松材线虫乙醛脱氢酶家族生物信息学分析

为探究乙醛脱氢酶(ALDH)在松材线虫(Bursaphelenchus xylophilus)发育过程中的功能,通过对松材线虫基因组分析获得24个乙醛脱氢酶家族成员,随后根据生物信息学及基因表达模式进行理化性质、蛋白结构及松材线虫生长发育过程中表达水平分析。结果表明:乙醛脱氢酶基因在松材线虫的6条染色体上均有分布。拓扑分析显示,大部分乙醛脱氢酶基因位于细胞内,基因结构分析显示,乙醛脱氢酶基因由4~11个外显子组成。外显子-内含子结构在进化上保持高度保守规律,这种保守性与氨基酸序列多态性相符合,并且在每一个外显子上,都存在特定的密码子偏好性。基因表达模式分析发现,Bx-aldhs广泛参与松材线虫发育阶段。不同发育阶段的基因表达数据显示,Bx-aldh13和Bx-aldh14主要参与松材线虫卵发育;Bx-aldh9、Bx-aldh11、Bx-aldh16和Bx-aldh21主要与线虫抵御并适应不良生存环境有关。

一种新的短链脱氢/还原酶家族新成员:NADP(H)-依赖的视黄醇脱氢酶基因的克隆和分析

从牛的肝脏中快速抽提总RNA ,根据GenBank已发表NADP(H) 依赖的视黄醇脱氢酶基因 (NRDR)的cDNA序列 ,设计并合成特异引物 ,利用cDNA末端快速扩增 (RACE)方法和反转录 聚合酶链式反应 (RT PCR) ,得到牛肝内的NRDRcDNA的全长序列。经测序证实 ,牛肝NRDR的全长cDNA序列为 12 6 6bp ,其开放读码框架在 2 4～ 80 6bp ,编码 2 6 0个氨基酸 (GenBank登录号 :AF4 874 5 4 )。根据NRDR基因推导出的氨基酸序列与人、鼠、兔有高度同源性 ,并含有SDR超家族成员的两个高度保守的模序 ,在其C 端含有过氧化物酶体的靶向序列为SHL。结果表明 ,牛的NRDR应属于过氧化物酶体内SDR超家族成员并在维甲酸合成的限速步骤起作用的酶 ,也为维甲酸合成的传统通路提供一个补充。

玉米大斑病菌醇脱氢酶基因家族的鉴定和生物信息学分析

醇脱氢酶(alcohol dehydrogenase,ADH)是生物体内主要短链醇代谢的关键酶,在物质代谢和能量转化过程中发挥着重要作用。本文从玉米大斑病菌(Setosphaeria turcica)基因组的KEGG数据库中获得了22个ADH基因家族成员(StADH1-StADH 22),它们散布在12条scaffold上,长232~495 aa,理论等电点5.65~9.22,81.8%家族成员呈酸性,72.7%为亲水蛋白,有4个家族成员定位于线粒体,2个定位于过氧化物酶体,其余16个家族成员均定位于细胞质。系统发育分析结果表明,有11个玉米大斑病菌ADH家族蛋白与酵母ADH(YADH1-7)亲缘关系较近,含有相似的保守基序和结构域,其他11个玉米大斑病菌ADH家族蛋白与酵母ADH亲缘关系较远,含有不同的保守基序和结构域。玉米大斑病菌侵染玉米叶片的转录组分析结果表明,仅有4个ADH基因(StADH 1、StADH 4、StADH 6和StADH 12)参与病菌侵染过程,其中StADH 1、StADH 4和StADH 12主要在病菌侵染后期发挥作用,而StADH1还可能与病菌的致病专化性有关。

