燕麦生物碱A通过调控丝氨酸羟甲基转移酶2重塑丝氨酸代谢抑制结肠癌生长

流行病学研究表明,燕麦类全谷食品可有效降低结肠癌的发病风险。丝氨酸/甘氨酸代谢途径对于维持肿瘤生长十分重要,能为肿瘤细胞核苷酸等生物大分子的合成提供底物,并保障肿瘤细胞免受氧化损伤。我们的前期研究表明,燕麦生物碱A(avenanthramide A,AVN A)具有抑制小鼠原位结肠癌生长的作用。本研究通过对氧化偶氮甲烷/葡聚糖硫酸钠(azoxymethane/dextran sulphate sulfate,AOM/DSS)小鼠结肠癌模型进行血液代谢组学研究,发现AVN A处理后,丝氨酸/甘氨酸代谢途径的变化最为显著(P<0.01)。丝氨酸、甘氨酸饥饿条件下,AVN A对结肠癌的杀伤效果显著增强(P<0.05),表明AVN A靶向丝氨酸代谢从而发挥抗结肠癌作用。随后,对丝氨酸代谢关键酶SHMT1、SHMT2、PHGDH、PSAT1及PSPH的mRNA及蛋白质表达水平进行检测,发现AVN A明显抑制SHMT2的表达(P<0.01或P<0.001)。过表达SHMT2后,由AVN A介导的对结肠癌细胞的生长、增殖、GSH/GSSG以及NADPH/NADP+的抑制作用均被逆转。综上所述,AVN A通过下调SHMT2的表达,阻遏丝氨酸/甘氨酸代谢途径,从而发挥抑制结肠癌进展的作用。本研究为燕麦生物碱的深度利用及结肠癌的营养干预提供一定的理论依据。

丝氨酸羟甲基转移酶2在胃癌组织中的表达及其对预后的影响

目的探讨丝氨酸羟甲基转移酶2(SHMT2)在胃癌组织中的表达及其与临床病理特征和预后之间的关系,为胃癌诊断和预后预测提供新的生物标志物。方法使用免疫组化法检测SHMT2在胃癌、癌旁正常组织中的表达,并通过GEPIA数据库进行验证。利用胃癌组织芯片评估SHMT2与临床病理特征之间的关系。Kaplan-Meier生存分析和生信数据库比较和验证SHMT2高表达组和低表达组患者的生存差异,Cox回归分析不同因素对患者预后的影响。结果SHMT2在胃癌组织和癌旁正常组织中高表达率分别为65.96%和48.84%,差异有统计学意义(χ^(2)=5.396,P=0.020)。SHMT2表达水平与淋巴结转移(χ^(2)=12.214,P<0.001)、血管神经侵犯(χ^(2)=3.884,P=0.049)、临床分期(χ^(2)=13.455,P<0.001)有关。SHMT2高表达和低表达组生存曲线差异有统计学意义(χ^(2)=8.248,P=0.004),SHMT2高表达组总生存期较低表达组短。Cox回归分析显示淋巴结转移和血管神经侵犯是患者预后的独立危险因素(HR=3.704,P=0.002;HR=1.865,P=0.021)。结论SHMT2在胃癌组织中高表达,且与患者较差的总生存期相关,对判断患者预后具有一定意义。

