4.0,牛肉浸膏25.4,NaCl 5.0,pH 8.0,最优培养条件为:20℃诱导表达24 h,蛋白表达量为225 mg/L发酵液,是优化前的4.5倍,同时也是目前报道最高表达量的5.6倍。

昆虫激素对家蚕不同组织β-N-乙酰葡萄糖苷酶活性的影响

【目的】研究蜕皮激素20E和保幼激素JH处理对家蚕5龄幼虫不同组织β-N-乙酰葡萄糖苷酶(β-N-acetylgucosaminidase,GlcNAcases)活性的影响,为深入解析家蚕GlcNAcases的生物学功能提供参考。【方法】利用微量注射器注射蜕皮激素20E和保幼激素JH,分别测定6、12、18、24和48 h家蚕幼虫血淋巴、脂肪体、中肠、表皮和丝腺中GlcNAcases的活性变化情况。【结果】在JH处理组,家蚕幼虫血淋巴GlcNAcases活性在12 h便开始显著增高,在18、24和48 h持续极显著高于对照组;在20E处理组,血淋巴GlcNAcases活性仅在24和48 h显著高于对照组。对于20E处理组和JH处理组,脂肪体组织GlcNAcases的活性变化情况相似,在6、12和18 h酶活性无显著变化,在24和48 h极显著高于对照组。经20E或JH处理后,中肠组织GlcNAcases活性在6和12 h均略高于对照组,但与对照组相比差异不显著;在18 h开始显著高于对照组,在24 h极显著高于对照组,随后在48 h酶活性降低至对照组水平。20E处理后,表皮GlcNAcases活性在12 h开始显著高于对照组,在18和24 h持续显著高于对照组,48 h酶活性降低至对照组水平。JH处理后,表皮组织GlcNAcases活性在12、18和24 h极显著低于对照组,在48 h恢复至对照组水平。丝腺组织中的GlcNAcases活性在20E处理12 h开始高于对照组,但差异不显著,随后酶活性持续增强,在18和24 h极显著高于对照组;在48 h有所降低,但仍显著高于对照组。JH处理12 h GlcNAcases活性开始降低,但与对照组相比差异不显著,18 h开始显著低于对照组,24和48 h持续极显著低于对照组。【结论】蜕皮激素20E和保幼激素JH对家蚕幼虫血淋巴、脂肪体和中肠中GlcNAcases活性具有一定的激活作用。在表皮和丝腺组织中,20E能促进并激活GlcNAcases的活性,而JH则抑制其的活性。这提示GlcNAcases在家蚕幼虫不同组织发挥的功能并不完全相同,并且不同激素对GlcNAcases活性的影响效果亦存在差异。

BmNPV侵染对家蚕β-N-乙酰葡萄糖苷酶活性及其相关基因转录水平的影响

为了深入解析β-N-乙酰葡萄糖苷酶(GlcNAcases)在病毒感染过程中的作用机制,将家蚕核型多角体病毒(BmNPV)经口感染5龄起家蚕,在感染后3、6、9、12、24 h提取家蚕血淋巴、脂肪体和中肠,采用荧光定量PCR方法检测GlcNAcases基因的表达水平,同时利用GlcNAcases测试盒测定GlcNAcases活性变化情况。结果显示,经口感染BmNPV后,家蚕血淋巴、脂肪体和中肠组织中GlcNAcases活性整体呈现先逐渐升高后急剧降低的趋势;而家蚕机体4个GlcNAcases编码基因的转录水平在不同组织中存在一定差异。在感染BmNPV后3~12 h,血淋巴中BmGlcNAcase1和BmGlcNAcase2的表达量均明显上调,BmGlcNAcase3和BmGlcNAcase4表达量与对照组(未感染)无差异;在感染后24 h,血淋巴中4个GlcNAcases基因表达量均开始下调,且表达量明显低于对照组。脂肪体组织中BmGlcNAcase2和BmGlcNAcase3在感染BmNPV后其表达量呈现先上调后下调的趋势,其中BmGlcNAcase2的表达量在感染BmNPV后3 h就开始上调,BmGlcNAcase3的表达量在9 h才开始上调,BmGlcNAcase1和BmGlcNAcase4的表达量无明显变化。感染BmNPV后,中肠BmGlcNAcase2和BmGlcNAcase4的表达量整体先逐渐上调,增高至一个峰值,随后急剧减弱,表达受到明显抑制;而BmGlcNAcase1和BmGlcNAcase3在感染BmNPV后其表达量呈现下调趋势,表达量逐渐降低。综上,BmGlcNAcase2编码的GlcNAcases在家蚕抵御BmNPV的侵染过程中发挥了一定的免疫防御功能。

