植物尿苷二磷酸糖焦磷酸化酶研究进展

尿苷二磷酸糖焦磷酸化酶(UDP-sugar-producing pyrophosphorylase)是糖代谢过程中的一类重要酶,负责催化尿苷二磷酸糖(UDP-sugar)的合成与代谢。本研究综述了3种类型植物UDP-糖焦磷酸化酶在进化关系、结构特性、蛋白定位、寡聚化方式以及生理功能等方面的研究进展,为进一步明确UDP-糖焦磷酸化酶的相关性质及其在植物糖代谢过程中的重要作用提供依据。

灵芝尿苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶基因的电子克隆与生物信息学分析

尿苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(UGPase)是灵芝多糖合成途径的关键酶,用电子克隆方法得到灵芝UGPase基因,并利用生物信息学软件对UGPase基因编码蛋白的理化性质、亚细胞定位、亲疏水性、信号肽、蛋白结构域、蛋白高级结构以及系统进化树的构建等方面进行了预测和分析。结果表明:UGPase基因全长1691 bp,包含一个1515 bp的完整开放阅读框,编码504个氨基酸;该蛋白不存在信号肽和跨膜结构域,它是定位于细胞质内的一种亲水性稳定蛋白酶;它的高级结构主要是由α螺旋结构和无规则卷曲结构所组成;同源比对分析显示,该酶基因编码的氨基酸序列和其他动植物的UGPase酶相比在序列组成、高级结构方面具有一定的相似性。

Apocynaceae系细胞尿苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶的纯化和表征

经 4步分离纯化的Apocynaceae植物培养细胞尿苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(UGPase)的比活为 2 0 4 9U mg ,与细胞粗提液相比 ,活力提高 97倍 ,活力回收率为 2 1 %,可直接用于尿苷二磷酸葡萄糖 (UDPG)的合成 ,并且储存稳定性很好 .UGPase的最适pH值为 7 2 ,UGPase的最适温度为 37℃左右 .Mg2 + 是UGPase发挥活力所必需的 .高浓度UTP和Glc 6

抗尿苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶2单克隆抗体的制备与鉴定

本研究制备抗人尿苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶2(UDP-glucose pyrophosphorylase2)的单克隆抗体(mAb)并进行初步鉴定。将正常成人肝组织匀浆离心并分离肝脏胞浆总蛋白,用肝脏胞浆总蛋白免疫BALB/c小鼠,采用杂交瘤技术制备单克隆抗体,通过间接ELISA法、Western blot及免疫组织化学的方法对单克隆抗体进行特性鉴定,通过Uni-ZAP XR肝脏cDNA表达文库筛选鉴定抗体特异性。结果表明:通过间接ELISA筛选获得1株可稳定分泌抗人UGP2mAb的杂交瘤细胞系BAD062,其分泌的单克隆抗体的Ig亚类(型)为IgG2b(κ),Western blot结果显示该抗体可以特异地识别分子量为56kD的蛋白;应用单克隆抗体BAD062对人肝脏cDNA表达文库(Uni-ZAPXR)进行筛选,阳性噬菌斑测序结果显示2个阳性克隆插入序列均为UGP2。结论:单克隆抗体BAD062特异地识别抗原UGP2,该抗体可用于ELISA检测、Western blot、免疫组织化学实验,为UGP2的研究提供了有力的工具。

小麦蔗糖合成酶和腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶的研究进展

植物蔗糖合成酶(SS)和腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(AGPase)在植物淀粉生物合成过程中起着重要的作用,淀粉是小麦等禾谷类作物子粒胚乳的重要组成成分,与作物的产量和品质密切相关。综述了小麦蔗糖合成酶和腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶的细胞定位生物学功能、分子生物学分析及酶活性的调控,并进一步对两种酶的研究作出设想。

白花泡桐尿苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶mRNA全序列克隆及序列分析

尿苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(UDP-Glucose Pyrophosphorylase UGPase)是白花泡桐(Paulownia fortunei(Seem.)Hemsl.)纤维素特异途径的关键酶.在经过对其他物种UGP mRNA序列的对比分析后,设计保守区简并引物,首先用RT-PCR方法得到413 bp UGP mRNA部分序列,之后通过RACE方法,成功克隆得到包括5’UTR和3’UTR在内的UGP全部mRNA序列,并进行了分析,所得UGP mRNA全序列共1 694个碱基,CDS共1 428个碱基(112-1539),编码氨基酸475,和其他多个物种的UGP序列比对结果显示相似度均在80%以上.

腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶活性对小麦K、V、T型不育系育性及籽粒形成的影响

为进一步探寻小麦不育系的不育机制和籽粒不饱满的生理机制,以冀5418核基因为遗传背景,对同核异质K、V、T型不育系叶片、幼穗和籽粒中的腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(ADP-glucose pyrophosphorylase,AGPase)活性和淀粉积累量进行了动态观测,并与各自的保持系进行了比较。在雌雄蕊原基分化期,不育系幼穗中AGPase活性较保持系高9.33～27.94μmolg-1FWh-1,差异达极显著水平(F=133.81,P<0.0001);而在四分体期,不育系幼穗中该酶活性极显著低于保持系(F=13.97～75.20,P<0.0001),差异为4.27～7.44μmolg-1FWh-1。雌雄蕊原基分化期至四分体时期,不育系叶片中AGPase活性较保持系高7.39～80.77μmolg-1FWh-1,差异极显著(F=135.76～5454.28,P<0.0001)。不育系强、弱势粒中总淀粉、直链淀粉和支链淀粉积累量、AGPase平均活性、淀粉含量及直/支比均极显著低于保持系,且这些指标均表现为强势粒显著高于弱势粒。Logistic方程显示,不育系籽粒淀粉积累量的减少主要由淀粉积累速率降低引起;籽粒AGPase活性与淀粉积累速率显著或极显著正相关(r=0.4460～0.7150,P=0.0004～0.0487);灌浆期,叶片中AGPase活性与光合速率呈负相关(r=-0.28634,P=0.2823)。因此,雄性不育的可能原因是雌雄蕊原基分化期幼穗和叶片中AGPase活性高,幼穗发育所需能量供应不足;而四分体期幼穗AGPase活性低,影响花粉中淀粉积累。不育系对籽粒AGPase活性具有明显的不良胞质效应,降低ADPG供应水平,影响淀粉的积累,以及旗叶AGPase活性对净光合速率的不良影响,是籽粒不饱满的重要原因之一。

马铃薯腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶研究进展

腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶 (AGPase)是马铃薯淀粉合成的限速酶 ,有关该酶的酶学特性、表达规律及分子生物学已进行了较为深入和系统的研究。异源表达和突变研究表明 ,该酶的小亚基具催化活性 ,大亚基具变构调节作用。化学修饰和位点定向突变方法分析已发现了AGPase的底物、激活因子和抑制因子结合位点。此外 ,通量控制系数。

马铃薯腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶的调控

腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶是淀粉合成过程中一个限速酶 ,其表达受到转录、温度、底物等多种因素调控。在 2 5℃其活性最强。 3 磷酸甘油和焦磷酸分别是其最有效的激活剂和抑制剂 ,其它物质如BSA、半胱氨酸、 2 巯基乙醇和谷胱甘肽都能使腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶的活性有所提高 ;NADP +、ADP、AMP等轻微地抑制腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶活性。

腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶研究进展

腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(ADP-glucose pyrophosphorylase,AGPase)是植物和细菌中淀粉和糖原合成的限速酶,该酶催化l-磷酸葡萄糖(G-1-P)与三磷酸腺苷(ATP)反应形成腺苷二磷酸葡萄糖(ADPG).有关该酶的定位、功能、酶学特性、分子生物学已经进行了较为深入和系统的综述.

尿苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(UGPase)基因调控不同地源灵芝孢子粉次生代谢产物的差异

目的探讨不同地源灵芝孢子粉携带尿苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(UDP-glucose pyrophosphorylase,UGPase)基因在转录水平上的差异表达,以及对灵芝多糖(Ganoderma lucidum polysaccharide,GLP)含量的影响.方法采集不同地源灵芝孢子粉共7批18份,通过水浸煮-醇沉法提取GLP,应用苯酚-硫酸法计算GLP含量.克隆、测序UGPase基因,荧光定量PCR检测UGPase-mRNA.结果灵芝孢子粉GLP检测结果显示:吉林产含量为(3.3610±0.0046)%,云南产含量为(2.8870±0.0059)%,××堂孢子粉含量为(2.3990±0.0053)%,差异具有统计学意义(P<0.05);克隆UGPase基因测序结果显示:不同地域灵芝孢子粉携带UGPase基因序列相同,与Genbank中UGPase基因序列(Sequence:KM260167.1)核苷酸同源性达100%.UGPase-mRNA检测结果显示:吉林产灵芝孢子粉为表达量最高.结论不同地源灵芝孢子粉GLP与UGPase-mRNA相对表达量存在差异.UGPase基因在高多糖灵芝菌株中存在明显的表达优势,与GLP的生物合成呈正相关,该机制为深入研究GLP的生物合成提供了理论依据.

