基于靶向代谢组学分析糖尿病肾脏疾病血清中苯丙氨酸代谢途径代谢物的变化

目的:应用靶向代谢组学方法研究糖尿病肾脏疾病(diabetic kidney disease,DKD)患者与健康对照者血清中苯丙氨酸代谢途径的代谢物的变化,综合分析血清差异代谢物变化规律及其与临床指标的相关性。方法:选取包头医学院第一附属医院肾内科住院部20例DKD患者作为疾病研究组,20例健康体检者作为正常对照组(NC),收集血液标本。经液相色谱/质谱(LC/MS)检测,采用靶向代谢组学分析苯丙氨酸代谢途径中的血清代谢物的差异性,进行单变量及多变量分析和统计学分析,阐明血清代谢物在DKD中的意义。结果:与健康对照组相比,DKD患者血清中苯丙氨酸途径的代谢产物苯丙氨酸(L-Phenylalanine)、马尿酸(Hippuric-acid)、D-苯乙酰基-L-谷氨酰胺(Phenlacetyl-L-Glutamine)的含量高于对照组(P<0.05)。对血清代谢物参与的通路富集分析显示,苯丙氨酸代谢通路参与DKD的发展过程。DKD患者苯丙氨酸途径的血清代谢产物苯丙氨酸、马尿酸、D-苯乙酰基-L-谷氨酰胺与临床指标Scr、FBG、HbA1c呈正相关。结论:苯丙氨酸代谢途径可能参与DKD的发生发展。

植物苯丙氨酸代谢相关酶基因启动子研究进展

苯丙氨酸代谢途径是植物重要的次生代谢途径,主要包括苯丙烷代谢途径和异黄酮合成代谢途径,其中每一步都由不同酶调控。启动子是基因的一个组成部分,控制基因表达(转录)的起始时间和表达程度。综述了苯丙氨酸代谢途径3种重要酶,即苯丙氨酸解氨酶、查尔酮合成酶和查尔酮异构酶基因启动子的研究进展。

MdMYB10对苹果果皮苯丙氨酸代谢的影响

MdMYB10对苹果果皮花青苷合成起重要作用,但对苯丙氨酸代谢途径中其他酚类物质合成是否起作用尚不清楚。从‘粉红女士’苹果(Malusídomestica‘Pink Lady’)果皮中克隆了MdMYB10,分别构建其过表达载体pCAMBIA2301-MdMYB10和沉默载体p TRV2-MdMYB10,在套袋苹果果皮下注射农杆菌诱导MdMYB10过表达和沉默,分析MdMYB10对解袋后苹果果皮苯丙氨酸代谢的影响。结果表明,在过表达MdMYB10的果皮组织中,MdMYB10表达量上调了19.62倍,MdPAL、MdCHS、MdF3H、MdDFR、MdANS、MdUFGT、MdFLS、MdANR均有不同程度的上调,只有MdLAR无显著变化;沉默MdMYB10的果皮组织中,MdMYB10表达量降低了87%;MdCHS、MdF3H、MdDFR、MdANS和MdUFGT均有不同程度的下调,其中MdANS和MdUFGT下调最多,分别下调83%和82%。在过表达MdMYB10的果皮中,花青苷含量升高了3.05倍,槲皮素–3–O–半乳糖苷、表儿茶素、原花青素B2、绿原酸、对香豆酸含量均有不同程度升高,根皮苷含量无明显变化;在沉默MdMYB10的果皮中,花青苷含量降低了83%,槲皮素–3–O–半乳糖苷和表儿茶素含量分别降低58%和52%,原花青素B2、根皮苷含量无明显变化,而绿原酸含量升高了24%,对香豆酸含量升高了21%。可见,MdMYB10不仅调控苹果果皮中花青苷合成,同时还调控苯丙氨酸代谢中绿原酸、对香豆酸、槲皮素–3–O–半乳糖苷、表儿茶素和原花青素B2等物质的合成,但对根皮苷的形成作用不明显。