N-乙酰氨基葡萄糖苷内切酶的功能与机制

N-乙酰氨基葡萄糖苷内切酶(endo-beta-N-acetylglucosaminidase,ENGase)广泛分布于各种生物中,主要通过降解错误折叠的糖蛋白,参与细胞和生命的调控。ENGase也是糖链编辑的有效工具酶,可专一性水解游离寡糖链及糖肽或糖蛋白上核心五糖的N-乙酰氨基葡萄糖(GlcNAc)之间的β-14糖苷键。其水解产物是寡糖链和一个GlcNAc,或带有一个GlcNAc的糖肽或糖蛋白。本文对ENGase的发现、分布、蛋白质结构、酶学反应及生物学功能进行阐述,为ENGase的生物学研究提供思路,为糖生物学与糖组学的应用研究奠定基础。

飞蝗β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶基因的表达及酶学特性分析

【目的】β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(β-N-acetylglucosaminidase,NAG)是昆虫几丁质降解过程中的重要酶类。研究旨在利用Bac-to-Bac杆状病毒表达系统获得高纯度LmNAG1蛋白并对其酶学特性进行分析,探究该酶在飞蝗(Locusta migratoria)生长发育过程中的生物学功能,为飞蝗绿色防控分子靶标研发提供理论与实践依据。【方法】根据Lm NAG1的cDNA全长序列(Gen Bank:JX888720.1)设计包含酶切位点Bam H Ⅰ、Hind Ⅲ和6×His标签的引物。采用PCR技术扩增包含开放阅读框的目标片段,双酶切后连接至pFast Bac^(TM)-Dual载体上。将重组质粒转化至大肠杆菌DH10Bac感受态细胞中,通过Tn7转座子把目的基因转座到杆状病毒基因组上,用蓝白斑结合抗生素筛选。挑取白斑用pUC/M13引物来扩增目的条带,挑选带目的基因全长的重组杆状病毒质粒(baculovirus plasmid,Bacmid)。用转染试剂将重组Bacmid转染至草地贪夜蛾(Spodoptera frugiperda)卵巢细胞系Sf9中,72 h内连续观察细胞形态,当出现感染迹象后收集细胞,离心,取上清得到P1代重组病毒粒子。用P1代病毒粒子去感染Sf9细胞,裂解并提取蛋白,Western blot检测目的蛋白是否成功表达。之后大量感染Sf9细胞,提取蛋白,利用Ni-NTA琼脂糖亲和层析柱和阴离子交换柱Q对重组蛋白进行纯化,取最纯的馏分用Bradford法测定蛋白浓度。采用4MU-GlcNAc为底物对重组目的蛋白LmNAG1的动力学参数、最适温度和最适pH进行测定。【结果】克隆得到包含1 845 bp LmNAG1全长的pFast Bac-LmNAG1重组质粒,酶切验证与目标条带一致。将重组质粒转化至DH10Bac感受态细胞中,PCR扩增挑选出纯白斑,成功将LmNAG1全长序列构建到杆状病毒基因组上。将重组Bacmid转染至Sf9细胞,72 h后在显微镜下观察可见细胞膨大,边缘不规则等感染迹象。离心收集重组病毒粒子感染新的Sf9细胞,72 h后收集细胞,Western blot检测发现在67 kD附近有明显条带,与LmNAG1的理论分子量一致,获得带6×His标签的融合蛋白。大量感染收集细胞提取蛋白,经Ni-NTA琼脂糖层析纯化,进一步透析除盐后用阴离子交换柱Q二次纯化,得到了高纯度的目的蛋白。用Bradford法测定最纯的E3组分的蛋白浓度为0.057μg·μL^(-1)。体外活性测定结果表明LmNAG1的最适pH为8.0,且在pH 6.0—8.0范围内具有较高的稳定性;LmNAG1的最适温度为40℃,在40℃以下具有很高的稳定性,当温度高于45℃时热稳定性迅速下降;采用4MU-GlcNAc为底物测得LmNAG1具有水解β-1,4糖苷键的活性,可以释放出4MU,它的动力学参数K_m值为(0.28±0.02)mmol·L^(-1),K_(cat)值为(902.88±38.15)s^(-1)。【结论】成功获得高纯度且具活性的LmNAG1蛋白,其可水解β-1,4糖苷键连接的几丁质寡糖,与已知昆虫NAG1具有相似的生物学功能,即参与几丁质的降解。