猕猴桃果实L-半乳糖内酯脱氢酶和脱氢抗坏血酸还原酶cDNA片段的克隆与序列分析

克隆猕猴桃果实L-半乳糖内酯脱氢酶(GalLDH)和脱氢抗坏血酸还原酶(DHAR)基因,可为揭示猕猴桃高抗坏血酸(AsA)含量的分子机制奠定基础。研究以猕猴桃果实为材料提取总RNA,采用RT-PCR法,克隆出L-GalLDH基因的cDNA片段857 bp和DHAR基因的cDNA片段594 bp并测序,根据测序结果推测其氨基酸序列,并与刺梨、拟南芥、花椰菜、甘薯和草莓等植物的GalLDH基因和DHAR基因氨基酸序列进行亲缘分析。结果表明,猕猴桃GalLDH基因氨基酸序列和核苷酸序列与刺梨的相似性高达88%,其在同源基因进化关系树中单独聚为一类;DHAR基因氨基酸序列和核苷酸序列与苹果的相似性高达98%和99%,两者在进化关系上聚为一类。可知克隆到的2个核苷酸片段确为猕猴桃L-GalLDH和DHAR基因cDNA片段,同源基因植物亲缘关系聚类与传统的形态分类有一定的差异。

(R)-专一性羰基还原酶与甲酸脱氢酶基因在大肠杆菌中的共表达

【目的】通过研究(R)-专一性羰基还原酶和甲酸脱氢酶基因在大肠杆菌中的共表达,解决较高底物浓度下不对称转化反应的辅酶限制性问题。【方法】分别以近平滑假丝酵母(Candida parapsilosis CCTCC M203011)和博伊丁假丝酵母(Candida boidinii)基因组为模板,采用PCR方法扩增得到(R)-专一性羰基还原酶基因(rcr)和甲酸脱氢酶基因(fdh),克隆到共表达载体pETDuet^(TM)-1中进行表达。共表达质粒pETDuet-rcr-fdh转化稀有密码子优化型菌株E.coli Rosetta,获得重组菌E.coli Rosetta/pETDuet-rcr-fdh。【结果】在30℃条件下,经1 mmol/L IPTG诱导表达8 h后,SDS-PAGE结果表明(R)-专一性羰基还原酶和甲酸脱氢酶均有明显的表达,其相对分子质量分别为37 kDa和40 kDa。以高浓度(6 g/L)2-羟基苯乙酮为底物时,0.1 g重组菌细胞催化产生(R)-苯基乙二醇,产物光学纯度为100%e.e.,产率为85.9%。与无甲酸脱氢酶参与辅酶再生循环的重组菌E.coli Rosetta/pETDuet-rcr相比,产物光学纯度和产率分别提高了1.3和2.7倍。【讨论】该重组菌的构建为基因工程法生物合成(R)-苯基乙二醇的工业应用奠定了基础。

代谢综合征幼鼠肝脏5α-还原酶1及11β-羟类固醇脱氢酶1的研究

目的探讨代谢综合征幼鼠肝脏中皮质醇代谢关键酶5α-还原酶1及11β-羟类固醇脱氢酶1的表达及其对皮质醇代谢功能的影响。方法 3周SD幼鼠随机分为普通饮食组(NC组)、高脂组(FC组)及高脂高盐组(FSC组)3组。测体质量、体长、腹围、血压,观测内脏脂肪重量、血脂、血皮质醇等,行口服葡萄糖耐量试验及胰岛素释放试验评价血糖及胰岛细胞功能。取新鲜肝脏组织,测定5α-还原酶1及11β-羟类固醇脱氢酶1mRNA含量及两酶mRNA含量比值。结果高脂高盐组大鼠腹围、血压、内脏脂肪、空腹血糖、胰岛素水平均比对照组显著增加,血脂紊乱加重并表现出显著的胰岛素抵抗。高脂和高脂高盐组幼鼠5α-还原酶1mRNA增加而11β-羟类固醇脱氢酶1mRNA含量减少,两酶mRNA含量比值显著增加,上述指标均与血皮质醇水平显著相关。结论代谢综合征模型组幼鼠肝脏组织高表达5α-还原酶1及低表达11β-羟类固醇脱氢酶1可加重胰岛素抵抗和血脂紊乱,糖皮质激素代谢及调控异常可能与代谢综合征发生相关。针对性调控5α-还原酶1及11β-羟类固醇脱氢酶1表达和活性可能是代谢综合征的一种病因治疗方法。

