单增李斯特菌感染并调控宿主丙酰辅酶A羧化酶α(PCCA)的研究

为探究单增李斯特菌感染与宿主丙酰辅酶A羧化酶α(PCCA)表达的相互影响机制,本研究将单增李斯特菌野生株(LM-EGD-e)以MOI 200感染HeLa细胞5 h后,利用qRT-PCR检测感染LM-EGD-e后HeLa细胞中Pcca基因的转录水平变化,结果显示LM-EGD-e感染HeLa细胞中Pcca基因的转录水平无明显变化(log2FC=-0.305);采用相应试剂盒分别提取感染后的HeLa细胞蛋白和线粒体蛋白,采用western blot检测PCCA蛋白表达变化,结果显示,LM-EGD-e感染后的HeLa细胞中,以及线粒体中PCCA蛋白表达水平均无显著变化(P>0.05)。PCR扩增Pcca基因后构建pCMV-N-HA-PCCA重组质粒,并经PCR和测序鉴定正确后转染HeLa细胞中过表达PCCA蛋白后,利用qRT-PCR检测HeLa细胞中Pcca基因的转录水平,收集细胞总蛋白采用western blot检测PCCA蛋白表达水平,结果显示,与转染空载体的细胞相比,转染重组质粒的HeLa细胞中Pcca基因的转录水平上调(log2FC=8.454),且细胞内PCCA蛋白表达量显著增加(P<0.001)。利用LM-EGD-e以MOI 200感染过表达PCCA蛋白的HeLa细胞,在感染后2 h、5 h和8 h分别收集感染细胞进行点样计数,结果显示,感染后各时间点PCCA蛋白过表达显著或极显著抑制LM-EGD-e的感染及其在胞内增殖的能力(P<0.05、P<0.001、P<0.001)。综上所述,单增李斯特菌感染对宿主细胞内PCCA蛋白的表达无显著影响,但在宿主细胞中过表达PCCA会降低单增李斯特菌的胞内增殖能力。本研究首次探究了单增李斯特菌与宿主PCCA蛋白的调控关系,为深入探究单增李斯特菌等重要胞内菌的感染与宿主的内在联系机制,以及防控该病原感染奠定了基础。

基于丙酰辅酶A通量优化的安丝菌素P-2(AP-2)高产

微生物来源的安丝菌素是植物来源的美登素的结构类似物,在传统工业生产中常用来替代美登素作为抗体药物偶联物(ADC)的毒素分子部分,因此获得安丝菌素高产菌株及高产培养基尤为重要。本研究首先在初始培养基中依次添加异亮氨酸、正丙醇和丙酸钠等三碳单元前体,对发酵培养基进行优化。发酵结果表明,添加10 mmol/L异亮氨酸的培养基(FI)可使AP-2产量提高1.23倍,达到(22.12±1.5)mg/L;在FI培养基中添加1.5%正丙醇(FIP),可使AP-2产量再增加74.5%,达到(36.85±3.62)mg/L;在FIP培养基中添加25 mmol/L丙酸钠(FIPP),可使AP-2产量再增加近31%,达到(48.31±0.67)mg/L。在高产培养基基础上,为了进一步提高AP-2产量,使用同源重组双交换方法缺失NXJ24菌株中的丙酰辅酶A羧化酶基因APASM6339;发酵结果表明,使用FIP培养基进行发酵,丙酰辅酶A羧化酶基因APASM6339缺失突变株的AP-2产量比出发菌株NXJ24提高了9.4倍,达到(98.93±0.19)mg/L,获得AP-2高产菌株ZY-1。该研究表明,提高珍贵束丝放线菌中胞内丙酰辅酶A的代谢通量是提高AP-2产量的重要策略,且通过改变安丝菌素C3位不同酰基侧链在珍贵束丝放线菌胞内的比例,可定向改变安丝菌素不同组分的生产比例。