丝氨酸羟甲基转移酶基因C1420T多态性与食管鳞癌、贲门腺癌易感性的关系

背景与目的:丝氨酸羟甲基转移酶(serinehydroxymethyltransferase,SHMT)是叶酸代谢过程中的关键酶,它通过为嘌呤、胸苷酸、蛋氨酸等重要物质的合成提供一碳单位来影响基因的甲基化和DNA的合成过程,与肿瘤的发生、发展关系密切。本研究旨在探讨河北省食管癌高发人群SHMT1C1420T单核苷酸多态性(singlenucleotidepolymorphism,SNP)与食管鳞状细胞癌(esophagealsquamouscellcarcinoma,ESCC)和贲门腺癌(gastriccardiacadenocarcinoma,GCA)易感性的关系。方法:采用双相引物-聚合酶链反应(polymerasechainreaction-withconfrontingtwo-pairprimers,PCR-CTPP)方法,检测584例ESCC患者、467例GCA患者和540名健康对照者的SHMT1C1420TSNP的基因型,并用非条件Logistic回归模型分析多态性与食管鳞癌和贲门腺癌发病风险的关系。结果:上消化道肿瘤(uppergastrointestinalcancers,UGIC)家族史可显著增加高发区人群食管鳞癌和贲门癌的发病风险,经性别、年龄、吸烟校正后的OR值分别为2.89(95%CI=2.23～3.73)和1.68(95%CI=1.28～2.23)。ESCC组和GCA组C/T基因型频率(分别为12.0%和10.9%)明显低于健康对照组(16.5%)(P值分别<0.05和0.01)。与C/C基因型相比,携带C/T基因型的个体ESCC、GCA的发病风险显著降低,经性别、年龄、吸烟、家族史校正后的OR值分别为0.70(95%CI=0.50～0.98)0.55(95%CI=0.38～0.81)。分层分析显示,与C/C基因型相比,C/T基因型可以显著降低非吸烟个体ESCC和GCA的发病风险,经性别、年龄、家族史校正后的OR值分别为0.54(95%CI=0.33～0.90),0.56(95%CI=0.33～0.95)。另外,虽然C/T基因型可显著降低UGIC家族史阳性和阴性个体贲门腺癌的发病风险[校正OR值分别为0.46(95%CI=0.24～0.90)和0.62(95%CI=0.38～0.99)],该基因型仅可降低UGIC家族史阳性个体ESCC的发病风险(校正OR值为0.51,95%CI=0.29～0.89)。结论:SHMT1C/T基因型可以显著降低中国河北省高发区ESCC、GCA的发病风险。

丝氨酸羟甲基转移酶基因(glyA)的克隆

采用PCR方法从大肠杆菌K12染色体DNA中克隆出1.5kb的DNA片段,并将其与pUCm-T载体连接转入大肠杆菌JM109中。DNA测序分析证明该片段含有一个完整的丝氨酸羟甲基转移酶基因(glyA)。

利用Design-Expert软件优化丝氨酸羟甲基转移酶产酶培养基

利用Design Expert软件中水平设计和响应面分析法对产酶基本培养基主要成分进行了优化,经过逐步回归分析建立了丝氨酸羟甲基转移酶(SHMT)活力对培养基主要成分的二次回归模型,其回归方程的决定系数达到了0.9984。得到的最佳培养基主要组成为:葡萄糖29.5g/L、硫酸铵18.1g/L、玉米浆3.79g/L。SHMT活力最高达到113.7U/mL,比优化前(77U/mL)提高了47.7%。优化后的酶液经酶促反应50h,能催化产生10g/L的L-丝氨酸,比优化前(6g/L)提高66.7%。

植物丝氨酸羟甲基转移酶及其生理作用研究进展

丝氨酸羟甲基转移酶(SHMT)在自然界中普遍存在,它的生理学功能是催化丝氨酸和甘氨酸之间可逆的互换。SHMT的催化反应是氨基酸和核酸代谢的连接点,在氨基酸的工业生产和植物的光呼吸过程中,SHMT也是一个关键酶。最近通过使用核磁共振(NMR)技术和基因工程技术阐明了SHMT的很多酶学性质以及它在植物不同组织中的生理作用,对这些研究成果进行了总结。

植物丝氨酸羟甲基转移酶基因研究进展

丝氨酸羟甲基转移酶(SHMT)是一个含有磷酸吡哆醛(PLP)的四聚体的蛋白质,在亚甲基四氢叶酸(CH2-THF)存在时催化丝氨酸和四氢叶酸生成甘氨酸和N5,N10-亚甲基四氢叶酸的可逆反应。SHMT在高等植物的一碳代谢和光呼吸中起着非常重要的作用,最近随着植物SHMT纯化技术的进步和重要模式植物基因组测序的完工,使很多植物SHMT基因被克隆出来,并对它们的结构和功能及表达调控进行研究。