内源性NO对脑缺血再灌注后线粒体NADH-CoQ还原酶、琥珀酸脱氢酶活力的影响

目的:观察脑缺血和再灌注后脑细胞线粒体呼吸功能的改变,及应用NOS抑制剂LNNA对线粒体呼吸功能的保护作用.方法:测定脑缺血及再灌注不同时间线粒体呼吸链NADH-CoQ还原酶、琥珀酸脱氢酶活力,及给予LNNA后这两种酶活力的改变.结果:脑缺血30 min NADH-CoQ还原酶活力受抑制,琥珀酸脱氢酶活力无明显改变;再灌注1 h NADH-CoQ还原酶活力恢复,而再灌注24 h两种酶活力再次下降.再灌注1 h后不同时间给予LNNA两种酶活力高于再灌注对照组;再灌注时给予LNNA对两种酶活力无影响.结论:NADH-CoQ还原酶对缺血敏感,琥珀酸脱氢酶对缺血有一定耐受性;内源性NO的过量产生对线粒体具有毒性效应,于再灌注1～2 h后出现,LNNA对再灌注后线粒体呼吸功能具有保护作用.

喉癌组织中5α-还原酶和17β-羟类固醇脱氢酶的活性

目的：了解性激素对喉癌的影响。方法：测定２０例喉癌和非喉癌组织的５α－还原酶（５αＲ）和１７β－羟类固醇脱氢酶（１７β－（ＯＨ）ＳＤＨ）的活性，此两酶分别涉及睾酮转化为二氢睾酮和雌二醇转化为雌酮。结果：５αＲ的活性在两种组织中没有差别。相反，１７β－（ＯＨ）ＳＤＨ活性在喉癌组织中明显降低，仅为非喉癌组织的５０％。

带有木糖还原酶基因和木糖醇脱氢酶基因的重组酿酒酵母的构建

采用双载体系统，将携带有瑞氏木霉木糖醇脱氢酶基因的表达质粒pAJ401－Xdh1转化已带有树干毕赤氏酵母木糖还原酶基因的重组酿酒酵母H475，构建了同时带有毕赤氏酵母木糖还原酶基因和瑞氏木霉木糖醇脱氢酶基因的重组酿酒酵母HX1。研究了重组酿酒酵母HX1对木糖的转化利用情况。

预苯酸脱氢酶和对羟基苯丙酮酸还原酶与野葛异黄酮的生物合成

以野葛悬浮细胞系为研究体系,测定PPDH酶和HPPR酶活性,并对细胞生长周期中2种酶活性与野葛异黄酮生物合成的相关性进行分析。结果表明,在野葛培养细胞中检测到PPDH酶的活性,并能催化预苯酸生成对羟基苯丙酮酸,由野葛培养细胞中提取的HPPR粗酶液能催化对羟基苯丙酮酸形成对羟基苯丙乳酸,从而在野葛细胞培养体系中证实了从预苯酸经对羟基苯丙酮酸到对羟基苯丙乳酸的反应。在野葛细胞培养周期中,随着PPDH酶和HPPR酶活性的提高,细胞培养体系中异黄酮的积累逐步增加,但异黄酮的积累滞后于酶活的提高;PP-DH酶和HPPR酶活性与野葛异黄酮生物合成间存在较高的相关性,相关系数分别为0.881 2和0.804 6。试验结果为以预苯酸为前体化合物,经对羟基苯丙酮酸和对羟基苯丙乳酸到香豆酸的中间代谢过程的一条异黄酮生物合成新途径的证实提供了初步的酶学研究证据。

