N-乙酰鸟氨酸脱酰基酶的生物信息学分析

[目的]对ArgE蛋白的结构和功能进行初步预测。[方法]以在GenBank上查找到的若干微生物N-乙酰鸟氨酸脱酰基酶基因序列为分析对象,以ArgE(P23908)为研究对象,利用生物信息学在线软件ORF finder、ProtParam和Protscale等对ArgE编码的蛋白N-乙酰鸟氨酸脱酰基酶的二级结构和特殊结构、序列同源性、结构域及功能位点进行了初步预测。[结果]ArgE蛋白是一种酸性可溶性蛋白,理论等电点为5.54,分子量为42 347.3,无信号肽,为非分泌蛋白,有多个磷酸化位点。蛋白中存在α螺旋、β-折叠和无规则卷曲结构,有2个可形成跨膜结构的片段,不存在卷曲螺旋,也无线粒体定位信号。ArgE蛋白与CBPG、DAPE、ACY1、YSCS几种蛋白具有较高的相似性。[结论]该研究可为ArgE蛋白的结构和功能的实验研究提供理论依据。

N-乙酰鸟氨酸脱酰基酶活性位点的构成研究

目的:用生物信息学软件预测出N-乙酰鸟氨酸脱酰基酶的活性中心的金属离子结合位点。方法:选用DEPC、WRK、PMSF、NBS、DTNB 5种化学试剂选择性修饰N-乙酰鸟氨酸脱酰基酶中组氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、丝氨酸、色氨酸和半胱氨酸;同时考察Co^(2+)、Fe^(3+)、Mg^(2+)、Mn^(2+)、Zn^(2+)、Ni^(2+)、Cu^(2+)等金属离子对酶活性的影响。结果:在DEPC、WRK修饰后,酶的活力明显下降,而PMSF、NBS、DTNB对酶的活力影响不大;说明组氨酸和酸性氨基酸为酶活性中心的必需氨基酸,而丝氨酸残基、色氨酸残基、半胱氨酸残基不参与酶活性中心的组成;Co^(2+)对酶反应有促进作用,验证了生物信息学的预测结果;底物N-乙酰-D,L-蛋氨酸对酶有较好的保护作用,保护作用随浓度增加而增加。结论:本研究为深入研究酶结构与功能的关系提供实验依据,为N-乙酰鸟氨酸脱酰基酶的工业应用提供理论参考。

固定化N-乙酰鸟氨酸脱酰基酶拆分消旋蛋氨酸

基因工程菌BL21/pET22b-argE可高效表达N-乙酰鸟氨酸脱酰基酶。将含酶细胞包埋于海藻酸钙凝胶中制成固定化细胞酶,用于消旋蛋氨酸的拆分,并将其拆分能力、拆分速度及操作稳定性与游离细胞酶相比较。结果表明:单批次转化固定化细胞酶的拆分能力和游离细胞酶相近,拆分速度较慢;但多批次转化的操作稳定性显著高于游离细胞酶。重复利用8次后的固定化细胞酶仍保有95%以上的酶活力,重复利用5次后的游离细胞酶活已降至20%左右。每克湿菌泥在游离和固定化条件下重复拆分产L-蛋氨酸的量分别为74.16mmol和241.93mmol。酶拆分液中的L-蛋氨酸经重结晶后光学纯度为98.3%。固定化细胞酶比游离细胞酶更具有工业化应用的潜质。

重组N-乙酰鸟氨酸脱酰基酶的表达条件优化

N-乙酰鸟氨酸脱酰基酶(N-acetylornithine deacetylase,NAOase)为新型氨基酸拆分酶,可在重组菌BL21(DE3)-pET22b-argE中胞内诱导表达。为降低生产成本并提高酶活,优化了培养基成分及诱导条件。结果表明,进口的蛋白胨和酵母膏明显优于国产原料。5.0g/L的乳糖可以代替昂贵的IPTG(isopropy1β-D-1-Thiogalacto pyranoside,异丙基β-D硫代半乳糖苷)起到有效的诱导效果。最佳碳源为1.0g/L甘油,氮源为15.0ml/L玉米浆和5.0g/L蛋白胨。NAOase大多以不可溶的包涵体形式表达,少量为可溶的活性表达。降低诱导温度可增大活性表达的比例,而整菌表达量也随之降低。22℃诱导10h为活性表达的最适条件,生物量为6.91,酶活为392.65U/ml,分别为优化前的1.65倍和5.72倍。