不同表达条件对Eimeria tenella丙二酰单酰辅酶A:ACP转移酶活性的影响

为探讨不同原核表达载体、不同表达温度对重组表达Eimeria tenella丙二酸单酰辅酶A:ACP转移酶活性的影响,以生物信息学技术预测的E.tenellaⅡ型脂肪酸合成代谢途径中的丙二酰单酰辅酶A:ACP转移酶(Et-MCAT)编码序列为基础,分别设计引物扩增完整ORF,采取截除信号肽而保留转导肽以及切除信号肽和转导肽的不同策略,选择pMAL-c2x、pET-32a(+)和pProExHTa3种不同表达载体分别构建重组表达质粒,转化大肠杆菌Rosseta(DE3)后,在不同条件下诱导表达,利用酮戊二酸脱氢酶(KDH)偶联系统测定表达产物的酶活性,以评价不同表达策略对表达效果和表达产物活性的影响。表达水平和酶活性分析结果显示,惟切除信号肽和转导肽后的功能蛋白编码区能表达,Rosseta(DE3)/pMAL-c2x-mcat体系的可溶性表达量高于Rosseta(DE3)/pET-32a(+)-mcat,但二者表达产物的酶活性相似,且均随着诱导温度的降低其可溶性蛋白表达量增加。但Rosseta(DE3)/pProExHTa-mcat体系仅能表达不溶性蛋白,且复性后无酶活性,改变诱导温度对表达效果无明显影响。结果表明不同表达载体和诱导温度对大肠杆菌所表达EtMCAT的活性及其表达形式有显著影响,其中融合标签和表达温度可能是主要的影响因素,包涵体表达的重组酶即使复性处理仍难达到酶活性分析的要求。

基于辅酶调控产9α-OH-AD工程菌株构建及其发酵工艺优化

利用偶发分枝杆菌(Mycobacterium fortuitum)MFT降解植物甾醇生产9α-羟基-雄烯二酮(9α-OH-AD)过程中,存在丙酰辅酶A过量积累及辅因子不平衡等问题,影响菌株的转化效率。通过表达scpC降低胞内丙酰辅酶A含量,并通过串联表达ndh解决植物甾醇侧链降解过程中胞内辅因子I不平衡的问题,在此基础上表达AarC将琥珀酰辅酶A和乙酸盐转化为琥珀酸盐和乙酰辅酶A,增强三羟酸(TCA)循环。构建的重组工程菌株MFT-scpC-AarC-ndh经初步优化发酵后,9α-OH-AD产率达到89.56%,比原始菌株转化率提高了37.86%。本研究为9α-OH-AD的工业化生产提供了理论基础和技术支持,也为其他植物甾醇转化工程菌株的构建提供新策略。

顶复门原虫与细菌Ⅱ型丙二酰单酰辅酶A:ACP转酰基酶研究进展

大部分顶复门原虫与人畜重要寄生虫病密切相关。近年来,由于各类药物在寄生虫与细菌病防治中的广泛应用,甚至是滥用,造成了这类寄生虫与细菌的严重抗药性,急需一些新型抗感染性药物的出现。由于在一些顶复门原虫与细菌中广泛存在的Ⅱ型脂肪酸代谢途径在其脊椎动物宿主中并不存在,而丙二酰单酰辅酶A:ACP转酰基酶(malonyl-CoA:ACP transacylase,MCAT)是由mcat基因编码的一种巯基酶,负责在起始步骤把丙二酰基团从丙二酰单酰CoA上的硫酯连接部位转移到ACP的磷酸泛酰巯基乙胺臂上而形成丙二酰单酰ACP,对于顶复门原虫和细菌的脂肪酸合成代谢至关重要,成为研究开发药物的理想靶位。文章对ACP转酰基酶的研究进展进行了综述。

微生物合成丙二酰辅酶A衍生物的代谢工程

丙二酰辅酶A是一种重要的微生物胞内代谢中间产物,由于其独特的结构,可衍生为几类具有独特结构的化合物,包括:脂肪酸类化合物、生物基化学品和植物源黄酮及聚酮类天然产物等。这些化合物广泛应用于食品、医药、化工和能源等领域。目前,微生物大量合成上述丙二酰辅酶A衍生物的限制性因素是其胞内较低的丙二酰辅酶A含量。本文中,笔者以提高微生物合成丙二酰辅酶A衍生物为核心,综述了提高其前体丙二酰辅酶A导向目标产物的代谢工程策略,包括丙二酰辅酶A合成途径的强化、竞争支路途径的消减以及其含量的精细调控等,以期为微生物合成丙二酰辅酶A衍生物的进一步研究提供参考。

