L-木糖合成应用研究进展

L-木糖是一种重要的医药中间体,可用于合成系列抗癌、抗艾滋、抗丙肝病毒等药物。当前制备工艺主要包括化学合成法和生物转化法。分析了制备L-木糖的方法的优缺点,综述了L-木糖应用领域的研究进展,并对其发展趋势和应用前景作了展望。

生物催化甲醛生成L-木糖

在当今不可再生资源日益消耗的情形下,利用生物合成的技术,将甲醛转变成糖类,具有重要意义。该过程最重要的是找到一个合适的催化剂组合来实现甲醛的二聚反应。在最近的研究中,报道发现了一种乙醇醛合酶(Glycolaldehyde synthase,GALS)可以催化这一反应,将其与D-果糖-6磷酸醛缩酶(D-fructose-6-phosphate aldolase,FSA)组合使用,即“一锅酶”法,可以利用甲醛合成L-木糖,并且转化率可达64%。这一过程的实现也为合成其他糖的反应提供了参考。

2-酮基-L-古龙酸合成L-木糖的酶筛选及反应优化

[目的]构建能够以2-酮基-L-古龙酸为底物合成L-木糖的工程菌。[方法]将马来酸醋杆菌(Acetobacter malorum)、驹形氏杆菌(Komagataeibacter pomaceti)、解脂耶氏酵母(Yarrowia lipolytica)、酸醋杆菌(Gluconacetobacter johannae)中的α-酮酸脱羧酶在大肠杆菌中重组表达,筛选功能性菌株,优化工程菌合成反应条件。[结果]构建了BL21(pET28a-AmDC)、BL21(pET28a-KpDC)、BL21(pET28a-YpDC)、BL21(pET28a-GjDC)四个工程菌,其中BL21(pET28a-YpDC)对100 mmol/L底物2-酮基-L-古龙酸的转化率>52%,产物L-木糖的纯度>99%。BL21(pET28a-YpDC)转化反应最适pH值为7.0,最适温度为37℃,最适Mg^(2+)浓度为5 mmol/L,最适TPP浓度为10 mmol/L。[结论]筛选得到能够催化合成L-木糖的工程菌BL21(pET28a-YpDC),该菌株对2-酮基-L-古龙酸的转化率>52%,L-木糖纯度>99%。

高效液相色谱法同时测定发酵液中木糖醇和L-木酮糖的含量

目的建立高效液相色谱（HPLC）同时测定发酵液中底物木糖醇和产物L-木酮糖含量的方法。方法采用C18色谱柱（250 mm×4.6 mm）,柱温35℃,以乙腈-水（体积比为85∶15）为流动相,流速0.8mL/min。用示差折光检测器检测木糖醇,检测器温度为33℃。用紫外检测器在室温下检测L-木酮糖,检测波长为210 nm。结果所得木糖醇的线性范围为0.50～30.00 g/L,相关系数为0.9995,最低检出限为0.18 g/L,最低定量限为0.58 g/L;所得L-木酮糖的线性范围为0.30～30.00 g/L,相关系数为0.9986,最低检出限0.15 g/L,最低定量限为0.40 g/L;木糖醇的日内和日间相对标准偏差（RSD）均分别小于0.64%和0.80%,L-木酮糖的日内和日间RSD均分别小于0.31%和0.59%;回收率均在99.00%～101.00%之间。结论建立的HPLC法不受发酵液中其他组分的干扰,可同时测定底物木糖醇和产物L-木酮糖的含量,并实时监控发酵的全过程。

稀少糖家族新成员—L-木酮糖的生物制备研究进展

L-木酮糖是自然界罕见的L-型戊酮糖,具有糖苷酶抑制活性能够降低血糖,还可以用作医药中间体。L-木酮糖仅能通过人工合成来大量获得,常用的方法包括利用氧化还原酶催化木糖醇或L-阿拉伯糖醇等。近年来L-木酮糖的生物制备技术获得了较为广泛的研究,文章针对L-木酮糖制备关键酶挖掘、制备工艺探索等内容进行了综述,以期为该领域的研究提供理论借鉴。

一株产L-木酮糖菌株的分离筛选及鉴定

通过初筛和复筛从土壤中分离获得1株能够转化木糖醇生产一种稀有糖——L-木酮糖的芽孢杆菌ZN-14。利用该菌株的静息细胞以20 g/L木糖醇为底物,在pH 9.0、37℃条件下转化24 h,转化率达到26.62%。通过对菌株ZN-14形态特征观察、生理生化特性鉴定以及16S rDNA基因序列同源性的分析,将其鉴定为巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)。

二羰基/L-木酮糖还原酶在肾细胞癌发生发展中的功能及潜在机制

目的:探讨糖醛酸代谢相关酶二羰基/L-木酮糖还原酶(dicarbonyl and L-xylulose reductase,DCXR)对人肾透明细胞癌(clear cell renal cell carcinoma,ccRCC)细胞增殖、迁移的影响及其潜在机制,并检测DCXR表达水平与肾癌患者的临床相关性。方法:利用生物信息学检测DCXR在泛癌及肾癌中的表达情况。应用定量逆转录聚合酶链反应(quantitative real-time PCR,qRT-PCR)和蛋白质印迹法方法,检测2022年6月30日—2023年1月30日期间解放军总医院第一医学中心收集的30例新鲜ccRCC组织与配对的癌旁组织,同时检测人ccRCC细胞株786-O、ACHN及人胚肾细胞株293T中DCXR的表达情况。将DCXR过表达载体分别转染入786-O、ACHN细胞,利用qRT-PCR与蛋白印迹法检测过表达效率,CCK-8(cell counting kit-8)实验、克隆形成实验检测细胞增殖;划痕实验、Transwell实验检测细胞迁移。对肾癌组织芯片进行免疫组织化学染色及临床相关性分析。最后通过GSEA富集分析预测DCXR可能参与调节的信号通路。结果:生物信息学显示肾癌中DCXR显著下调。在mRNA及蛋白水平上,肿瘤组织DCXR表达低于配对的癌旁肾组织,差异有统计学意义(P<0.05)。肾癌细胞786-O、ACHN中DCXR表达较人胚肾细胞低。过表达DCXR组786-O、ACHN细胞增殖活力及细胞克隆率均低于空载对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。过表达DCXR组786-O及ACHN细胞划痕愈合面积及Transwell细胞迁移数均低于空载对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。通过对本中心ccRCC组织芯片染色及相关临床数据分析显示,DCXR表达情况与ccRCC预后相关(P<0.05)。结论:DCXR在ccRCC中表达下降,过表达DCXR可抑制ccRCC的细胞增殖、迁移能力,并可能作为预测患者预后判断的生物学标记物。

Experimental measurement and thermodynamic modeling of binary and ternary solid–liquid phase equilibrium for the systems formed by L-arabinose,D-xylose and water

Solid–liquid phase equilibrium data for binary(L-arabinose–water) and(D-xylose–water) systems at temperatures from(269.85–298.05) K and ternary(L-arabinose–D-xylose–water) system at temperatures of 273.85 K,278.85 K and 284.45 K were measured at atmospheric pressure.The ternary phase diagrams of the systems were constructed on the base of the measured solubility.Two pure solid phases were formed at given temperatures,including pure L-arabinose and pure D-xylose,which were con firmed and determined by the method of Schreinemakers' wet residue.At the same temperature,the crystallization region of L-arabinose was larger than D-xylose's.The acquired solubility data were then correlated using the NRTL model,Wilson model and Xu model.The calculated solubility with the three models agreed well with the experimental values.