小麦腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶同工酶基因型与酶活性及淀粉含量的关系

采用非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳鉴定了我国60个代表性小麦品种的腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(AGP)同工酶基因型,并测定了AGP活性及总淀粉含量,以明确小麦籽粒AGP同工酶基因型组成及其与AGP活性和淀粉含量的关系。结果表明,AGP有AGPa、AGPb、AGPc和AGPd4个等位基因位点,其出现频率分别为96.7%、80.0%、86.7%和16.7%;共检测到5种基因型,其中基因型AGPabc出现频率最高,为46.7%。不同基因型的品种间AGP活性和总淀粉含量差异显著(P<0.05)。其中具有基因型AGPabcd的品种酶活性及总淀粉含量最高,表明小麦籽粒中不同AGP同工酶基因型对酶活性及淀粉含量有不同遗传效应。

莱茵衣藻腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶的相互作用蛋白组分析

微藻利用光能和CO2合成淀粉作为藻细胞的储能物质,是以燃料乙醇为代表的液体生物燃料的可持续原料来源.理解微藻淀粉代谢关键酶的催化机制和调控方式是基因工程操作以提高藻细胞淀粉积累能力的前提.基于此,以莱茵衣藻淀粉合成代谢中的关键酶腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(AGPase)催化亚基为探针蛋白,获取该酶的GST融合蛋白后使用GST沉降分析实验结合HPLC-MS/MS的蛋白质检测技术及生物信息学分析方法获得一组与AGPase催化亚基存在相互作用蛋白质,主要包含分子伴侣蛋白、光合作用相关蛋白和信号蛋白分子等.通过综合分析上述蛋白组的生理功能及亚细胞定位,揭示了它们通过与AGPase相互作用在淀粉合成代谢中的生物学意义.

七叶一枝花中两个尿苷二磷酸糖基转移酶基因的克隆和原核表达

尿苷二磷酸糖基转移酶(uridine diphosphate glycosyltransferases,UGTs)是重楼皂苷生物合成途径下游的关键酶,通过催化薯蓣皂苷元或偏诺皂苷元的糖基化反应以形成多种重楼皂苷.因此,获取并表征与重楼皂苷合成相关的UGTs,对于解析重楼皂苷的生物合成途径具有重要的研究价值.为此,在获得2个UGTs基因(PpUGT01和PpUGT42)全长的基础上,分别构建了它们的原核表达载体,并将其在大肠杆菌中顺利表达,同时获得了可溶性蛋白表达产物.此外,还进一步利用体外酶促反应对PpUGT42的催化活性进行了分析.结果为获得催化重楼皂苷生成的关键UGTs奠定了基础,也可为人工合成重楼皂苷提供新的线索.

铁皮石斛尿苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶基因(UGP)的密码子偏好性分析

尿苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(UDP-Glucose pyrophosphorylase,UGPase)是糖代谢的主要酶类之一.为了解铁皮石斛(Dendrobium officinale)尿苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶基因(UGP)的密码子使用特性,运用CHIPS、CUSP和CodonW在线程序分析自主克隆的铁皮石斛UGP基因(GenBank登录号:KF711982.1)的密码子偏好性,并与其他物种的UGP基因以及基因组进行比较.结果显示,铁皮石斛UGP基因偏好使用A/T结尾的密码子,27种偏好密码子(RSCU>1)中偏好性较强的有TAA和CCU(RSCU≥2).与其他物种的UGP基因密码子使用对比后,发现不同物种UGP基因密码子使用偏好性存在一定差异.在9个所选物种的聚类分析中,发现基于UGP基因CDS序列聚类的进化树比基于RSCU的聚类更与传统的系统发育观点接近.与3种生物基因组密码子使用频率比较发现,与大肠杆菌基因组密码子使用频率差值较大的有23个,与酵母和拟南芥基因组差值较大的均有13个,这预示着铁皮石斛UGP基因在酵母和拟南芥中的表达效率较高.本研究结果为铁皮石斛UGP基因选择最佳的外源表达系统以及提高其表达水平奠定了前期的研究基础.

铁皮石斛尿苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶基因的克隆与分析

目的:研究尿苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(UGPase)在铁皮石斛不同组织中的表达情况,探讨其与石斛多糖累积的关系。方法:根据铁皮石斛原球茎转录组数据中的DoUGPase1序列设计引物,并利用RACE技术克隆该基因;用生信分析软件预测其蛋白结构,并进行系统发育分析;利用实时荧光定量PCR(q RT-PCR)技术研究该基因在铁皮石斛不同年份,不同组织中的表达。结果:通过RACE技术得到1个3054 bp基因,命名为DoUGPase1,其ORF长1530 bp,编码510个氨基酸残基,与油棕(Elaeis guineensis)和波斯枣(Phoenix dactylifera)有一定的同源性,且DoUGPase1在3年生的植株中相对表达量整体较高(P<0.05)。结论:我们预测在铁皮石斛的生长发育过程中DoUGPase1基因与多糖累积的活跃程度成正比例。