固定化N-乙酰鸟氨酸脱酰基酶拆分消旋蛋氨酸

基因工程菌BL21/pET22b-argE可高效表达N-乙酰鸟氨酸脱酰基酶。将含酶细胞包埋于海藻酸钙凝胶中制成固定化细胞酶,用于消旋蛋氨酸的拆分,并将其拆分能力、拆分速度及操作稳定性与游离细胞酶相比较。结果表明：单批次转化固定化细胞酶的拆分能力和游离细胞酶相近,拆分速度较慢;但多批次转化的操作稳定性显著高于游离细胞酶。重复利用8次后的固定化细胞酶仍保有95%以上的酶活力,重复利用5次后的游离细胞酶活已降至20%左右。每克湿菌泥在游离和固定化条件下重复拆分产L-蛋氨酸的量分别为74.16mmol和241.93mmol。酶拆分液中的L-蛋氨酸经重结晶后光学纯度为98.3%。固定化细胞酶比游离细胞酶更具有工业化应用的潜质。

重组N-乙酰鸟氨酸脱乙酰基酶的表达、纯化和复性研究

报道重组N-乙酰鸟氨酸脱乙酰基酶(NAOase)的研究进展。重组NAOase由大肠杆菌argE基因编码,在重组菌BL21(DE3)-pET22b-argE中的表达量为32.5%,大多以无活性的包涵体存在。低温诱导可增大有活性的可溶表达部分的比例。可溶性NAOase经Ni-NTA凝胶亲和纯化后得到SDS-PAGE电泳纯的酶,比酶活为1193.2u/mg蛋白。诱导条件影响整菌蛋白的成分及比例。37℃诱导生成的包涵体经尿素梯度洗涤后纯度较22℃高。低的蛋白浓度和合适的氧化还原体系是影响复性的关键因素。稀释法和透析法皆可使包涵体部分复性。在合适的条件下以稀释法复性时,约有17.78%包涵体可顺利复活。包涵体经尿素洗涤、溶解、Ni-NTA凝胶柱亲和纯化后,获得了高纯度的NAOase。

金属离子对重组N-乙酰鸟氨酸脱乙酰基酶可溶部分酶活力的影响

重组N-乙酰鸟氨酸脱乙酰基酶可在重组菌BL21-pET22b-argE中高效表达,大多以不可溶的包涵体形式存在。文中研究了金属离子浓度及添加时间对该菌生长及可溶表达部分酶活力的影响。结果表明,1.0g/L的Mg2+对生物量和酶活有明显促进作用。Co2+的浓度及添加时间不同,对菌的生长及酶活力的影响结果也不同。培养起始加入Co2+会抑制菌的生长及酶活,而在1.0%乳糖诱导2.5h后加入则可解除生长抑制并促进酶活。Ni2+,Cu2+会抑制菌体的生长及酶活。Mn2+、Mo2+和B3+不影响菌的生长,对酶活有促进作用。添加金属离子后,酶活从16.90U/mL提高到251.91U/mL。

重组N-乙酰鸟氨酸脱乙酰基酶的高效表达与纯化

利用质粒pET-22b（＋）为表达载体，成功构建了高效表达N-乙酰鸟氨酸脱乙酰基酶的基因工程菌BL21-pET-22b（＋）-argE。研究了该菌的最适超声破壁条件及硫酸铵分级沉淀的最适范围，并以金属螯合亲和层析法纯化含有6-His-Tag的目的蛋白。结果表明：26℃诱导表达的菌体，最佳超声破碎条件为功率200W，超声时间为15min；目的蛋白主要存在于40％-50％硫酸铵沉淀中。通过Ni-NTA亲和层析柱纯化目的蛋白，可以达到SDS-PAGE电泳纯，并显示单亚基相对分子质量为43000。纯化倍数为139倍，回收率为11．1％。

