多酶一锅法合成硫酸基供体3′-磷酸腺苷-5′-磷酸硫酸(PAPS)

以腺嘌呤核苷三磷酸(ATP)等为原料,来源于乳酸克鲁维酵母(Kluyveromyces lactis)的ATP硫酸化酶(ATPS)和来源于产黄青霉菌(Penicillium chrysogenum)的APS激酶(APSK)构建的多酶催化体系可合成3′-磷酸腺苷-5′-磷酸硫酸(PAPS)。同时,在酶法合成PAPS的反应体系中引入铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)来源的无机焦磷酸水解酶(PPase),消耗反应过程中的副产物PPi,使得反应向生成PAPS的方向进行,大幅提高多酶法合成PAPS的产率。本研究构建了重组质粒pET-28a-sumo-ATPS、pET-28a-APSK和pET-28a-PPase,并在大肠杆菌中表达了重组酶,研究酶学性质和优化多酶催化反应合成PAPS的反应条件,以提高PAPS的产量水平,最终PAPS的累积量为14.47 g/L。该工艺可大幅降低PAPS的制备成本。

多酶催化合成3’-磷酸腺苷-5’-磷酰硫酸反应体系的构建及优化

3’-磷酸腺苷-5’-磷酰硫酸(PAPS)是目前发现的唯一的"活性"硫酸基团供体,在生物肝素酶法硫磺化反应中起到重要作用,但化学合成的成本高。如何大量低成本制备PAPS是实现酶法合成肝素工业化的关键因素。本文克隆表达了酶法合成PAPS的两个酶:三磷酸腺苷(ATP)硫化酶和5’-腺苷磷酰硫酸(APS)激酶。构建了一条体外合成PAPS的途径。首先利用ATP硫化酶将ATP转化生成APS,同时产生副产物无机焦磷酸(PPi),APS再在APS激酶作用下转化生成PAPS。研究了Mg2+浓度、缓冲体系和p H、温度以及无机焦磷酸水解酶(PPase)的添加对该酶反应的影响。通过添加无机焦磷酸水解酶(PPase),极大提高了PAPS的转化率。在最优条件下考察不同ATP浓度下PAPS随时间的积累量变化,发现反应过程中存在底物抑制作用;ATP浓度为50 mmol?L?1时,反应25 h,PAPS的积累量为18.87 mmol?L?1。反应过程中分批补料ATP,能极大提高催化效率。反应11.5 h,PAPS积累量可达20.36 mmol?L?1(10.32 g·L?1),转化率为81.4%。

水稻腺苷5′-磷酰硫酸激酶编码基因的克隆及其酶活分析

硫是植物生长所必需的大量元素之一。植物通过根系吸收土壤中的硫酸盐,经ATP硫酸化酶活化为腺苷5′-磷酰硫酸(adenosine 5′-phosphosulfate,APS)。APS的代谢包括初级代谢和次级代谢,分别是APS还原酶催化APS生成亚硫酸盐;腺苷5′-磷酰硫酸激酶(adenosine 5′-phosphosulfate kinase,APSK)催化APS磷酸化生成3′-磷酸-腺苷5′-磷酰硫酸(3′phosphoadenosine 5′-phosphosulfate,PAPS),PAPS进一步作为硫酸根供体参与胞内的硫酸化反应。近年来的研究表明,拟南芥APSK在调节硫的初级和次级代谢的过程中具有重要功能,且受氧化胁迫的APSK1在亚基C86和C119间形成二硫键降低其催化活性。水稻的同工酶是否也会受到氧化还原调控尚无相关报道。对APSK序列进行分析,发现水稻APSK1含有与拟南芥APSK1C86和C69同源的半胱氨酸。本研究对水稻APSK1基因进行了克隆、双突变和酶活分析。OsAPSK及双突变C36A/C69A经原核表达、纯化,获得了OsAPSK1及双突变蛋白。体外酶活分析表明,在氧化环境中OsAPSK1活性受到抑制,而C36A/C69A双突变蛋白不受氧化环境的影响。推测水稻胞内受到氧化胁迫时会降低OsAPSK1的活性,从而促进还原型谷胱甘肽的合成,提高水稻的抗氧化能力。通过分析PAPS的含量与氧化胁迫之间的相关性及不同OsAPS亚型的活性调节机制等将有利于进一步阐明APSK在胞内的功能。

一锅法合成O-(3-薯蓣甙元)-O′-[5′-(3′-叠氮-3′-脱氧胸苷)]-氢亚磷酸酯

Azido-3′-deoxythymidine(AZT) was the first clinically approved drug against HIV infection, despite its undesirable side reactions, such as bone marrow suppression. In our aim to develop new chemical entity of anti-tumor and anti-HIV, the H-phosphonate 6 of AZT conjugate with diosgenin was synthesized by a tandem transesterification reaction for the first time. There are the merits of easy operation and high yield in the reported method. It could be extended to synthesize other diosgenin phosphonate conjugates such as carbohydrate and peptide.

