甲基赤藓糖醇磷酸胞苷酰转移酶及其抑制剂研究进展

甲基赤藓糖醇磷酸(methylerythritol phosphate,MEP)途径是生产萜类化合物前体异戊二烯基二磷酸(isopentenyl diphosphate,IPP)和二甲基烯丙基二磷酸(dimethylallyl diphosphate,DMAPP)必要的生化途径之一,该途径广泛存在于植物、细菌及病原体体内,而哺乳动物中不存在。MEP途径包含的7个关键酶都可以作为新型农药和医药的作用靶标。甲基赤藓糖醇磷酸胞苷酰转移酶(2-C-methyl-D-erythritol-4-phosphate cytidyltransferase,IspD)是MEP途径的第三个关键酶,它的活性位点亲脂性低,但拥有独特的变构位点,近年来引起研究人员的广泛关注。利用IspD小分子抑制剂来阻断MEP通路,从而间接地抑制萜类化合物的生成,可以造成病菌和植物的死亡,达到杀菌或除草目的。本文对IspD结构、催化机理、IspD抑制剂及其作用机制等内容进行了综述,可为以IspD作为靶标的抑制剂的筛选以及新型农药和医药的开发提供指导。

解脂耶氏酵母产赤藓糖醇研究进展

赤藓糖醇是一种天然甜味剂,因具有热量低、稳定性好、食用安全性高等优点,被广泛应用于食品、医药及化工等行业。解脂耶氏酵母作为赤藓糖醇的高效发酵菌株,被广泛用于赤藓糖醇的工业生产中。但目前解脂耶氏酵母生产赤藓糖醇的相关研究主要集中于发酵过程控制与代谢途径调控等方面,还存在产量与技术上的瓶颈。基于此,本文从发酵基质利用、发酵过程控制及基因工程改造代谢途径3个方面对解脂耶氏酵母生产赤藓糖醇的国内外研究进展进行综述,以期为日后突破解脂耶氏酵母产赤藓糖醇的产量与技术瓶颈提供参考依据。

微生物发酵法生产赤藓糖醇的研究

赤藓糖醇是一种低热量、口感清凉,食用安全的填充性甜味剂。现介绍赤藓糖醇的生产和研究现状,耐高渗酵母赤藓糖醇的合成途径和赤藓糖醇的应用,并对其研究和发展提出看法。

赤藓糖醇的特性分析及应用优势

赤藓糖醇是一种低热量甜味剂,具有热值低,结晶性好,口感好,非至龋齿性,对糖尿病人安全等特点,应用前景极为广泛,本文主要介绍了赤藓糖醇的理化性质和生理特性以及在食品工业中的应用。

发酵产赤藓糖醇代谢调控研究进展

对赤藓糖醇的合成途径、关键酶及代谢调控方式等方面的研究进行综述。分析了利用代谢调控手段改变代谢途径的方法,并对未来赤藓糖醇合成途径调控机制在分子水平上的发展趋势进行展望。

丹参2-C-甲基-D-赤藓糖醇2,4-环焦磷酸合成酶(SmMCS)基因全长克隆及其生物信息学分析

目的:从丹参毛状根中克隆2-C-甲基-D-赤藓糖醇2,4-环焦磷酸合成酶(SmMCS)全长基因,并进行生物信息学分析。方法:根据丹参转录组数据提供的基因片段设计特异引物,采用RACE方法克隆SmMCS全长cDNA,并对SmMCS进行蛋白结构预测、序列多重比对和构建进化树等分析;同时采用实时定量PCR检测Ag+诱导子诱导丹参毛状根不同时期的SmMCS基因转录水平。结果:克隆的SmMCS全长cDNA由988个核苷酸组成,具有完整编码框,编码234个氨基酸,蛋白相对分子质量约24.6 kDa,等电点pI 8.53;实时定量PCR结果表明该基因受Ag+诱导后表达水平在12 h时急剧上升并达到最高值。结论:从丹参毛状根中克隆得到一条SmMCS全长cDNA,为进一步研究丹参酮类成分的生物合成和萜类次生代谢提供靶基因。

顶复门寄生虫类异戊二烯酸代谢途径的研究进展

顶复门寄生虫是一类细胞内专性寄生原虫,包括弓形虫、疟原虫、泰勒虫及巴贝斯虫等,它们能够引起人和动物的疾病,并造成严重的经济损失。2C-甲基-D-赤藓糖醇-4-磷酸(MEP)途径是顶复门寄生虫类异戊二烯酸的特殊代谢途径,对维持虫体的生存有重要作用,而且该途径中的各种酶也成为科学工作者们研究的热点。本文对顶复门寄生虫类异戊二烯酸代谢途径的研究现状进行了综述。