重庆烟区植烟土壤理化性状对烤烟苯丙氨酸类代谢产物的影响

【目的】探讨土壤理化性状与烤烟苯丙氨酸类代谢产物的关系,为调控烤烟中性致香物质含量,进而改善烟草香味及提高烤烟品质提供理论依据。【方法】采集重庆烟区土壤和烤烟样品各356份,测定土壤理化性状和烤烟苯丙氨酸类代谢产物含量,运用因子分析法对土壤理化性状指标进行代表因子提取,将因子分析提取出的土壤理化指标分别与苯甲醛、苯甲醇、苯乙醛和苯乙醇4种苯丙氨酸类代谢产物进行通径分析。【结果】在土壤理化性状指标中,土壤p H对烤烟苯丙氨酸类降解产物含量负向影响最明显,相关系数分别为-0.620、-0.532、-0.397和-0.668;土壤镁含量对烤烟苯丙氨酸类降解产物含量负向影响次之,相关系数分别为-0.422、-0.502、-0.411和-0.593;土壤锌含量对苯甲醇、苯乙醇含量正向直接效应较大,其直接通径系数分别为0.183和0.140;土壤全氮含量对苯乙醛含量的直接通径系数为-0.204,相关系数为-0.151,对苯乙醛含量影响明显;土壤速效磷、铁、锰含量对苯丙氨酸类致香物质含量的间接影响较直接影响明显。【结论】土壤理化性状指标及各指标间的相关性均密切影响烤烟苯丙氨酸类代谢产物含量,调控土壤pH对烤烟苯丙氨酸类降解产物含量的影响最明显,调控土壤镁、速效磷及铁含量对苯丙氨酸类代谢产物含量的影响次之;苯甲醇含量受土壤因素影响最明显。

抛锚式教学在“微专题”复习中的应用——以“苯丙氨酸代谢病”为例

抛锚式教学是建构主义思想指导下的一种教学模式。“微专题”则是立足于学情和考情所选择的切入口小、针对性强的微型复习专题。以“苯丙氨酸代谢病”复习为例,阐述了抛锚式教学在微专题复习中的应用。

基于非靶向代谢组学的G80烟叶成熟进程的代谢特征

运用超高效液相色谱-串联质谱联用技术,从烤烟品种G80不同成熟期(打顶当天及打顶后第10、20、30天)烟叶中鉴定出亲水性代谢物211种、亲脂性代谢物74种;共筛选出94个差异代谢物,归属于氨基酸、糖及糖苷类、脂类、胺类、生物碱、苯丙酸及其衍生物、萜类、核苷酸和其他类等9大类,其中L-苯丙氨酸、DL-苯丙氨酸、DL-酪氨酸、蔗糖和甘油酸为G80烟叶成熟过程中的关键代谢物。代谢通路分析发现,G80不同成熟期烟叶差异代谢物均显著富集于苯丙氨酸代谢途径,其代谢产物木脂素、苯丙酸、黄酮类和香豆素及其衍生物等在成熟后期大量积累,有助于增强烟叶的抗氧化能力和促进香气的形成。

烟草氨基酸代谢及其调控机制

综述了植物氨同化以及烟草中苯丙氨酸代谢、脯氨酸代谢、美拉德反应及其与烟叶风味和品质关系的研究进展,并分析了环境因素对烟草氨基酸代谢的影响,为深入研究氨基酸对烟叶品质和风味影响的机制奠定了基础。