丝氨酸羟甲基转移酶1基因C1420T位点和3'-非翻译区3个位点单核苷酸多态性与儿童急性白血病易感性的关系

目的研究深圳地区汉族儿童丝氨酸羟甲基转移酶1（SHMT1）基因C1420T位点和3’-非翻译区（UTR）3个位点单核苷酸多态性（SNP）与急性白血病（AL）易感性的关系。方法以110例AL患儿、120例上呼吸道感染患儿和健康体检儿童为研究对象，用PCR、变性梯度凝胶电泳（DGGE）及DNA测序检测研究对象SHMT1 C1420T（rs1979277）和3’-UTR3个位点（rs3783、rs1979276及rs12952556）基因型和等位基因频率，分析其与AL易感性的关系。结果AL患儿SHMT1编码区C1420T位点CT（杂合型）和TT（纯合型）基因型频率较对照组升高（17．3％vs10．8％和1．8％vs1．7％），但差异无统计学意义（Х^2分别为2．006和0，P均〉0．05）；CT和TT基因型与儿童AL发病风险无相关性，其风险比（OR）分别为0．580（0．271—1．240）、0．848（0．117～6．140）。3’-UTR rs3783、rs1979276及rs12952556与C1420T具有相同的基因型分布状态，即在同一个体内该4个位点同为野生、杂合或纯合型基因。经SNPStats在线软件分析，该4个SNP位点两两间的连锁不平衡系数均为D’=1和r^2=1。结论深圳地区汉族儿童SHMT1个位点SNP与AL易感性无关，但可能呈完全连锁不平衡。

苹果实生树阶段转变过程中丝氨酸羟甲基转移酶的变化

用酶联免疫(ELISA)法和免疫组织化学方法(IHC)检测5年生苹果实生树不同节位的丝氨酸羟甲基转移酶(SHMT)的变化。结果表明,此酶只存在苹果实生树营养生长期的叶片中,而在童期的叶片和生殖生长期的叶片中含量极低或检测不到。SHMT在苹果实生树阶段转变过程中存在差异表达。

水稻线粒体丝氨酸羟甲基转移酶基因的电子克隆

采用基于EST的电子克隆方法得到了一段长 16 11bp的cDNA序列 ,以此为信息探针搜索HTGs数据库 ,找到一个与之高度匹配的基因组DNA序列———OSJNBa0 0 5 7G0 7克隆。用FGENESH分析该克隆中的联配区域得到一个包含 14个外显子和 13个内含子的基因。该基因位于水稻第 3染色体物理图谱的 136 .0～ 137.6cM区域。推导的ORF编码 4 98个氨基酸 ,经BLASTP搜索SWISS -PROT数据库和蛋白序列的亚细胞定位显示 ,该基因编码水稻的线粒体丝氨酸羟甲基转移酶 (mSHMT)。该基因受到EST序列的完全支持 ,其中不乏来自盐胁迫、稻瘟病菌侵染等逆境处理的EST序列 ,推测该基因与水稻对逆境的应答反应有关。

丝氨酸羟甲基转移酶基因的功能表达及其活性鉴定

从大肠杆菌染色体DNA中成功克隆到丝氨酸羟甲基转移酶基因 ,并将其插入表达载体 pET15b中 ,在大肠杆菌中得到了高表达。

glyA基因及其编码的丝氨酸羟甲基转移酶

glyA基因广泛存在于生物体中 ,其编码的丝氨酸羟甲基转移酶 (serinehydroxymethyltransferase,SHMT)催化丝氨酸和甘氨酸之间的相互转化 ,转化反应产生的 5,1 0 亚甲基四氢叶酸 (M THF)提供细胞新陈代谢—碳单位 ,此反应在细胞新陈代谢中处于重要地位。因此 ,研究 glyA基因及其编码的丝氨酸羟甲基转移酶具有重要的意义。介绍了 glyA基因的克隆、序列分析、调控组分和丝氨酸羟甲基转移酶的部分性质。

假单胞菌N-13中丝氨酸羟甲基转移酶的酶学性质研究

从产L-丝氨酸菌株假单胞菌N-13中纯化了丝氨酸羟甲基转移酶,并对其性质进行了研究。结果表明,丝氨酸羟甲基转移酶酶活力在pH=7.0～9.0间稳定,最适宜pH=8.0;酶的最适温度为35℃,在30～40℃水浴30 min酶活力未见明显下降。磷酸吡哆醛的最适添加浓度为25μmol·L-1。研究了不同金属离子对酶活力的影响,结果表明,Cu2+和Co2+可分别提高酶活力22%和10%;但Mn2+、Mg2+、Zn2+对酶活力有强烈的抑制作用,Ca2+对酶活力没有影响。L-丝氨酸产量与丝氨酸羟甲基转移酶是相互依存的关系,而且在产量越高的菌株中SHMT的活性越高。