顶复门原虫类异戊二烯生物合成途径及其关键酶的研究进展

顶复门原虫包括疟原虫(Plasmodium spp.)、刚地弓形虫(Toxoplasma gondii)、艾美耳球虫(Eimeria spp.)、锥虫(Trypanosoma spp.)、泰勒虫(Theileria spp.)及巴贝斯虫(Babesia spp.)等一大类引起严重人畜疾病的寄生性原虫。顶复门原虫利用2C-甲基-D-赤藓糖醇-4-磷酸(MEP)途径合成类异戊二烯前体物质,这些化合物对于维持顶复门原虫的生存具有十分重要的作用。1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸(DOXP)还原异构酶是MEP途径的关键酶,对其作用机理及抑制剂的筛选研究已取得重要进展。论文对顶复门原虫类异戊二烯的MEP途径,DOXP还原异构酶的作用机理及靶标研究进展进行综述。

药用植物类异戊二烯代谢途径及其活性产物合成调控研究进展

植物类异戊二烯化合物是一类具有多种药理活性的天然产物,其生物合成主要通过甲羟戊酸途径与2C-甲基-4-磷酸-4D-赤藓糖醇途径,对这两条途径的调控研究已成为近年来热点之一。本文就近年来植物类异戊二烯代谢途径的研究进展以及相关活性成分的生物合成调控研究做一综述。

通过扩大非甲羟戊酸途径以实现S-柠檬烯在E.coli中的生物合成

单萜烯系香叶基焦磷酸(GPP)环化后的产物.其在食品化工医药能源等领域具有广泛的应用.目前,单萜烯主要从植物精油中纯化获得,因而产量受到限制.代谢工程是近来的新兴生物工程技术.通过改造代谢通路,可以实现在微生物中生产各类重要的产物.要实现单萜烯的微生物生产,除了要引入相应的萜烯合成酶外,还需要提高其上游产物,即异戊二烯焦磷酸(IPP)和GPP的供给.在本项工作中,我们首次通过放大E.coli的非甲羟戊酸途径,增加了IPP前体的合成,再结合引入GPP合酶及S-柠檬烯合成酶,实现了在细菌内生物合成S-柠檬烯.本研究为未来通过微生物发酵方法生产各类单萜烯产物提供了基础.

微藻类胡萝卜素生物合成代谢途径的研究进展

微藻是一类没有根茎叶,却能够进行光合作用的真核生物。由于微藻生长速度快、适应性强、生长不受季节影响,因此选择微藻作为提取类胡萝卜的主要原料越来越受到人们的青睐。微藻含有多种多样的生物活性化合物,如:色素、多糖和长链多不饱和脂肪酸等,它们在食品、药品及其他行业中被广泛应用。其色素包括类胡萝卜素、藻胆蛋白等,且富含的类胡萝卜素主要包括番茄红素、叶黄素和虾青素等。类胡萝卜素对视觉系统、皮肤组织有保健功能,并且能够抵抗强光、高温或深水等不良环境。本文在归纳总结主要类胡萝卜素的种类及类胡萝卜素在微藻中的分布及特点的基础上,重点对微藻中类胡萝卜素生物合成代谢途径和其过程中的相关基因以及基因克隆现状进行了阐述,为微藻类胡萝卜素代谢途径的深化研究提供参考。

糖脂生物表面活性剂——甘露糖赤藓糖醇脂的研究进展

甘露糖赤藓糖醇脂是一种糖脂类生物表面活性剂,主要由霉菌和酵母菌等微生物发酵生产,具有良好表面活性和特殊生物活性,其在食品、医药、化妆品等领域有着潜在的应用前景。近年来,其研究在国外备受关注,而国内却鲜有报道。文中综述了甘露糖赤藓糖醇脂的发酵生产、多样性结构及活性、构效关系、生物合成途径等方面的相关研究,对存在问题进行了分析,并探讨了今后的研究重点。

赤藓糖醇的特性分析及应用优势

赤藓糖醇是一种填充型甜味剂,具有热值低、口感清凉、食用安全、结晶性好、非致龋齿性及对糖尿病人安全等特点,应用前景极为广泛。介绍了赤藓糖醇的理化性质和生理特性以及在食品工业中的应用。

植物类异戊二烯生物合成相关酶基因研究进展

类异戊二烯化合物是自然界广泛存在的一大类天然化合物,具有重要的生物学功能及经济价值.在植物体内,类异戊二烯化合物的生物合成主要有2条代谢途径:甲羟戊酸(MVA)途径和2-甲基-D-赤藓糖醇-4-磷酸(MEP)途径.综述了国内外对植物中这2条代谢途径中相关酶基因的功能、分离情况、表达特性,以及2条代谢途径之间中间产物的交换等方面的研究进展.