太平洋白对虾(Penaeus vannamei)β-N-乙酰-D-氨基葡萄糖苷酶在二甲亚砜溶液中的失活动力学(英文)

应用动力学方法研究了太平洋白对虾(Penaeusvannamei)β-N-乙酰-D-氨基葡萄糖苷酶在二甲亚砜溶液中以pNP-β-D-GlcNAc为底物时酶活力的变化规律.表明酶在DMSO浓度低于4.20mol/L,酶的失活过程是可逆的,DMSO并不造成酶绝对量的减少,仅对酶的活力发生可逆的下降.测得DMSO对酶抑制的IC50为1.2mol/L.观测了在不同底物浓度下NAGase在0、0.35、0.70、1.05、1.40、1.75mol/L的DMSO溶液中的失活过程,分别测定了游离酶(E)和酶-底物络合物(ES)的微观失活速度常数k+0和k′+0比较结果(k+0值远远大于k′+0)表明,在DMSO溶液中游离酶比酶-底物络合物更易失活,即底物的存在对于酶被DMSO的失活具有明显的保护作用.随着DMSO浓度的增加,游离酶的逆向微观复活速度常数k-0却不断降低,说明在高浓度DMSO环境中,NAGase可逆恢复的能力逐渐微弱.

Clostridium paraputrificum M-21β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶的表达、纯化与性质

以ClostridiumparaputrificumM21染色体DNA为模板,经PCR扩增获得编码β N 乙酰氨基葡萄糖苷酶的基因nag3A,与质粒pQE30T所构建的表达质粒pNAG3A在EscherichiacoliM15中表达良好.从重组E.coliM15中纯化得到的Nag3A以4 MU GlcNAc为底物时,最适作用温度和最适作用pH分别为50℃和7.0;在30℃以下和pH6～9之间该酶活性稳定.对4 MU GlcNAc的Km和Vmax分别为7.9μmol和21.8μmol/(min·mg).Nag3A可以水解几丁寡糖和几丁质,作用方式是从非还原端逐一水解β 1,4 D N 乙酰氨基葡萄糖苷键,产生N 乙酰氨基葡萄糖,对几丁二糖具有较高的水解活性.