丝氨酸羟甲基转移酶2在小鼠肝再生过程中的变化规律及作用

目的探索丝氨酸羟甲基转移酶2(serine hydroxymethyl transferase 2,SHMT2)在小鼠肝再生过程中的表达规律,以及其对小鼠肝再生是否有促进作用。方法 SPF级C57BL/6小鼠120只分为肝切除组(2/3PH)、假手术组(SHAM)、腺病毒干扰组(si SHMT2)及注射生理盐水对照组(Control),每组30只;肝切除组下设1、3、5、7、9 d 5个时相点,每个时相点6只。小鼠肝切除之后分别取1、3、5、7、9 d的肝脏组织及血清,采用q PCR、Western blot和免疫组化检测SHMT2及其下游分子甘氨酸脱氢酶(glycine dehydrogenase,GLDC)的变化规律、血清中丙氨酸转氨酶(alanine transaminase,ALT)和谷草转氨酶(aspartate transaminase,AST)的浓度。取注射腺病毒干扰SHMT2第5天的肝脏组织,通过Western blot和观察荧光强度,确定转染效果,并检测血浆中ALT和AST水平,免疫组化检测增殖细胞核抗原(proliferating cell nuclear antigen,PCNA)。结果 SHMT2及其下游分子GLDC在小鼠肝再生的后第5、7天表达最高,q PCR检测结果显示,SHMT2第5天的表达量是第1天的1.63倍(P<0.05)。在干扰SHMT2之后,小鼠第5天再生肝脏的质量由(0.79±0.13)g降低至(0.63±0.11)g(P<0.05),再生度由(36.37±2.21)%降低至(31.33±1.92)%,肝指数由(3.76±0.44)%降低至(3.13±0.29)%,并且肝功能指标ALT由(70.00±9.52)U/L升高至(154.15±16.49)U/L,AST由(140.09±32.85)U/L升高至(403.41±68.63)U/L(P<0.05),PCNA阳性率从(53.6±2.3)%降低至(39.0±3.2)%(P<0.05)。结论 SHMT2在肝脏再生的后期高表达,促进残肝的再生,其机制可能与增强肝脏对缺血、缺氧的耐受,提高三磷酸腺苷水平有关。

非小细胞肺癌患者丝氨酸羟甲基转移酶表达与CpG岛异常甲基化的相关性分析

目的探讨非小细胞肺癌患者丝氨酸羟甲基转移酶(SHMT2)与CpG岛甲基化的相关性。方法选取我院2015年5月至2018年3月期间非小细胞肺癌患者90例,病理癌组织纳入观察组,癌旁(距病灶2 cm)组织纳入对照组。采用酶联免疫吸附试验(ELISA)双抗夹心法测定SHMT2表达水平;采用CIMP评估CPG岛甲基化率。结果癌组织SHMT2水平显著高于癌旁组织SHMT2,差异有统计学意义(P<0.01)。癌组织CpG岛甲基化率CIMP水平显著高于癌旁组织,差异有统计学意义(P<0.05)。SHMT2在Ⅰ/Ⅱ期的表达水平显著低于Ⅲ/Ⅳ期,差异有统计学意义(P<0.01)。SHMT2在N0期的表达水平显著低于N1/N2/N3期,差异有统计学意义(P<0.01)。结论非小细胞肺癌SHMT2表达高于癌旁组织;非小细胞肺癌CpG岛异常甲基化高于癌旁组织;CpG岛异常甲基化与SHMT2存在显著的相关性(P<0.01),非小细胞肺癌患者辅助去甲基化治疗可能会提高患者治疗效果。

坛紫菜丝氨酸羟甲基转移酶基因的克隆及表达特征

丝氨酸羟甲基转移酶(SHMT)在植物应答逆境胁迫中发挥着重要作用。本研究以坛紫菜(Pyropia haitanensis)为研究材料,采用普通PCR技术克隆得到2条坛紫菜的SHMT全长基因序列,分别命名为PhSHMT-1(GenBank收录号:MF687405)和PhSHMT-2(GenBank收录号:MF687406)。其中,PhSHMT-1序列全长1710 bp,包含一个1491 bp的开放阅读框,所编码的多肽包含497个氨基酸,分子量为121.443 kDa,等电点为4.93;PhSHMT-2序列全长1957 bp,包含一个1395 bp的开放阅读框,所编码的多肽包含465个氨基酸,分子量为113.969 k Da,等电点为4.95。多序列比对和系统进化树分析结果确认PhSHMT-1和PhSHMT-2基因属于SHMT基因家族。qRT-PCR定量分析结果表明,高温胁迫条件下,2条PhSHMT基因的表达模式基本一致,均表现为先上调后下调再上调的趋势,这说明SHMT基因可能在坛紫菜应答高温胁迫过程中发挥作用。