植物腺苷5'-磷酰硫酸激酶(APSK)研究进展

腺苷5'-磷酰硫酸激酶(APSK)催化APS磷酸化生成3'-磷酸-腺苷5'-磷酰硫酸(PAPS),PAPS进一步作为硫酸根供体参与胞内的硫酸化反应。因此,在这些生物体中,APS激酶是硫酸盐同化的重要组成部分。介绍APS激酶的结构、功能、作用机制,综述植物APS激酶当前的研究进展。

腺苷-3’,5’-环磷酸-氧蒽酮希夫碱的合成及其与LC3B的绑定结合

目的:设计合成具有LC3B绑定功能的腺苷-3’,5’-环磷酸-氧蒽酮希夫碱(S1),研究其对LC3B的作用机制。方法:以紫外-可见光谱表征S1和LC3B的分子结合动力学,运用一级反应动力学进行数据拟合,采用荧光光谱测定二者的结合常数和热力学常数,推导出分子结合机制。结果:S1在160 s快速结合LC3B,结合过程满足一级反应动力学方程和药物的定比转运规律,热力学研究发现S1与LC3B结合的吉布斯自由能变化小于零,为自发结合过程,焓变小于0进一步表明S1和LC3B通过静电吸引结合,导致S1的荧光猝灭,S1通过希夫碱的C=N官能团与LC3B发生相互作用。结论:S1可以自发地通过静电作用绑定细胞自噬标志物LC3B。

肝X受体激动剂对人THP-1细胞三磷酸腺苷结合盒转运体A1和肝X受体α、β亚型表达的影响

目的 研究肝X受体激动剂3β- 羟基- 5α,6α- 环氧胆烷酸甲酯和进口肝X受体激动剂激动剂T 0 90 1317对THP 1细胞三磷酸腺苷结合盒转运体A1、肝X受体激动剂α和肝X受体激动剂β亚型mRNA表达的影响。方法 应用逆转录—聚合酶链反应检测- 3β- 羟基- 5α,6α- 环氧胆烷酸甲酯和T 0 90 1317作用前后THP 1细胞源性巨噬细胞三磷酸腺苷结合盒转运体A1、肝X受体激动剂α和肝X受体激动剂β的mRNA表达,免疫组织化学检测三磷酸腺苷结合盒转运体A1蛋白水平的表达。结果 3β- 羟基- 5α,6α- 环氧胆烷酸甲酯和T 0 90 1317均能显著上调THP 1细胞中三磷酸腺苷结合盒转运体A1和肝X受体激动剂α的mRNA表达(P <0 .0 1) ,并呈时间和剂量依赖性;在对肝X受体激动剂β表达的影响方面,低浓度的T 0 90 1317能明显上调肝X受体激动剂β的表达,而3β- 羟基- 5α,6α-环氧胆烷酸甲酯只有在较高浓度时(10 μmol/L)才表现出上调肝X受体激动剂β表达的作用(P <0 .0 5 )。结论 3β羟基- 5α,6α-环氧胆烷酸甲酯以激动肝X受体激动剂α为主,并与T 0 90 1317一样,可上调THP 1细胞中三磷酸腺苷结合盒转运体A1和肝X受体激动剂α的表达。

戊己丸不同配伍方对结肠平滑肌细胞5-HT3,4受体及下游信号传导通路主要元件的影响

目的:观察戊己丸不同配伍方对平滑肌细胞5-羟色胺3,4受体及其下游信号通路的影响。方法:采用Bitar的方法分离培养大鼠结肠平滑肌细胞,α-actin免疫组化鉴定。应用免疫荧光法和钙离子探针检测5-羟色胺3,4受体表达及Ca2+浓度;应用ELISA试剂盒检测cAMP,PKA的浓度。结果:1号方和2号方对大鼠结肠平滑肌细胞5-羟色胺3,4受体的表达及Ca2+浓度均具有抑制作用(P<0.05);可显著下调平滑肌细胞的cAMP和PKA水平(P<0.05);2号方作用效果优于1号方。结论:戊己丸可抑制5-羟色胺3,4受体表达及下调Ca2+,cAMP,PKA水平。