哈密瓜脱氢抗坏血酸还原酶基因的鉴定及冷胁迫表达分析

为阐明哈密瓜脱氢抗坏血酸还原酶(dehydroascorbate reductase,DHAR)基因的基本性质及在响应冷胁迫过程中的表达水平,基于生物信息学对2个哈密瓜DHAR基因(CmDHAR)的基本信息、多序列比对、系统进化关系、共线性关系、基因结构域特征、蛋白质三级结构、蛋白质-蛋白质相互作用及冷胁迫下的抗坏血酸(ascorbic acid,AsA)含量、DHAR活力、DHAR基因的表达水平及其基因集富集分析(gene set enrichment analysis,GSEA)进行研究。结果表明,2个CmDHAR编码蛋白氨基酸的长度分别为297 aa与206 aa,等电点分别为8.67与5.99,分子质量为33 082.9 Da与22 891.6 Da。多序列比对结果表明CmDHAR基因具有保守性较高的谷胱甘肽-S-转移酶(glutathione S-transferase,GST)-N端功能结构域。基因结构分析结果表明CmDHAR包含6个外显子、6个保守基序、3类顺式作用元件。共线性分析表明哈密瓜与西葫芦、笋瓜和南瓜在物种进化过程中更为接近。蛋白质三级结构预测CmDHAR2主要包含α-螺旋、无规卷曲、延伸链和β-转角等。蛋白互作分析表明CmDHAR家族蛋白与哈密瓜其他GST家族蛋白之间联系紧密。冷胁迫下耐冷型哈密瓜"伽师瓜-310"中的AsA含量、DHAR活力及CmDHAR基因表达量明显高于不耐冷型的"金皇后-308"。GSEA结果表明CmDHAR基因参与结构分子活性、大分子复合物、细胞膜封闭内腔以及抗氧化活性等生物过程。本研究阐明了CmDHAR的生物信息学特点,证明了DHAR基因在哈密瓜抵御冷胁迫过程中的重要性。

乙醛还原酶工程菌的构建以及与葡萄糖脱氢酶工程菌偶联还原制备R-CHBE

R-4-氯-3-羟基丁酸乙酯(R-CHBE)是多种药物的手性中间体,可由4-氯乙酰乙酸乙酯(COBE)立体选择性还原制备,而辅酶高效再生是绝大多数氧化还原酶实际应用的瓶颈。本研究从赭色掷抱酵母细胞ZJU010中克隆出NADPH依赖型乙醛还原酶ARI基因(alr),构建重组大肠杆菌E.coliBL21/pET-alr,并与葡萄糖脱氢酶的基因工程菌(BL21/pET-gdh)进行偶联转化COBE。合理调整双菌双酶比例,当BL21/pET-alr和BL21/pET-gdh的湿菌重比为6∶1时,CHBE的产量达到最高,无需添加辅酶,转化22h摩尔转化率达到95.88%,产物R-CHBE的对映体过量值ee为96%,较好地实现了双酶偶联制备R-CHBE。

羰基还原酶基因与葡萄糖脱氢酶基因在大肠杆菌中的共表达及其在不对称还原产麻黄碱中的初步应用

通过羰基还原酶基因与葡萄糖脱氢酶基因在大肠杆菌中的共表达,解决羰基还原酶在催化底物过程中的辅酶再生的问题。以枯草芽孢杆菌基因组为模板,采用PCR的手段扩增得到葡萄糖脱氢酶基因gdh与已构建好的pKK223-3-mldh连接,转化E.coli JM109获得重组菌E.coli pKK223-3-gdh-mldh。SDS-PAGE结果表明羰基还原酶及葡萄糖脱氢酶均有表达其相对分子质量分别为43 kD和31 kD。液相检测重组菌细胞破碎液在不添加外源的葡萄糖脱氢酶的情况下能专一性转化1-苯基-2-甲氨基丙酮简称MAK为d-伪麻黄碱。全细胞转化实验表明0.1 g湿菌体与0.15 mg MAK及6 mg葡萄糖30℃反应10 h生成0.091 mg d-伪麻黄碱,MAK的摩尔转化率为67.4%。