1株产丝氨酸羟甲基转移酶菌株的分离鉴定及其培养条件优化

从甲醇污染土壤中分离得到1株能在含2%甲醇的培养基上生长且产丝氨酸羟甲基转移酶(SHMT)的菌株,ML206,酶活达到0.030 U/mL。将ML206菌株的16S rDNA序列(No.EF612770)和GenBank数据库中已报道的16S rDNA序列进行Blast比对和系统发育分析,结合形态学和生理生化鉴定结果,确定ML206为嗜胺甲基杆菌(M.aniovorans)。经过对产酶条件的优化确定最佳氮源、碳源及培养件为:(NH_4)_2 HPO_4 0.8%,CH_3OH 2%,pH 7.0,温度30℃;采用分批的方式添加甲醇,培养时间由72 h缩短至48 h,节省了33%的培养时间。在优化的培养条件基础上进行实验,菌体浓度比原来提高了50%,SHMT活力提高了20%。经过对该菌的各种特性的研究确定了其为1株良好的产SHMT的新型出发菌。

白及丝氨酸羟甲基转移酶(SHMT)基因的序列分析

丝氨酸羟甲基转移酶(SHMT)是植物细胞光合作用和一碳代谢的关键酶之一,研究SHMT基因的序列信息对揭示其蛋白结构与功能具有重要指导意义。从白及转录组数据库中分离得到SHMT基因(NCBI登录号:MG544187),运用生物信息学软件对该基因进行序列分析。结果显示:该基因长度为1 953 bp,编码的蛋白质长度为471aa、分子量为51.861 06 k D、理论等电点为7.17,SHMT二级结构主要由无规则卷曲结构和α螺旋结构组成,核苷酸和氨基酸序列与铁皮石斛SHMT相似性最高,达93%,结构域分析发现该蛋白具有高度保守结构域,三级结构预测为四聚体结构,跨膜区及信号肽分析发现该蛋白无跨膜区及信号肽,亚细胞定位分析发现该蛋白主要位于细胞质、叶绿体亚细胞器位置。本分析结果为白及SHMT的应用研究提供了基础数据,也为植物SHMT基因的分子研究提供了理论依据及基础资料。

一株高产丝氨酸羟甲基转移酶基因工程菌的构建及发酵产酶条件优化

以E.coli AB90054基因组中DNA为模板,采用PCR方法扩增得到glyA基因,将该基因克隆到表达载体pET28a(+)中,转化表达菌株BL21(DE3)后筛选阳性重组子,并对筛选所得高表达基因工程菌G16进行培养条件和表达条件的优化。结果表明,当培养条件为38℃、pH为7.0、转速为150r/min时,基因工程菌的生长速度和菌液浓度最佳;当表达条件的诱导温度为30℃、诱导剂浓度为0.5mmol/L、诱导时间为5h时,基因工程菌诱导目的蛋白表达效果最好。通过SDS-PAGE分析和酶活测定后发现,在优化条件下基因工程菌G16发酵产丝氨酸羟甲基转移酶能力占菌体总蛋白的60%左右,且蛋白活性正常。

斑马鱼丝氨酸羟甲基转移酶1基因的生物信息学和表达分析

目的探索斑马鱼丝氨酸羟甲基转移酶1(shmt1)基因的生物学结构和基因表达模式。方法利用生物信息学方法对斑马鱼shmt1的基因结构、物种间同源性、物种间进化、蛋白质二级结构和三级结构等进行分析和预测,并用整胚原位杂交技术探究斑马鱼shmt1在重要器官及胚胎早期发育中的表达。结果斑马鱼shmt1位于3号染色体(ZDB-GENE-040426-1558)上,全长15 142 bp,能编码481个氨基酸,属于天冬氨酸转氨酶(AAT)超家族,其二级结构以α-螺旋和无规则卷曲为主,且斑马鱼shmt1蛋白与其他哺乳动物同源物在进化上高度保守。反转录定量PCR(RT-PCR)结果显示,斑马鱼shmt1不仅在胚胎发育的各个时期表达,而且也在成年鱼的肾脏、心脏和性腺中高表达。原位杂交结果显示,shmt1除了在卵黄多核层、鼻翼板中脑区、视顶盖和视泡等处集中表达,还在肝脏特异性表达。结论 shmt1作为一碳代谢叶酸循环中的重要蛋白,在斑马鱼发育早期的胚胎卵黄多核层、鼻翼板中脑区、视顶盖和视泡、肝脏特异性表达。该研究为今后以斑马鱼为模型动物探究shmt1基因在器官发育中的功能研究奠定基础。