谷子萌发吸水期关键代谢途径的筛选与分析

【目的】谷子适应性强,抗旱耐瘠,是起源于中国的重要作物。通过转录组测序技术分析谷子萌发不同吸水期的转录组差异,以期获得谷子萌发过程中的差异表达基因,寻找调控谷子萌发的重要代谢途径和代谢物。【方法】以晋谷20为材料,构建谷子萌发过程中开始快速吸水期、滞缓吸水期和重新大量吸水期的cDNA文库,进行转录组分析;采用K-Means开展基因表达聚类分析;利用DESeq筛选差异表达基因;通过COG、GO、KEGG等对差异表达基因进行功能注释;利用KEGG富集挖掘不同吸水期调控种子萌发的关键代谢途径和关键基因;并采用qRT-PCR验证其可靠性;用HPLC分析关键代谢物含量。【结果】转录物测序分析获得谷子萌发开始快速吸水期、滞缓吸水期和重新大量吸水期覆盖整个基因组的基因表达谱,共获得33643个基因,识别9个具有不同表达模式的共表达基因簇。比较种子萌发的开始快速吸水期与滞缓吸水期、滞缓吸水期与重新大量吸水期、开始快速吸水期与重新大量吸水期,分别筛选出3893、4612和8472个差异表达基因。KEGG富集分析表明,3个比较的差异表达基因都显著富集到phenylpropanoid biosynthesis、phenylalanine metabolism、starch and sucrose metabolism代谢途径;开始快速吸水期与滞缓吸水期、开始快速吸水期与重新大量吸水期的差异表达基因还显著富集到plant hormone signal transduction途径。并且3个比较中富集到phenylpropanoid biosynthesis和phenylalanine metabolism代谢途径的差异表达基因数都最多,其中过氧化物酶基因(peroxidase)比例最高。通过qRT-PCR对4个苯丙烷生物合成途径相关基因的分析表明,其表达趋势与转录组分析结果基本一致,其中,4-香豆酸-CoA连接酶3(4-coumarate-CoA ligase 3)在谷子种子中存在已形成mRNA,萌发吸水过程中呈先下调后上调再下调的表达趋势。苯丙烷类相关代谢物含量分析显示,芥子酸在种子中大量储备,在萌发过程中呈下调趋势;阿魏酸、对香豆酸和咖啡酸呈先上调后下调趋势。【结论】谷子萌发过程中,不同吸水期的差异表达基因显著与苯丙烷生物合成途径和苯丙氨酸代谢途径相关;其上游基因4-香豆酰-辅酶A连接酶和下游基因过氧化物酶家族成员在谷子萌发响应水分过程中发挥调控作用;中间产物芥子酸可能参与种子的休眠与萌发。

苯丙酮尿症的诊断和治疗进展

苯丙酮尿症（phenylketonuria, PKU）是一种常染色体隐性遗传性疾病，因肝脏苯丙氨酸羟化酶缺乏或者四氢生物蝶呤合成酶、二氢生物喋呤还原酶缺陷而导致苯丙氨酸代谢障碍。 PKU患儿出生后若不能得到及时诊治，会出现高苯丙酸血症。高苯丙氨酸血症及中间代谢产物对中枢神经系统的毒性作用，可致严重的智能发育障碍。我国已将PKU列为新生儿筛查疾病之一。

苯丙氨酸合成代谢途径与陆地棉植株矮化的相关性研究

通过iTRAQ（同位素相对标记与绝对定量）定量蛋白质组学技术分析陆地棉矮化突变体陆矮1号（LA-1）及其近等基因系LH-1茎尖的差异表达蛋白,发现苯丙氨酸合成途径的关键调控元件色氨酸生物合成酶trpD在LA-1中表达下调,苯丙氨酸代谢途径关键酶4-香豆基辅酶A连接酶（4CL）、咖啡酰辅酶A-O-甲基转移酶（CCo AOMT）、转肉桂酸单氧酶亚家族基因（CYP73A）在LA-1中表达上调。通过实时定量PCR检测发现trpD、4CL、CCo AOMT、CYP73A基因转录水平与蛋白表达的趋势一致。对两种材料不同节间（倒1至倒6）的石蜡切片进行观察发现,从倒1节间到倒6节间,LA-1维管层与皮层宽度的比值均极显著大于LH-1,在相同节间,LA-1的导管的数目明显多于LH-1,维管层的发育要早于LH-1。这些研究结果揭示了陆地棉矮化突变体LA-1的矮化与苯丙氨酸合成和代谢途径存在相关性,为进一步发掘调控陆地棉矮化的关键基因和深入了解相关分子机制提供理论依据。