醋酸酐对太平洋白对虾(Penaeus vannamei)β-N-乙酰-D-氨基葡萄糖苷酶的抑制动力学(英文)

β-N-乙酰-D-氨基葡萄糖苷酶与太平洋白对虾的食物消化吸收、蜕壳生长有着密切关系.海水里存在的有机污染物将影响酶生理功能,从而进一步影响虾的正常蜕壳,严重将导致对虾的死亡.醋酸酐是常用的有机溶剂,故本文应用动力学方法研究醋酸酐对太平洋白对虾β-N-乙酰-D-氨基葡萄糖苷酶催化pNP-NAG水解时酶活力的变化规律.表明在醋酸酐浓度低于20.0mmol/L,酶的抑制作用是可逆的,测得醋酸酐对酶抑制的IC50为9.0mmol/L.用双倒数作图法测定醋酸酐与游离酶(E)和酶-底物络合物(ES)的结合平衡常数.结果显示,醋酸酐是酶的非竞争性抑制剂.用底物反应动力学方法观测在不同底物浓度下酶在0.0、3.0、6.0、9.0、12.0mmol/L的醋酸酐溶液中的失活过程,分别测定了酶的微观失活速度常数k+0及复活速度常数k-0,结果表明醋酸酐对酶的影响是快速结合再缓慢失活的过程.比较微观失活速度常数k+0及复活速度常数k-0,结果显示,在高浓度的醋酸酐溶液中,酶将完全失活.

以2-甲氧基-4-(2′-硝基乙烯基)酚-N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖苷为底物测定尿N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖苷酶活性

目的评价以2-甲氧基-4-(2′-硝基乙烯基)酚-N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖苷(MNP-NAG)为底物的全液体试剂两点终点法测定尿N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖苷酶(NAG)活性。方法尿样中NAG作用于底物MNP-NAG水解产生游离MNP,其生成速率与酶活性在一定范围内成正比。结果该法显色最大吸收波长为505nm,试剂1和试剂2最适pH值分别为4.6和10.2,最适底物浓度为16mmol/L,线性范围达198U/L,批内变异系数(CV)和批间CV分别为2.2%和3.8%。166例健康体检者尿样NAG活性参考范围为:(6.21±4.53)U/gCr(x-±1.96s)。结论MNP-NAG底物法测定尿NAG灵敏度高,操作简便,结果可靠,适合临床应用。

尿液胱抑素C与β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶联合检测对肾小管损伤的诊断价值

目的探讨尿液中胱抑素C(CysC)和β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)联合检测在肾小管损伤中的价值。方法收集130例肾小管损伤患者(病例组)和100例健康人(健康对照组)的尿液标本,分别检测其CysC浓度和NAG活性。结果联合检测CysC和NAG对肾小管损伤的辅助诊断敏感度为85.4%,特异度为89.6%,阳性预测值为82.1%。干预治疗前后比较,病例组患者尿液CysC浓度和NAG活性水平差异均有统计学意义(P<0.05)。结论尿液CysC和NAG联合检测对肾小管损伤的诊断和疗效监测价值显著。

解淀粉芽孢杆菌β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶基因的克隆表达及其酶学表征

从解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens YX-01)中克隆得到一个新型β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶基因(BaNagase),并成功在大肠杆菌中异源表达。BaNagase编码616个氨基酸,与B.subtilis来源的β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(AIY91451.1)氨基酸序列相似性最高,为76.97%。通过对比分析,BaNagase属于糖苷水解酶3家族。纯化获得的BaNagase比活力为16.42 U/mg,最适温度65℃,最适pH 6.0,且在低于55℃条件下能保持高于70%的酶活力。BaNagase展现出高的热稳定性和严格的底物特异性,为其高效制备N-乙酰氨基葡萄糖提供了理论支持。

