谷氨酸棒杆菌中氨基酸分泌转运蛋白及其代谢改造研究进展

氨基酸是一类在食品、医药及化工等领域具有广泛应用的重要化合物。谷氨酸棒杆菌Corynebacterium glutamicum是生物合成氨基酸最重要的微生物菌株,其年产各类氨基酸超过百万吨。谷氨酸棒杆菌高产氨基酸除具有强大的合成代谢能力外,高效的分泌转运能力也是不可忽略的分子基础。文中综述了近年来谷氨酸棒杆菌中氨基酸分泌转运蛋白及其代谢改造的研究进展,并展望了未来发展方向,为进一步改造提升其发酵生产氨基酸的能力提供了可资借鉴的资料。

泡桐丛枝植原体Sec分泌蛋白转运系统3个亚基基因的克隆及蛋白特性分析

采用PCR方法扩增Sec分泌蛋白转运系统3个亚基基因,并进行了生物信息学分析。通过SWISS-MODEL同源建模与3D-PSSM折叠子识别法构建蛋白质的三维结构,并通过PROCHECK程序验证构建的三维结构的可靠性。首次从泡桐丛枝(PaWB)植原体基因组中分离出Sec分泌蛋白转运系统3个亚基基因,各基因全长依次为2 508、1 242 bp和411 bp,分别编码835、204个及136个氨基酸的蛋白。SecA、SecY和SecE均为脂溶性稳定蛋白,SecA无明显跨膜区,SecY和SecE分别含有10个和3个明显的疏水跨膜区。二级结构主要为螺旋,其次为折叠和无规则卷曲,没有转角。构建的三维结构符合立体化学原则。泡桐丛枝(PaWB)植原体中存在的Sec分泌蛋白转运系统作为最主要的运输途径,可能直接转运菌体蛋白如毒素等直接到寄主细胞质中或介体昆虫细胞中,引起寄主病症。研究植原体的Sec蛋白转运系统对于了解植原体的致病机理及预防这类病害的发生提供了理论依据。

尿酸分泌相关转运蛋白研究进展

高尿酸血症主要是由于尿酸的生成增多和(或)尿酸的排泄减少所导致的代谢性疾病.尿酸分泌相关转运蛋白在尿酸排泄中起关键作用.这些蛋白的尿酸转运能力下降或表达异常是导致高尿酸血症重要因素.近年来针对尿酸分泌相关转运蛋白的研究越来越多.本研究就已经发现的尿酸分泌相关转运蛋白作一综述.

肝细胞生成素——一种非经典分泌蛋白

肝细胞生成素(hepatopoietin ,HPO)是一种分泌蛋白.为了研究肝细胞生成素的分泌途径,利用SignalP软件分析了HPO的氨基酸序列,但HPO序列中没有经典分泌蛋白的信号肽.Western印迹实验证明,HPO能以双体形式从细胞中分泌出来.特异性体外阻断实验表明,布雷菲尔德菌素A(brefeldinA)和莫能菌素(monensin)都不能阻断HPO的分泌,说明HPO并不通过经典的内质网 高尔基体(ER -Golgi)途径分泌;优降糖(glyburide)对HPO的分泌没有抑制作用,说明HPO的分泌并不是由ABC1(ATP bindingcassette)转运子介导的;DNP和NH4Cl也不能刺激HPO的分泌,说明内体 溶酶体系统不参与HPO的分泌.上述结果表明,HPO是一种非经典分泌蛋白(non classicalsecretoryprotein) ,能以双体形式从细胞中分泌出来.但和已知的非经典分泌蛋白IL -1β不同,HPO的分泌并不是通过ABC1转运子介导的,内体 溶酶体系统也不参与其分泌.