植物萜类化合物的生物合成及应用

萜类化合物是植物中广泛存在的一类代谢产物,在植物生长、发育过程中起重要作用。植物中的萜类化合物有2条合成途径,即甲羟戊酸途径和甲基赤藓糖醇磷酸途径。这2条途径中都存在一系列调控萜类化合物生成、结构和功能各异的酶。植物萜类化合物不仅在植物生命活动中起重要作用,而且具有重要的商业价值,被广泛用于工业、医药卫生等领域。

巴西橡胶树HbHDR的原核表达及HbHDR在乳管细胞中的亚细胞定位

4-羟基-3-甲基-2-(E)-丁烯基-4-磷酸还原酶(4-hydroxy-3-methyl-2-(E)-butenyl-4-diphosphate reductase,HDR)是异戊烯基焦磷酸合成途径之一甲基赤藓糖磷酸(methylerythritol phosphate,MEP)途径中的最后一个酶,催化4-羟基-3-甲基-(2E)-丁烯基-4-磷酸生成异戊烯基焦磷酸。根据笔者从橡胶树中克隆的HDR基因(命名为HbHDR,GenBank登录号:EU881977)序列,构建了HbHDR的原核表达载体,并在大肠杆菌中诱导表达获得融合表达蛋白。将融合蛋白免疫新西兰大白兔,制备HbHDR的高效价特异的多克隆抗体。Western-blot分析表明,HbHDR存在于乳管细胞的橡胶粒子和C-乳清中。

利用MEP途径过表达提高β-胡萝卜素产量

构建上游甲基赤藓糖-4-磷酸(MEP)途径,获得两种重组质粒pET32a(+)-dxs-idi-ispDF和pTrcHis2B-dxs-idiispDF,然后与下游β-胡萝卜素合成途径的质粒pACYC184-M-crt一起转化进入大肠杆菌中,获得相应的重组菌株。结果表明含有MEP途径的重组菌株β-胡萝卜素产量有显著提高。

莱茵衣藻对MeJA处理的初期响应模式分析

茉莉酸甲酯(methyl jasmonate,MeJA)是植物次生代谢的调节剂,参与异戊二烯代谢调控,对莱茵衣藻的异戊二烯类物质合成有重要影响.为探究莱茵衣藻如何快速响应MeJA处理,测定MeJA处理下莱茵衣藻的生长状态和光合效率等生理特征参数,重点关注MeJA处理24 h内2-C-甲基-D-赤藓糖醇-4-磷酸(2-C-methnatureyl-D-rythritol-4-phosphate,MEP)合成途径、类胡萝卜素合成途径和甾醇合成途径关键基因的表达水平变化.结果表明,MeJA处理降低了莱茵衣藻的生物量积累和光合活性,上调了MEP通路和甾醇合成通路相关基因,下调了类胡萝卜素合成途径的关键基因.在转录与生理层面,莱茵衣藻对于MeJA处理的初期响应具有快速与剂量依赖性的特点.研究结果为探索微藻类异戊二烯合成和代谢机制提供理论参考.

掌叶大黄转录组测序及蒽醌类合成关键酶基因差异表达分析

目的研究掌叶大黄Rheum palmatum蒽醌合成关键基因。方法利用RNA-seq技术对掌叶大黄根、根茎、叶进行转录组测序和生物信息学分析。结果经Trinity软件组装后获得140224条Unigenes,全部Unigenes能被非冗余蛋白库、核酸序列数据库、京都基因组百科全书数据库、蛋白质序列数据库、蛋白家族数据库、基因本体联合数据库、同源蛋白簇数据库等公共数据库注释。差异基因分析结果显示,掌叶大黄的根与叶相比,差异表达基因总数为4175个,根与根茎相比,差异表达基因总数为992个,叶与根茎相比,差异表达基因总数为4469个。差异表达基因代谢途径分析分析发现,苯丙烷生物合成通路在叶比根中被显著富集。蒽醌类化合物合成相关关键差异表达基因分析发现,关键差异表达基因主要涉及甲羟戊酸(mevalonic acid,MVA)途径、甲基赤藓糖醇(methylerythritol 4-phosphate,MEP)、莽草酸及聚酮途径的13个基因。结论为进一步挖掘大黄有效成分生物合成过程中的关键基因,为解析调控其有效成分生物合成途径提供研究基础。

黄花蒿MCS基因的克隆及其序列分析与原核表达

目的从黄花蒿中克隆MEP途径关键酶2C-甲基-D-赤藓糖醇-2,4-环焦磷酸合成酶(MCS)基因,进行序列特征分析、原核表达以及组织表达的研究。方法根据黄花蒿MCS(AaMCS)基因EST序列,克隆MCS cDNA及基因组序列。将MCS编码区与表达载体pET-21a(+)重组,构建pET-21a(+)-MCS的原核表达载体并转入大肠杆菌BL21(DE3),IPTG诱导获得MCS融合蛋白。半定量RT-PCR检测MCS的组织表达情况。结果 AaMCS cDNA全长994 bp,包含681 bp的开放阅读框,编码226个氨基酸,基因全长2 540 bp,包含3个外显子和2个内含子。构建pET-21a(+)-MCS重组质粒,获得稳定的pET-21a(+)-MCS原核表达体系。AaMCS在根、茎、叶、花中均有表达,其中花中表达量较高,根和茎中表达量低。结论克隆了AaMCS基因,建立pET-21a(+)-MCS稳定的原核表达体系,为研究AaMCS蛋白的活性及其功能奠定了基础。