S-亚胺还原酶和葡萄糖脱氢酶共表达系统的构建及手性胺的合成

旨在构建S-亚胺还原酶(S-IRED)和葡萄糖脱氢酶(GDH)在大肠杆菌中的一菌双酶共表达系统,实现辅酶NADPH的再生,高效合成手性仲胺。利用无缝克隆的手段设计构建一种单质粒双启动子共表达系统,以全细胞为催化剂催化手性仲胺S-2-甲基吡咯烷(S-2MP)的合成,并研究温度、pH及有机溶剂对双酶反应的影响。成功构建了S-IRED和GDH的重组共表达质粒,实现了S-IRED与GDH在大肠杆菌中的胞内共表达,以亚胺2-甲基吡咯啉(2MPN)为模式底物,以工程菌全细胞催化手性仲胺S-2MP的合成,在低辅酶添加时催化手性胺的产率和光学纯度均高于95%。该双酶共表达体系的最适温度和pH分别为37℃和pH 8,10%以下的甲醇对双酶反应有正向促进作用。大肠杆菌胞内双酶共表达系统的构建实现了辅酶NADPH的原位再生,降低了亚胺还原酶催化合成手性胺的成本,为手性胺的规模制备奠定了基础。

脱氢/还原酶及其辅酶再生循环的研究进展

脱氢/还原酶因具有高度的区域和立体选择性,常用于生物催化合成在化学、医药和精细化学品等领域有重要应用价值的手性化合物。介导双酮基还原的脱氢/还原酶是特殊的羰基还原酶,在辅酶NAD(P)H的存在下,可催化二酮类底物得到手性双醇。分析了国内外关于介导双酮基还原的脱氢/还原酶酶偶联和底物偶联法辅酶再生的研究进展,提出了辅酶再生循环系统的理性改造策略。

苹果山梨醇脱氢酶基因家族的克隆及表达分析

【目的】进一步探明苹果中山梨醇脱氢酶(sorbitol dehydrogenase,SDH;EC 1.1.1.14)基因家族的分子特性。【方法】从‘嘎拉’苹果中克隆SDH基因家族全长cDNA序列和gDNA序列,检测它们在叶片和果实不同生长时期的表达模式。【结果】获得了12个苹果SDH基因家族cDNA序列,依次命名为MdSDH7—MdSDH18。除MdSDH18基因的全长gDNA序列由6个外显子和5个内含子组成,其余基因的全长gDNA序列由2个外显子和1个内含子组成。根据氨基酸序列相似性可以将这些SDH基因分为A和B两类。所有SDH基因在果实不同生长期均有表达,且中后期表达高于初期,但果实初期的SDH活性高于中后期。A类SDH基因在叶片不同生长时期的表达水平为幼叶>衰老叶>成熟叶,SDH活性也呈现出同样的趋势,但B类SDH基因在叶片不同生长时期的表达水平为衰老叶>成熟叶>幼叶。【结论】进一步证明了SDH基因在苹果中是以基因家族的形式存在的,且不同的基因家族成员在叶片和果实中有不同的表达特性。