产2S-甲基丙二酰辅酶A的基因工程假单胞菌的构建

目的假单胞菌是次级代谢产物生物异源表达的优良宿主菌,然而它缺少许多次级代谢产物生物合成所需的小分子前体2S-甲基丙二酸辅酶A(2S-mm-CoA),因此构建产生2S-mm-CoA的宿主菌将有利于次级代谢产物的异源表达。方法本研究将来源于大肠埃希菌的编码甲基丙二酰辅酶A变位酶的sbm基因和编码甲基丙二酰辅酶A变位酶复合物保护蛋白的argK基因以及来源于天蓝色链霉菌的编码甲基丙二酰辅酶A异构酶的epi基因通过同源重组整合到恶臭假单胞菌KT2440(Pseudomonas putida KT2440)基因组,得到基因工程菌株P.putida LS-MCM。结果气质联用(GC/MS)分析表明P.putida LS-MCM能产生达2.22nmol/mL的2S-mm-CoA。结论 P.putida LS-MCM可作为异源表达需要2S-mm-CoA作为前体单元的次级代谢产物的宿主菌。

丙二酰辅酶A轴——缺血性心脏病治疗的新靶点

心血管疾病是人类疾病死亡和残疾的主要原因,其中缺血性心脏病已成为心血管疾病的主要负担。目前缺血性心脏病的治疗主要包括:改善心脏血供、增加氧气供应以及减少心脏的需氧。尽管近来治疗有新的进展,但缺血性心脏病仍是一个主要健康问题。因此,新的治疗策略是必需的,而优化心肌能量代谢可使心脏更高效地产生能量,并更有效降低与缺血/再灌注相关的酸中毒程度。本文对近年来通过操控丙二酰辅酶A轴优化心肌能量代谢进行综述。

CRISPRi/ddCpf1促进大肠杆菌中丙二酰辅酶A的积累

丙二酰辅酶A是多种有价值化合物(包括食品、保健品等)合成的重要前体物质,其合成已成为大肠杆菌中生产目标代谢物的潜在瓶颈。为解决其生物合成的瓶颈问题,作者通过CRISPR干扰(CRISPR interference,CRISPRi)促进丙二酰辅酶A的积累。首先,构建了丙二酰辅酶A的生物传感器,实现了其快速、可视化的胞内测量。随后,构建了CRISPRi/ddCpf1系统,实现了基因转录的抑制,并尝试用ddCpf1(催化失活的Cpf1)和RNA聚合酶抑制蛋白Gp2融合表达(CRISPRi/ddCpf1-Gp2)。结果表明,Gp2虽然有一定的转录抑制效果,但是严重影响了生长。最后,利用CRISPRi/ddCpf1系统进行两组双靶点基因抑制,分别靶向乙醛脱氢酶和3-氧代酰基-酰基载体蛋白合酶II基因,以及3-氧代酰基-酰基载体蛋白合酶I和琥珀酰辅酶A合成酶基因,均实现了丙二酰辅酶A浓度的提高。

乙酰辅酶A羧化酶在治疗肥胖中的潜在作用

肥胖作为一种疾病引起了世界各国越来越多的重视。目前,对乙酰辅酶A羧化酶的研究表明,该酶和肥胖的发生有着重大关系,脂肪的代谢异常是导致肥胖的重要原因之一。乙酰辅酶A羧化酶是脂肪代谢过程中的一种重要的调节酶,它的产物丙二酰辅酶A的含量在一定程度上控制着脂肪酸的代谢。因此对乙酰辅酶A羧化酶的深入研究很可能为肥胖的治疗提供新的医疗手段。该文介绍乙酰辅酶A羧化酶在脂肪代谢中的作用、分类与调控,以及当前国际上对其研究的最新进展。