超短波通过上调SPCA1的表达减轻N2a细胞氧糖剥夺复氧后的损伤

目的:研究发现给予脑缺血再灌注损伤大鼠超短波(ultrashort wave,USW)治疗,可抑制高尔基体应激的重要参与分子——分泌途径衍生钙离子转运ATP酶1(secretory pathway Ca^(2+)-ATPase 1,SPCA1)表达的下降,减少高尔基体等细胞器的破坏和神经元细胞的凋亡,从而减轻脑缺血再灌注损伤。本研究旨在从细胞水平探讨USW对小鼠N2a细胞氧糖剥夺复氧(oxygen-glucose deprivation/reperfusion,OGD/R)损伤及SPCA1表达的影响。方法:将N2a细胞随机分为对照(Con)组、模型(OGD/R)组、USW组。Con组细胞正常培养,OGD/R组给予OGD/R处理,USW组给予OGD/R后用USW进行处理。在倒置光学相差显微镜下观察细胞形态;采用细胞计数试剂盒-8(cell counting kit-8,CCK-8)检测细胞活性,双染法流式细胞术检测细胞凋亡,蛋白质印迹法检测SPCA1的表达。结果:Con组细胞多数呈梭形,轮廓清晰,贴壁良好;OGD/R组细胞皱缩,轮廓模糊,贴壁性变差,出现较多悬浮死细胞;与OGD/R组比较,USW组细胞形态和贴壁性改善,轮廓更清晰,死细胞减少。与Con组比较,OGD/R组细胞活性降低,凋亡率增高,SPCA1表达水平下调,差异均具有统计学意义(均P<0.001);与OGD/R组比较,USW组细胞活性增加,凋亡率降低,SPCA1表达水平上调,差异均具有统计学意义(P<0.01或P<0.001)。结论:USW可减轻细胞OGD/R后的损伤,其保护作用可能与上调SPCA1的表达有关。

UBIAD1通过抑制nNOS/NO途径减轻氧糖剥夺再灌注损伤

目的:缺血性脑卒中的发病率和致残率均极高,缺血再灌注损伤(ischemia reperfusion injury,IRI)是治疗的关键。UbiA类异戊烯转移酶结构域1蛋白(UbiA prenyltransferase domain containing 1 protein,UBIAD1)是一类具有多种生物学功能的酶,参与线粒体呼吸链电子传递、脂代谢、氧化应激等,这些过程均与IRI有关。本研究探讨UBIAD1在脑IRI中的作用及其作用机制。方法:以小鼠成神经细胞瘤(mouse neuroblastoma Neuro2a,N2a)细胞为研究对象,构建氧糖剥夺再灌注(oxygen-glucose deprivation/reoxygenation,OGD/R)损伤模型,以过表达UBIAD1的慢病毒载体转染N2a细胞,构建稳定过表达UBIAD1的细胞模型。第1部分实验将N2a细胞分为5组:未经OGD处理(non-OGD)组、经OGD处理4 h后分别再灌注0、4、12、24 h组;第2部分实验将N2a细胞分为6组:正常细胞(Con)+non-OGD组、转染空载体细胞(EV)+non-OGD组、UBIAD1过表达细胞(OE)+non-OGD组、Con+OGD处理(OGD/R)组、EV+OGD/R组、OE+OGD/R组;第3部分将N2a细胞分为8组:Con+non-OGD组、OE+non-OGD组、Con+non-OGD+NOS特异性抑制剂7-硝基吲唑(7-nitroindazole,7-NI)组、OE+non-OGD+7-NI组、Con+OGD/R组、OE+OGD/R组、Con+OGD/R+7-NI组、OE+OGD/R+7-NI组。使用激光共聚焦扫描显微镜观察高尔基体形态改变,流式细胞术检测细胞凋亡率,MTT法检测细胞活力,Griess试剂盒检测NO的释放,分别通过real-time PCR和蛋白质印迹法检测细胞UBIAD1、分泌途径衍生钙离子转运ATP酶1(secretory pathway Ca^(2+)-ATPase isoform 1,SPCA1)、NOS的mRNA和蛋白质表达水平。结果:与non-OGD组相比,经OGD处理4 h后再灌注0、4、12及24 h的各组N2a细胞中UBIAD1 mRNA和蛋白质表达水平均明显下调(P<0.05或P<0.01),且再灌注时间越长,UBIAD1表达水平下调越显著。与Con+OGD/R组、EV+OGD/R组相比,OE+OGD/R组UBIAD1 mRNA和蛋白质表达水平均明显上调(均P<0.01),细胞凋亡率均下降(均P<0.01),细胞活力均增高(均P<0.01),高尔基体碎裂较少,形态保存较完整,SPCA1 mRNA和蛋白质表达水平均明显上调(均P<0.05)。OE+non-OGD组与Con+non-OGD组相比,OE+OGD/R组与Con+OGD/R组相比,内皮型NOS(endothelial NOS,eNOS)及神经元型NOS(neuronal NOS,nNOS)的mRNA和蛋白质表达均下调(P<0.05或P<0.01),NO含量均减少(均P<0.01);Con+OGD/R+7-NI组与Con+OGD/R组相比,OE+OGD/R+7-NI组与OE+OGD/R组相比,NO含量均减少(均P<0.01),N2a细胞凋亡率均下降(均P<0.01)。结论:UBIAD1可减轻神经细胞OGD/R损伤,改善OGD/R后高尔基体功能,其机制可能与抑制nNOS/NO途径有关。