花生Δ~9-硬脂酰-ACP脱氢酶基因启动子的克隆及功能分析

Δ~9-硬脂酰-ACP脱氢酶（SAD）是决定植物体内饱和脂肪酸与不饱和脂肪酸比值的关键酶。以花生品种豫花9326基因组DNA为模板,通过基因组步移技术,克隆到花生Δ~9-硬脂酰-ACP脱氢酶基因（Ah SAD）起始密码子ATG上游720 bp片段,利用5＇RACE方法获得了该基因的5＇UTR序列,通过序列比对确定720 bp片段为Ah SAD启动子区域。PLACE在线启动子预测分析表明,该序列具有真核生物启动子必需的核心元件TATA-box和CAAT-box,含有多个与光诱导和激素响应相关顺式序列元件。将Ah SAD启动子片段替换pBI121质粒中的CaMV35S启动子驱动下游GUS基因表达,构建植物表达载体pBI-PAh SAD。通过农杆菌介导法转化拟南芥和在花生不同组织中瞬时表达,利用GUS组织化学染色研究其表达特性。表明在拟南芥和花生受体中,AhSAD启动子主要调控下游基因在根、茎、叶片和子叶中表达,在花生的果针中也检测到GUS活性;拟南芥的茎生叶只有叶脉中具有GUS活性,而花生整个叶片中都具有GUS活性。

青年缺血性脑血管疾病独立危险因子与N_5及N_(10)-亚甲基四氢叶酸还原酶基因突变的关系(英文)

背景:血浆同型半胱氨酸浓度升高是动脉粥样硬化性血栓性脑梗死的独立危险因素,同型半胱氨酸在转硫化和再甲基化过程中的代谢酶N5,N10-亚甲基四氢叶酸还原酶(methylenetetrahydrofolatereductase,MTHFR)基因突变可致血浆同型半胱氨酸浓度升高。目的:探讨同型半胱氨酸血症、同型半胱氨酸代谢关键酶MTHFR基因突变与青年缺血性脑血管疾病的关系。设计:病例-对照观察。单位:吉林大学中日联谊医院神经内科。对象:于2003-04/2004-12吉林大学中日联谊医院神经内科收治发病2d内住院的青年脑梗死患者100例,为病例组,男73例,女27例;年龄27～45岁,平均(42±5)岁。对照组100例为同期健康体检者,男70例,女30例;年龄18～45岁,平均(39±4)岁。方法:以高效液相色谱法测定受试者空腹血浆同型半胱氨酸,采用聚合酶链反应-限制性内切酶片段长度多态性分析和扩增阻滞突变体系法,对MTHFR基因C677T位点和A1298C位点进行检测。主要观察指标:MTHFRC677T和A1298C基因检测,血浆同型半胱氨酸浓度与MTHFR基因型的关系。结果:纳入患者100例和正常对照100例,均进入结果分析。①MTHFRC677T和A1298C基因检测:MTHFRC677T基因检测病例组和对照组基因型分布、纯合子频率和等位基因频率差异均显著(P<0.01)。而MTHFRA1298C基因检测病例组和对照组基因型分布、纯合子频率和等位基因频率差异均无显著性(P>0.05)。②血浆同型半胱氨酸浓度与MTHFR基因型的关系:MTHFRC677T和A1298C各基因型间血浆同型半胱氨酸浓度差异有显著性(P<0.001)。2个位点突变结果LSD-t检验显示纯合子与杂合子,纯合子与野生型血浆同型半胱氨酸浓度均数差有统计学意义(P<0.05)。MTHFRC677T和A1298C杂合子与野生型血浆同型半胱氨酸浓度均数差无统计学意义(P>0.05)。结论:MTHFRC677T和A1298C突变均导致血浆同型半胱氨酸浓度明显增高。MTHFRC677T多态性位点是青年缺血性脑血管疾病的独立危险因子。MTHFRA1298C基因突变与青年缺血性脑血管疾病发病无相关性。

醛糖还原酶(A、R)和L-己糖酸脱氢酶——结构与功能的关系

0 前言 醛糖还原酶(AR)和L-已糖酸脱氢酶(L-HDH)都属于依赖于NADPH的氧化还原酶类中的醛还原酶,其分子量约35KD,属单体蛋白质。最新资料表明,这两种酶是蛋白质总科(super family)的成员。AR和L-HDH在大量醛、醛糖底物及其它类似物有部分相同的专一性。大量资料阐述了在实验糖尿病和半乳糖血症情况下,AR所致的慢性并发症的病原学。比较AR和L-HDH。