植被冠层氨释放及其对草地氨挥发贡献与源解析

为原位监测不同植被的草地土壤与冠层氨挥发,并考察不同植被冠层氨释放的生理机制及其对草地氨挥发的贡献,本研究选择3个品种(麦冬、高羊茅和狗牙根),每个品种设置3个施肥处理(不施氮、30 g·m^(-2)缓释尿素和30 g·m^(-2)尿素)。采用泵吸式便携氨气探测仪原位监测土壤和冠层氨挥发,采用酶联免疫法测定叶片的乙醇酸氧化酶(GO)、甘氨酸脱羧酶(GDC)、谷氨酰胺合成酶(GS)和苯丙氨酸解氨酶(PAL)等酶活性。结果表明:3种草地的土壤、冠层和草地的周年氨挥发量分别为2.8~135.3, 1.6~101.6、4.4~236.9 kg·hm^(-2)·a^(-1)。施用氮肥显著增加了土壤和冠层的氨挥发,狗牙根对氮肥的响应大于麦冬和高羊茅。在测定周期内冠层氨为净释放,冠层氨释放量占草地总氨挥发量的37%~39%;C3和C4植物冠层氨通量均受苯丙氨酸解氨酶和质外体pH的显著正向影响(P<0.05),C4草地还受甘氨酸脱羧酶显著负向调控(P<0.05)。草地土壤氨挥发主要受铵态氮的控制(P<0.05)。研究表明,冠层氨释放是草地氨挥发的重要来源,C3和C4植物冠层氨来源均与苯丙氨酸代谢途径有关,C4植物光呼吸和氮同化途径负向调控冠层氨挥发,C3植物的光呼吸通过苯丙氨酸代谢途径间接影响冠层氨释放。

FDA批准Biomarin公司的Kuvan用于治疗苯丙酮尿症

FDA已经同意Biomarin公司的二盐酸沙丙蝶呤片（sapropterin dihydrochloride，Kuvan）上市，用于治疗苯丙酮尿症（PKU）。本品可限制苯丙氨酸在体内的异常蓄积。本品为首个获准的针对PKU治疗的药物。本品获得FDA的许可是基于1项在PKU患者中的临床研究，该研究结果表明，本品可明显控制血液中的苯丙氨酸水平。PKU是新生儿疾病筛查领域中最成功、最经典的病种，是由于体内先天性苯丙氨酸羟化酶缺陷引起的苯丙氨酸代谢障碍。PKU患儿肝脏苯丙氨酸羟化酶的水平仅为正常人的1％或更低，因此苯丙酸不能转化为酪氨酸而在体内异常蓄积，同时引发酪氨酸、多巴胺、去甲肾上腺素、肾上腺素、黑色素等形成障碍，导致一系列神经系统损害。此外，血中苯丙氨酸经旁路代谢，最终产物蓄积在血液、脑脊液和各种组织中，并从尿液、汗液排出体外。本病的发病率各国、各地区有所不同。据国际筛查学会统计，白种人发病率较高，北爱尔兰1／4404，西德1／6971，美国1／10059。日本的发病率较低为1／73000，我国1983年的发病率为1／16500，北方明显高于南方。