基于尿苷二磷酸葡萄糖循环再生系统高效转化酪醇合成红景天苷

红景天苷是一种在食品、医药等领域应用广泛的功能性成分,其传统生产方法为植物提取,原料成本高昂且提取过程繁琐。本研究通过生物合成法,以酪醇为底物高效生产红景天苷。在利用糖基转移酶实现酪醇糖基化的同时,引入蔗糖合酶构建尿苷二磷酸葡萄糖(uridine diphosphate glucose,UDPG)循环再生系统。通过比较,筛选出糖基转移酶UGT33以及蔗糖合酶AtSUS,构建重组大肠杆菌(Escherichia coli)BL21/pETDuet-AtSUS-UGT33,并针对基因的拷贝数进行了优化,确定糖基转移酶与蔗糖合酶的最优拷贝数比例为3:1。进一步对重组菌株的全细胞催化条件进行优化,在最适反应温度、pH、菌体量、底物浓度、适量金属离子的最优反应条件下,在5 L发酵罐转化24 h,红景天苷最高产量达到8.17 g/L。本研究为利用微生物高效生产红景天苷提供了一定的参考意义。

鸟苷二磷酸甘露糖焦磷酸化酶β亚基基因突变致肢带型肌营养不良合并先天性肌无力综合征

目的报道4例鸟苷二磷酸甘露糖焦磷酸化酶β亚基（GMPPB）基因突变所致继发性肌营养不良蛋白聚糖病的病例,并结合文献对本病的临床表现、肌肉影像、分子病理及遗传学特点进行分析.方法收集2009—2017年在我院门诊就诊的继发性肌营养不良蛋白聚糖病2个家系共4例患者的详细病史、体格检查、肌电图和其他辅助检查结果,分析家系1和家系2的2例先证者的肌肉影像、肌肉活体组织检查病理特点,并对该2例患者行靶向二代基因测序.结果4例患者来自2个家系（其中3例来自同一家系）,男性2例,女性2例,发病年龄为17-18岁.临床上符合肢带型肌营养不良（LGMD）和先天性肌无力综合征（CMS）重叠表型,表现为四肢近端肌无力,且具有日间波动性,晨轻暮重.患者早期跑跳不如同龄人,体育成绩差.体检双下肢近端肌力Ⅰ-Ⅱ级,双上肢近端肌力Ⅲ-Ⅳ级,四肢远端肌力Ⅴ级.脊旁肌和四肢近端肌萎缩,腓肠肌肥大.实验室检查：肌酸激酶明显升高（1877-5275U/L）,针极肌电图呈肌源性损害,重频刺激试验示低频递减.肌肉MRI表现为大腿后群肌（腘绳肌）显著脂肪变性;肌肉病理呈肌营养不良改变.靶向二代基因测序均显示GMPPB基因复合杂合突变,家系1突变位点为c.860G〉T（p.R287L）/c.851T〉C（p.V284L）;家系2突变位点为c.1097A〉G（p.N366S）/c.589G〉T（p.V197F）.上述4个突变位点均为新发突变,经家系验证提示2个突变分别来自患者父母.免疫组织化学及蛋白质电泳分析证实2例先证者肌肉组织α-肌营养不良蛋白聚糖的表达水平均较正常对照明显下降.4例患者经溴吡斯的明治疗后肌无力症状均有不同程度的改善.结论GMPPB基因突变可致肌肉和神经肌肉接头同时受累,临床表现为LGMD与CMS重叠.胆碱酯酶抑制剂能部分改善此类患者肌无力症状.

尿苷-5'-二磷酸葡萄糖醛酸转移酶对常见植物药组分的催化代谢及其相互作用

尿苷-5'-二磷酸葡萄糖醛酸转移酶(UGT)是药物II相代谢反应最主要的酶,通过催化葡萄糖醛酸与内源性或外源性化学物质发生葡萄糖醛酸化反应,进而影响药物的药代动力学特征。许多植物药及其有效成分是UGT的底物,由UGT介导其催化代谢。本文概述了UGT酶介导某些植物药及其组分的催化代谢和对UGT酶活性的影响。

微胚乳玉米籽粒发育期间非胚部位(胚乳)中的腺苷二磷酸-葡萄糖焦磷酸化酶活性变化

检测微胚乳玉米非胚部位(胚乳)中腺苷二磷酸-葡萄糖焦磷酸化酶(ADPG-PPase)的活性结果表明:微胚乳玉米的非胚部位(胚乳)中ADPG-PPase活性在授粉后21～28d达到峰值,而对照的玉米品种‘高油115’的ADPG-PPase活性在授粉后14～21d达到峰值,滞后约7d。‘高油115’非胚部位(胚乳)中ADPG-PPase活性最大值极显著高于微胚乳玉米,其单粒ADPG-PPase活性最大值为微胚乳玉米的2.2￣3.6倍,其每克干重ADPG-PPase活性最大值则为微胚乳玉米的2.4～3.8倍。