N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖苷酶新型底物的合成及在肾小管疾病诊断中的应用

目的优化N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖苷酶(NAG)的新型底物6-甲基-2-吡啶基-1-硫-N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖苷(MPT-NAG)的合成方法,探讨其在肾小管疾病诊断中的应用价值。方法采用活泼中间物(1-氯-1-脱氧乙酰糖)与6-甲基-2-巯基吡啶成苷合成底物;以MPT-NAG为底物,采用全自动生化仪测定糖尿病肾病、肾病综合征、肾移植患者和正常对照者尿液样本中NAG的活性。结果底物MPT-NAG的结构经元素分析和1HNMR谱鉴定,高效液相色谱(HPLC)检测纯度达99.8%。NAG活性测定结果表明,糖尿病肾病、肾病综合征和肾移植患者的尿NAG活性增高,与正常对照者比较差异有统计学意义(P<0.01)。结论经优化制备工艺合成获得NAG新型底物MPT-NAG,所用原料成本低、操作简便且产物得率较高,在肾小管疾病的诊断中具有临床应用价值。

粪肠球菌β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶基因的克隆表达及酶学性质表征

N-乙酰氨基葡萄糖因其重要的功能活性而具有广阔的应用前景,β-N-乙酰氨基葡萄糖苷是酶法制备N-乙酰氨基葡萄糖领域一类重要的糖苷水解酶。从粪肠球菌(Enterococcus faecalis)基因组中克隆得到一个GH20家族β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶基因(EfNagase),并在大肠杆菌中进行了异源表达,研究了重组酶的酶学性质。序列分析发现EfNagase与已报道的Streptococcus pneumoniae TIGR4来源的β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶序列相似度最高,为52.08%。对其酶学性质研究发现纯化后的EfNagase比活力为3 606.10 U/mg,在温度50℃、pH 6.0的条件下活性最高,且在温度低于50℃、pH 3.5～11.5的范围内展现出较高的稳定性(残余酶活>90%)。β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶是酶法制备N-乙酰氨基葡萄糖中重要的一类糖苷水解酶。研究发现EfNagase具有高酶活、高热稳定性和严格的底物特异性,在酶法制备N-乙酰氨基葡萄糖领域具有良好的应用潜力。

布氏锥虫来源内切-β-N-乙酰氨基葡糖苷酶的异源表达和活性鉴定

内切-β-N-乙酰氨基葡萄糖苷内切酶(Endo-β-N-acetylglucosaminidase,ENGase)是一类可以水解N-糖链中核心壳二糖之间β-1,4-糖苷键的糖苷内切酶,其中糖苷水解酶85家族(glycoside hydrolasefamilies 85,GH85)的ENGase除了水解活性之外还具有转糖基活性,能够以切除后再将均一的寡糖链转移到N-糖蛋白的β-N-乙酰氨基葡萄糖(N-acetylglucosamine,GlcNAc)上的方式,改造医药糖蛋白的N-糖基化修饰。通过数据库检索,在布氏锥虫(Trypanosoma brucei)的基因组中找到了GH85家族ENGase的同源序列,并命名为Endo-Tb基因,对其克隆后在带有Nus融合蛋白的原核(E.coli)表达载体上成功表达并纯化。检测到融合蛋白Nus-Endo Tb能够水解高甘露糖型和双天线的复合型糖链,但不能作用于三天线的复合型糖链。同时Nus-Endo Tb可以水解核糖核酸酶B和人类转铁蛋白上的N糖链。当用唾液酸糖肽(SGP)作为糖基供体,MU-GlcNAc作为糖基受体时,通过荧光基质底物四甲基伞形酮(MU)检测到Nus-Endo Tb具有转糖基活性。

N-乙酰氨基葡萄糖苷酶的异源表达及甘油糖苷的酶法合成

从杆菌状链霉菌中克隆了一个N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(N-acetyl-glucosaminidase,NAGase)的编码基因sbnag2550,并将其在大肠杆菌BL21(DE3)中进行了异源表达。利用镍离子亲和层析得到纯酶后对SbNag2550的酶学性质进行了研究。该酶的最适温度为50℃,在45~60℃均表现出90%以上的酶活力。SbNag2550还表现出优良的热稳定性,在55℃孵育60 h仍能保留将近90%的酶活力。利用SbNag2550催化N-乙酰氨基葡萄糖(N-acetyl-glucosamine,NAG)和甘油发生逆水解反应,合成了甘油-N-乙酰氨基葡萄糖苷(glyceryl N-acetyl-glucosamine,GNAG)。在最适条件下,反应24 h时转化率达到28.20%,反应72 h时转化率为34.82%。本研究中首次通过酶法合成了GNAG,为其功能研究和应用开发奠定了基础。