3’-磷酸腺苷-5’-磷酸硫酸的高效合成及其应用

硫酸化化合物广泛存在于胞浆、细胞表面及胞外基质中,在机体细胞发育、分化、免疫、解毒和信号传递等生命活动过程中起着不可替代的作用。3'-磷酸腺苷-5'-磷酸硫酸(3?-phosphoadenosine-5'-phosphosulfate,PAPS)是化合物硫酸化过程中最常用的硫酸基供体,但目前合成PAPS并最终实现其工业化应用还困难重重。文中主要综述过去10年内关于PAPS的生物合成及应用的研究进展,以期为PAPS的合成及其在芥子油苷、肝素、硫酸软骨素及羟胺硝喹等的生物合成中的应用提供参考。

砷及MPST过表达对SH-SY5Y细胞GRP78/CHOP通路的影响

目的探讨内质网应激是否参与亚砷酸钠(NaAsO2)神经毒性损伤,明确3-巯基丙酮酸硫转移酶(3-mercaptopyruvate sulfurtransferase,MPST)过表达是否调节砷诱导的内质网应激。方法通过构建MPST基因慢病毒表达载体来获得稳定表达外源MPST基因的SH-SY5Y细胞株作为SH-MPST过表达组,另设空载体转染细胞为SH-PEB组,染砷组(NaAsO2组),内质网应激阻断剂TUDCA组,TUDCA预处理染砷组。Western blot法分别检测过表达MPST、染砷及TUDCA预处理后细胞内GRP78和CHOP蛋白表达的变化。结果单纯MPST过表达不影响SH-SY5Y细胞内GRP78、CHOP蛋白的表达水平;经NaAsO2处理后,SH-PEB细胞内GRP78、CHOP蛋白明显上调(P<0.01),而被内质网应激阻断剂TUDCA所拮抗;MPST过表达则抑制砷对GRP78、CHOP蛋白的上调(P<0.01);然而,TUDCA预处理则明显逆转MPST过表达对GRP78、CHOP蛋白的影响(P<0.01)。结论GRP78/CHOP内质网应激通路参与了砷诱导的神经毒性损伤;MPST过表达可降低砷诱导的内质网应激水平。

嘌吟能离子通道型受体7介导的帕金森大鼠认知功能障碍

目的探讨嘌呤能离子通道型受体7(P2X7R)在帕金森(PD)大鼠认知功能障碍中的作用。方法成年大鼠90只实验分为5组,每组6只大鼠,3个重复,运用6-羟基多巴胺(6-OHDA)制备PD大鼠模型。向PD大鼠注射P2X7R激动剂2,3-腺苷5-三磷酸三乙铵盐(BzATP)和拮抗剂考马斯亮蓝G(CBBG)检测大鼠在水迷宫中的学习记忆能力和疼痛反应,Real-time PCR和Western blotting检测海马组织P2X7的表达情况。结果与正常大鼠相比,PD大鼠学习速度缓慢,记忆能力弱,CBBG提高了PD大鼠的学习记忆能力,BzATP使PD大鼠的学习记忆能力减退;海马组织Real-time PCR结果显示,与对照组相比,P2X7R在海马组织中mRNA表达量最高,CBBG组P2X7R表达量下调,BzATP组P2X7R表达量上调;对P2X7R进行Western blotting检测,与PD组相比,BzATP组P2X7蛋白表达量显著升高,CBBG组P2X7蛋白表达量较低。结论PD大鼠存在认知功能障碍,CBBG可改善PD大鼠的学习记忆功能,BzATP可抑制PD大鼠的学习记忆功能。

PAPST1 siRNA抑制髓母细胞瘤细胞系DAOY增殖活性的研究

目的研究3'-磷酸腺苷-5'-磷酰硫酸转运体1(adenosine-3-phospho-5-phosphosulfate transporter 1,PAPST1)在髓母细胞瘤中的表达情况,探讨其对髓母细胞瘤细胞系增殖活性的影响。方法采用qRT-PCR法检测25例髓母细胞瘤标本、1例原代培养髓母细胞瘤细胞、3例髓母细胞瘤细胞系PAPST1表达,并与正常小脑组织比较,利用免疫组织化学检测PAPST1在髓母细胞瘤中的表达分布,采用PAPST1 siRNA处理髓母细胞瘤细胞系DAOY,利用qRT-PCR、Western blot法检测PAPST1表达变化,CCK-8法检测处理后的DAOY细胞系增殖活性。结果与正常小脑组织相比,PAPST1在18/25(72%)的髓母细胞瘤标本及DAOY、ONS-76细胞系中呈2倍以上的高表达,免疫组化显示PAPST1定位于细胞质中,且染色明显强于正常小脑组织,PAPST1 siRNA在mRNA及蛋白的水平明显干扰了PAPST1的表达(P<0.05),DAOY细胞的增殖活性受到明显抑制(P<0.05)。结论 PAPST1在髓母细胞瘤中有广泛的高表达,下调PAPST1的表达可以降低髓母细胞瘤细胞的增殖活性。