15例甲基丙二酸血症患儿临床特征和基因突变分析

目的分析15例甲基丙二酸血症(MMA)患儿临床特征和基因突变,为家系遗传咨询、产前诊断和新生儿筛查提供依据。方法选择15例先证者MMA患儿,其中男性7例,女性8例;年龄63 h~11岁,中位年龄2岁;cblC型12例(1个月~11岁,中位年龄1岁6个月),mut型3例(年龄63 h、3 d和3岁)。分析其临床资料。应用液相色谱和串联质谱技术对患儿尿液和血液代谢物进行筛查,应用Sanger测序方法结合高通量测序对患儿家系进行相关基因检测和分析。结果15例MMA患儿临床表现各异,累及全身多系统,常见临床表型主要为癫痫、水电解质紊乱、贫血、粒细胞缺乏和呼吸性/代谢性酸中毒等。在12例cblC型患儿钴胺素代谢相关C基因(MMACHC)中共检测出8种基因突变,包括7种错义突变和1种缺失突变,其中最常见的为c.658-660delAAG、c.609G>A和c.80A>G,分别占25%(6/24)、20.83%(5/24)和20.83%(5/24)。在3例mut型患儿甲基丙二酰辅酶A变位酶基因(MUT)中共检测出5种基因突变,包括3种错义突变、2种剪接位点突变。结论MMA亚型cblC型与表型存在一定相关性,mut型临床表现比cblC型更为严重。该研究结果丰富了MMA相关基因突变谱,为遗传咨询、产前诊断和新生儿筛查提供了依据。

甲基丙二酰辅酶A变位酶表达载体的构建及初步表达

目的:克隆表达甲基丙二酰辅酶A变位酶(MCM)蛋白,为进一步研究相关基因突变对功能的影响机制奠定基础。方法:自人外周血淋巴细胞中提取总RNA、逆转录,并与pET32a构建融合蛋白原核表达载体;优化蛋白表达诱导条件;经SDS-PAGE、WesternBlot检测目的蛋白的表达。结果:经酶切鉴定并经测序证实获得全长2210bp的甲基丙二酰辅酶A变位酶基因(MUT),并成功构建融合蛋白原核表达载体,SDS-PAGE在102 kDa处获得目的条带,Western Blot检测确定为MCM表达蛋白。结论:成功克隆表达出MCM表达蛋白。

腾冲嗜热菌甲基丙二酰辅酶A异构酶的2.0埃晶体结构

甲基丙二酰辅酶A在多个生物降解及合成途径中是一个重要的代谢中间产物。我们克隆了来源于Thermoanaerobacter tengcongensis的tteMMCE基因,通过表达、纯化,

豆油对红霉素生物合成的影响及作用机制分析

在摇瓶培养过程中,培养基中加入豆油可使红霉素的效价从3038U/mL(不加豆油)提高到5221U/mL。但对丙酰辅酶A合成酶及红霉素链霉菌H18丙酸激酶的比活力无显著影响。使用HPLC检测发酵液中α-酮戊二酸(α-KG)的含量,结果发现加豆油后α-KG含量有明显提高。据此推测了豆油经过红霉素链霉菌H18代谢后进入红霉素合成的可能途径是:通过三羧酸循环代谢产生琥珀酰辅酶A,琥珀酰辅酶A异构化产生2-甲基丙二酰辅酶A,2-甲基丙二酰辅酶A作为红霉素的前体最终促进红霉素的合成。

下丘脑对脂类的营养感应及其参与食欲调控的机制

食欲的形成与机体健康密切相关,并受控于营养信号、活性氧以及一系列激素信号的调节,下丘脑是各种食欲信号整合的主要中枢。最新研究表明,脂类营养物质可以被下丘脑特化的能量敏感神经元所感应,脂肪酸及其在细胞内的代谢产物分别以非代谢依赖性和代谢依赖性的方式参与机体能量稳态的调节,对于食欲调节以及能量平衡具有重要影响。本文综述了下丘脑对脂类的营养感应及其参与食欲调控的机制。