棉花竹FsMyb1基因的生物信息学研究

以项目组已克隆并在GenBank中登记的棉花竹的FsMyb1基因(GU390881)序列为基础,利用生物信息学分析方法,对其编码的FsMyb1蛋白进行理化性质、分子结构、生物功能预测和分析。结果显示,棉花竹FsMyb1基因编码是一种亲水性蛋白质;无信号肽,无导肽,无跨膜结构域;亚细胞定位为细胞核;共有2个糖基化位点和21个磷酸化位点。二级结构包括无规则卷曲、α-螺旋、延伸链;三级结构的构象为α-helix/loop混合型构象,是典型的R2R3-Myb转录因子。同源比对和进化分析结果显示,FsMyb1蛋白与OsMyb等蛋白有很高的同源性。初步推测,FsMyb1蛋白可能是一类调节苯丙氨酸代谢,尤其是一种与调节次生细胞壁增厚和花青素生物合成功能相关的转录调节因子。

西宁地区2010年—2016年新生儿高苯丙氨酸血症筛查结果分析

目的:通过新生儿高苯丙氨酸血症筛查,对患病的新生儿在临床症状尚未表现之前,得以早期诊断、早期治疗,从而减少婴幼儿死亡和儿童残疾,提高人口素质。方法:采集出生72小时后并充分哺乳的新生儿足跟血滴于S903号标本滤纸采用酶联免疫吸附实验,使用MK3全自动酶标仪检测血苯丙氨酸。结果:轻度高苯丙氨酸血症3例,占16.67%;轻度苯丙酮尿症4例,占22.22%;经典型苯丙酮尿症3例,占16.67%;四氢生物蝶呤缺乏症4例,占22.22%;高苯丙氨酸4例,占22.22%。结论:开展新生儿疾病筛查,及时干预高苯丙氨酸血症对提高人口素质、促进家庭幸福、社会和谐有着极其重要的意义。

大肠杆菌CM/PDT抗反馈抑制突变体的构建及其性质

为了获得具有高催化活性且抗反馈抑制的大肠杆菌分支酸变位酶 预苯酸脱水酶 (chorismatemutase prephenatedehydrataseCM PDT) [EC5 .4 .99.5 EC4 .2 .1.5 1],通过相关菌种CM PDT氨基酸序列同源比较 ,寻找高度保守位点 .用定点突变及PCR法构建突变酶M1(缺失 30 4T、30 5G、Q30 6K)、M2 (缺失W 338)、M3(缺失 30 1～ 386位氨基酸 )、M32 9(E32 9A)和M374 (C374A) ,野生型及各突变型基因与pET2 8a(+ )载体连接后 ,表达融合蛋白 .在非变性条件下 ,由TALON金属螯合亲和层析柱纯化野生型和突变体的酶蛋白 .酶活性测定表明 ,突变体M3的PDT活性下降为野生型活性的 2 9% ,但保持了CM活性 .突变体M374保持了CM ,PDT两种酶的活性 ,突变体M1、M2、M32 9的CM ,PDT活性有一定程度的提高 .酶抗反馈抑制作用检测表明 ,突变体M3、M374解除了苯丙氨酸的反馈抑制作用 ,M1、M2、M32 9部分解除了苯丙氨酸的反馈抑制作用 .与含野生型pheA基因的E .coliBL2 1菌株相比 ,含突变基因的E .coliBL2 1菌株对 10mmol L的苯丙氨酸代谢类似物具有强的抗反馈抑制作用 ,其中M1,M2 ,M3对 2 0mmol

大豆异黄酮生物合成与调控的分子机制研究进展

大豆异黄酮,是由肉桂酰辅酶A产生的3-苯基衍生物,属植物次生代谢产物。它具有降血压、缓解更年期综合症等诸多功效,被称为“植物雌激素”。本文在阐述影响大豆子粒中异黄酮含量的QTL位点的基础上,重点综述了异黄酮生物合成途径中的多种酶和相关基因,以及调控该途径中相关酶系基因表达的转录因子和相关基因,并分析探讨了该领域一些亟待解决的问题和未来发展的方向,以期为深入研究大豆异黄酮合成的分子机制及高异黄酮大豆分子育种提供理论参考。