MPT-NAG测定N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖苷酶的应用价值

目的应用新型底物6-甲基-2-硫代吡啶-N-乙酰--βD-氨基葡萄糖苷(MPT-NAG)建立检测N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖苷酶活力的紫外动力学新方法,用于尿液中NAG活性测定。方法基于NAG催化水解对硝基苯-N-乙酶-β-D-氨基葡萄糖苷生成有色的对硝基酚这一反应,对缓冲液离子强度、pH值、底物浓度等最佳反应条件及各种实验参数进行研究。用该法测定了多种病尿样中NAG活活性。结果该法最低检出限为1.5 U/L,线性范围可达250 U/L(r=0.998 9),批内CV为<3%,批间CV<5%,回收率为101.3%。结论本法灵敏度高,线性、精密度好,结果准确,且操作简便快速,适用于全自动生物化学分析仪操作。

尿液β—N—乙酰氨基葡萄糖苷酶活力测定的对比分析

早期β-N-乙酰氨基葡萄耱苷酶(NAG)测定多采用荧光法，但因荧光等特殊设备使其受到限制。现在已有NAG测定的酶试剂盒供应，本实验室采用蓝铍生物技术研究所提供的NAG试剂盒，对健康成人和肾脏疾病、糖尿病等病人的NAG活力进行了对比测定分析，结果报道如下。

一种新的氨基葡萄糖苷酶检测底物的合成

首次合成了N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖苷酶检测底物———2-氯-4-乙酰基苯基-N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖苷(CAP-NAG),并对其合成方法进行了研究,最终找到一种操作简便,成本较低,收率较高的合成方法。合成方法如下:以2-氯-4-乙酰基苯酚和氯代乙酰氨基葡萄糖为原料,在丙酮-无水碳酸钾体系中进行缩合反应,得到固体粗品经重结晶后,在甲醇-甲醇钠体系中进行脱乙酰基反应即得标题化合物,产物结构经红外光谱、核磁共振谱及元素分析确证。

苜蓿链霉菌内切β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶的克隆、表达及酶学性质

内切β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶广泛应用于糖生物学研究和工业生产。本研究从苜蓿链霉菌Streptomyces alfalfae ACCC 40021中克隆并原核表达了一个新的内切β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶,该酶最适反应温度为35℃,最适pH为6.0,具有良好的pH稳定性、温度稳定性和高比活(1×10^6 U/mg)的特性,可催化不同蛋白底物去糖基化,具有作为工具酶和生物催化剂的潜力。

维氏气单胞菌B565β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶的表达、纯化及酶学性质

以维氏气单胞菌B565基因组DNA为模板,扩增得到β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶nag565基因,构建nag565-p ET28a表达载体,在大肠杆菌BL21（DE3）中进行诱导表达。经过分析与预测,nag565氨基酸序列与其他气单胞菌属相似,NAG565蛋白序列分析预测其含有一个信号肽、一个碳水化合物结合结构域、两个糖苷水解酶20家族催化结构域和一个β-氨基葡萄糖苷酶C端结构域。通过NiNTA纯化获得的NAG565纯蛋白比活为7328U/mg,并对其酶学性质进行了初步研究,NAG565在p H7.0保持最高活性,并且在p H5.0-9.0范围内稳定,最适温度为37℃,0-30℃对其酶活无明显影响,并对多种金属离子和蛋白酶具有良好抗性,符合水产动物的养殖环境条件（养殖温度20-30℃,多数养殖鱼胃肠道p H值呈中性并含有蛋白酶）,为其在水产养殖等领域的应用提供了理论基础。