乙酰辅酶A羧化酶反义寡核苷酸对非酒精性脂肪肝细胞模型的作用

目的观察乙酰辅酶A羧化酶(ACC)反义寡核苷酸(ASODN)对HL-7702肝细胞脂肪变性的影响。方法用计算机软件设计并合成特异性靶向ACC的硫代修饰ASODN。用静脉脂肪乳剂体外培养正常HL-7702肝细胞48 h,制备体外脂肪肝细胞模型。以脂质体法将ACC-ASODN转染至脂肪肝细胞模型,设置空白组(HL-7702肝细胞组)、模型组(脂肪肝细胞模型组)、低高2个浓度实验组(5,10μmol·L^(-1)ACC-ASODN转染组)。以ACC-ASODN转染入脂肪肝细胞模型24 h后,放射性同位素技术测定ACC酶活性,HPLC法测定丙二酰辅酶A含量,放射性同位素技术测定肉碱棕榈酰转移酶Ⅰ(CPT I)活性,用全自动生化分析仪测定4组肝细胞内三酰甘油(TG)含量。结果 ACC-ASODN转染入脂肪肝细胞模型24 h后,空白组、模型组及低、高2个浓度实验组的肝细胞ACC活性(U)分别是0.74,0.33,0.20,0.18;这4组的细胞内丙二酰辅酶A含量(nmol·L^(-1))分别是14.3,12.4,7.5,6.8;这4组的细胞CPTⅠ活性(U)分别是1.33,1.47,3.85,3.95;这4组的TG含量分别是0.20,0.52,0.37,0.28 mmol·L^(-1)。模型组与空白组的以上几项指标比较,差异均有统计学意义(均P<0.05);实验组与模型组的以上几项指标比较,差异均有统计学意义(均P<0.01)。结论 ACC-ASODN作用于肝细胞,通过抑制肝细胞ACC活性,使TG含量下降,从而减轻肝细胞脂肪变性。

MICT/HIIT对高脂膳食大鼠心肌和比目鱼肌超微结构的影响及机制探讨

目的:观察中等强度持续运动(MICT)与高强度间歇运动(HIIT)对高脂膳食大鼠心肌和比目鱼肌超微结构的影响并探讨其机制。方法:5周龄雄性SD大鼠随机分为普通膳食安静组(C)、高脂膳食安静组(F)、高脂膳食MICT组(M)和高脂膳食HIIT组(H),每组8只,高脂膳食饲料脂肪含量为45%。M和H组进行12周坡度为25°的跑台运动,M组进行70%VO_(2)max强度的持续运动,H组进行以5 min 40%~45%VO_(2)max和4 min 95%~99%VO_(2)max强度依次交替的间歇运动。干预结束后检测血清FFA、TG、HDL、LDL含量;透射电镜观察大鼠心肌和比目鱼肌超微结构;Western blot检测心肌和比目鱼肌AMPK、MCD及CPT-1的蛋白表达。结果:与C组比较,F组大鼠体重、Lee`s指数、血清LDL、TG和FFA含量均增加,HDL含量降低(P<0.05);心肌和比目鱼肌AMPK、CPT-1蛋白表达升高,MCD蛋白表达降低(P<0.05),超微结构损伤。与F组比较,M、H组大鼠体重、Lee`s指数降低、血清LDL、FFA含量降低(P<0.01);心肌AMPK、MCD、CPT-1蛋白表达增加,比目鱼肌AMPK、MCD蛋白表达增加(P<0.05),超微结构损伤减轻。与M组比较,H组大鼠血清HDL含量增加(P<0.01),心肌AMPK、MCD蛋白表达增加,超微结构损伤较轻;比目鱼肌AMPK蛋白表达降低,MCD蛋白表达增加(P<0.05),超微结构损伤较重。结论:MICT与HIIT可通过干预AMPK、MCD、CPT-1蛋白表达,对高脂膳食大鼠心肌和比目鱼肌超微结构产生不同影响。