嘌呤能离子通道型受体7及其在周围神经再生中的作用

在周围神经系统的神经节内,神经元胞体被周围的卫星胶质细胞包裹形成神经结构功能单元,而嘌呤能离子通道型受体7(P2X7R)是卫星胶质细胞膜上的一个腺嘌呤核苷三磷酸(ATP)门控的非选择性离子通道,有研究表明,P2X7R可促进细胞增殖和促进神经轴突生长,也有研究报道,其被激活后可导致环氧化酶2(COX-2)、肿瘤坏死因子α(TNF-α)、白细胞介素6(IL-6)等炎症介质的释放,介导细胞的损伤,因此P2X7R的功能尚存争议。本文就P2X7R的结构、功能以及在周围神经系统中作用的研究方法做一简单综述,为研究P2X7R在神经再生中的具体功能提供方法学支持。

基于工程化毕赤酵母一锅法合成硫酸软骨素A

硫酸软骨素(chondroitin sulfate,CS)是一种线性多糖,广泛应用于医疗和保健等领域。相比于传统动物组织提取法,微生物合成硫酸软骨素具有可控、易规模化放大等优势。为实现硫酸软骨素A(CSA)的高效合成,本研究首先通过整合软骨素合酶编码基因kfoC、kfoA以及UDP-葡萄糖脱氢酶编码基因tuaD至毕赤酵母GS115基因组中,构建了以甘油为唯一碳源发酵生产软骨素的毕赤酵母工程菌株。通过进一步优化软骨素合成途径,软骨素分批补料发酵水平达到2.6 g/L。在进一步整合表达软骨素-4-O-磺基转移酶的基础上,本研究通过向生产软骨素毕赤酵母工程菌株破碎液中添加3′-磷酸腺苷-5′-磷酰硫酸和软骨素-4-O-磺基转移酶,成功建立了CSA的一锅法生物合成体系。通过优化,最终实现0-40%不同磺酸化水平CSA的可控合成。本研究中CSA的一锅法生物合成体系操作简便、易放大,更适用于工业化大规模生产。本研究结果也为肝素等其他糖胺聚糖的合成提供了思路。

植物磺基转移酶研究进展

磺基转移酶(SOT)能催化磺酸基团(SO3-)从通用供体3′-磷酸腺苷-5′-磷酰硫酸转移到外源化合物、激素、蛋白质等底物的羟基或氨基上,这一过程被称为磺化。SOT具有高度保守的结构域,广泛存在于真细菌和真核生物中,参与生物体的多种代谢活动,如解毒、激素调节和药物代谢等。在植物中,磺化反应在调节生长发育和适应逆境等方面起着重要作用。本文结合国内外关于SOT的报道,综述了植物SOT的来源、底物特异性、结构和生物学功能,并对植物SOT的功能挖掘及应用前景进行了展望。

重组大肠杆菌高效可溶性表达芳基硫磺基转移酶的研究

3'-磷酸腺苷-5'-磷酰硫酸(PAPS)是生物肝素酶法制备途径的硫磺基供体,价格高且易分解。芳基硫磺基转移酶(ASTIV,EC 2.8.2.1)可以转化对硝基硫酸苯酯(PNPS)和3'-磷酸腺苷-5'-磷酸(PAP)生成PAPS。利用大肠杆菌系统高效可溶性表达ASTIV。对鼠源ASTIV基因序列进行密码子优化并全合成;转入大肠杆菌BL21(DE3)中诱导表达;对表达条件进行优化,提高可溶表达量;Ni2+亲和层析纯化目标蛋白,重组ASTIV产量达到80 mg/L,纯度高达95.3%,比酶活为42.5 m U/mg;用碱性磷酸酶(CIAP)转化ASTIV构型,比酶活进一步提高到85.0 m U/mg。该研究为ASTIV重组表达,PAPS酶法制备以及生物肝素合成奠定了坚实的基础。