丙酸血症两家系的临床特征及基因突变分析

目的：探讨2例丙酸血症患儿的临床特征及基因突变特点。方法回顾性分析2例丙酸血症患儿的病例资料及家系的基因突变检测，并复习相关文献，分析本病的临床表现、生化检测和基因突变特点。结果例1患儿，男，11 d，因“呕吐、气促”3 d 入院，新生儿期发病，入院后遗传代谢病筛查发现丙酰肉碱增高，丙酰肉碱／乙酰肉碱增高，尿有机酸分析发现甲基枸橼酸、甲基巴豆酰甘氨酸、3-羟基丙酸增高，诊断为丙酸血症，治疗过程中表现为反复感染，骨髓抑制，生物素治疗有效，随访过程中发现丙酰基肉碱水平较高，高甘氨酸血症，限制异亮氨酸、缬氨酸、蛋氨酸和苏氨酸饮食后丙酰基肉碱下降的同时易发生支链氨基酸的缺乏；虽然积极治疗仍表现明显的精神运动发育落后；基因检测患儿PCCB c．1301C＞T p．（Ala434Val）纯合突变，父母为PCCB c．1301C＞T p.（Ala434Val）杂合突变。例2患儿，女，7个月，因“呕吐伴代谢性酸中毒”入院。婴儿期发病，入院经检测诊断丙酸血症。患儿表现较例1患儿轻微，无反复感染，无骨髓抑制。随访过程中发现丙酰基肉碱水平较例1患儿明显偏低，有高甘氨酸血症，限制异亮氨酸、缬氨酸、蛋氨酸和苏氨酸饮食后丙酰基肉碱下降的同时不易发生支链氨基酸的缺乏；运动发育正常，精神及语言发育稍落后，检测到 PCCB 基因的一个纯合突变：c．167＿179del13insC p.（Asp56＿Lys60delinsAla），其父亲、母亲各检测到一个杂合突变。结论2例丙酸血症患儿中，新生儿期发病、反复感染、骨髓抑制、高丙酰基肉碱水平，饮食控制中易发生支链氨基酸的缺乏，提示病情预后不佳，容易发生精神运动发育落后；目前报道2例（含本例）基因突变为 PCCB c.1301C＞T p．（Ala434Val）纯合突变，均病情严重。

78例丙酸血症患者的基因型和表型分析

目的丙酸血症是由于丙酰辅酶A羧化酶(propionyl CoA carboxylase, PCC)缺乏导致的罕见遗传代谢病, 本研究拟分析我国丙酸血症患者的临床特点和基因突变类型, 并初步探讨临床表型与基因型的关系。方法单中心的回顾性、观察性研究, 来自我国20个省自治区直辖市的78例丙酸血症患者, 男46例, 女32例, 于2007年1月至2022年4月就诊, 初诊年龄7 d至15岁, 就其临床表现、生化代谢异常、基因变异、诊断、治疗及转归进行研究, 采用χ2检验或Mann-WhitneyU检验进行统计学分析。结果 78例患者中, 6例(7.7%)为新生儿筛查发现, 于无症状时开始治疗。72例(92.3%)为发病后临床诊断, 发病年龄为2 h至15岁, 确诊年龄7 d至15岁, 其中早发型32例, 晚发型40例。患者的首发临床表现包括嗜睡、肌张力低下、呕吐、喂养困难、发育落后、惊厥及昏迷等。74例接受基因分析的患者中, 35例(47.3%)有PCCA基因变异, 39例(52.7%)有PCCB基因变异。PCCA最常见的变异为c.2002G>A和c.229C>T, 等位基因频率分别为11.4%和10.0%;PCCB最常见的变异是c.838dupC和c.1087T>C, 等位基因频率分别为14.1%和10.3%。PCCB c.1228C>T和c.1283C>T可能与早发型丙酸血症相关, PCCA c.2002G>A及PCCB c.838dupC、c.1127G>T和c.1316A>G可能与晚发型丙酸血症相关。新生儿筛查发现的6例患儿于无症状时开始治疗, 发育基本正常。发病后临床诊断的72例有不同程度的合并症, 其中10例(12.8%)死亡, 62例经左卡尼汀及饮食等代谢干预后好转。6例患儿仍有频繁代谢危象发作, 进行了肝移植, 术后临床症状改善。结论丙酸血症的临床表现复杂, 缺乏特异性, 多数患者预后不良。新生儿筛查和临床高危筛查有助于早期治疗和改善预后。丙酸血症基因型与表型的关系尚不明确, 但某些基因变异可能与早发型或晚发型丙酸血症有关。