重组N-乙酰鸟氨酸脱乙酰基酶包涵体的稀释复性

N-乙酰鸟氨酸脱乙酰基酶(N-Acetylornithine deacetylase,NAO)是一种重要的用于手性拆分的酶,具有广泛的底物选择性,常用于多种活性氨基酸的酶法拆分。采用稀释复性法研究了重组NAO包涵体的复性条件,如蛋白浓度、复性液中尿素浓度、pH、GSH浓度及c(GSH)/c(GSSG)比例,同时对稀释操作方式进行了考察,得到了较为适宜的复性条件。结果表明,尿素能有效抑制复性过程中蛋白质的聚集,随着蛋白质浓度的增加,复性效果变差。当复性缓冲液中尿素浓度为2 mol/L,GSH浓度为5 mmol/L,c(GSH)/c(GSSG)为2.5,pH为8.5,在4℃下进行分批稀释复性操作,复性后重组NAO的活性为1.077 U/mL,比酶活达到14.943 U/mg,与可溶性表达的NAO比较,复性率达到21.48%。

重组N-乙酰鸟氨酸脱乙酰基酶包涵体蛋白的柱上复性

N-乙酰鸟氨酸脱乙酰基酶(NAO)具有广泛的底物选择性,可用于多种活性氨基酸的酶法拆分,具有广阔的工业应用前景。文中采用多种洗涤剂对重组N-乙酰鸟氨酸脱乙酰基酶包涵体进行洗涤去杂,并用DEAE Sepharose Fast Flow层析柱和三缓冲体系作为复性系统对重组N-乙酰鸟氨酸脱乙酰基酶包涵体进行复性实验。结果表明,4mol/L尿素与0.5%Triton X-100联合洗涤可以大量去除杂质;三缓冲体系能有效地实现重组N-乙酰鸟氨酸脱乙酰基酶包涵体的柱上复性。在流速为0.5 mL/min,尿素梯度为21 mL,尿素终浓度为1.8mol/L,蛋白质上样量为0.99 mg的实验条件下,蛋白回收率和复性酶比活分别达到52%和10.27 U/mg。

采用pHsh载体克隆与表达N-乙酰鸟氨酸脱乙酰基酶基因

利用质粒pHsh为表达载体,构建高效表达N-乙酰鸟氨酸脱乙酰基酶的基因工程菌E.coli DH10B/argE-pHsh。为提高酶活并降低生产成本,优化了诱导条件。结果表明:NAOase可在pHsh系统中高活性表达,诱导起始OD600为0.6,在空气摇床中42℃热激诱导5 h重组菌比酶活达到152 U/mL。

产乙酰鸟氨酸脱乙酰基酶基因工程菌的构建及遗传稳定性研究

利用质粒pET22b(+)为表达载体,成功构建了产N-乙酰鸟氨酸脱乙酰基酶基因工程菌BL21-pET22b(+)-argE,并考察了重组质粒的稳定性。双酶切鉴定了质粒构建正确,SDS-PAGE电泳证实了该菌可高效表达目的蛋白。连续传代50次实验表明重组质粒具有结构稳定性。无选择压力连续传代时,质粒丢失严重;有选择压力时连续传代未发生质粒丢失现象,具有较好的分离稳定性。发酵过程中,用羧苄青霉素代替氨苄青霉素,质粒稳定率由77.78%提高到86.42%。羧苄青霉素浓度为200μg/mL时,质粒稳定率提高到98.33%。

重组氨基酰化酶1与N-乙酰鸟氨酸脱乙酰酶酶学性质比较

利用基因工程手段重组表达了牛肾来源的氨基酰化酶1(ACY1),并与实验室之前构建的N-乙酰鸟氨酸脱乙酰酶(NAO)进行比较,以N-乙酰-DL-蛋氨酸为底物,研究了其酶学性质,考察了pH、温度、反应时间、表面活性剂、金属离子等因素对拆分DL-蛋氨酸的影响。结果表明,重组NAO和ACY1拆分300 mmol/L的N-乙酰-DL-蛋氨酸所需时间分别是2 h和6 h;重组NAO的酶活及N-乙酰-L-蛋氨酸的转化率分别为1 139.41 U/g和98%,高于重组ACY1的671.24 U/g和58.78%,约是重组ACY1的1.7倍。

乙酰鸟氨酸脱乙酰酶固定化细胞拆分D,L-缬氨酸

报道了一种利用具有乙酰鸟氨酸脱乙酰酶活性的固定化细胞拆分D,L-缬氨酸的新方法. 该酶促反应最适条件： pH=6, 反应温度50 ℃, 底物N-乙酰-D,L-缬氨酸浓度200 mmol/L, 固定化细胞用量0.2 g/mL（或100 U/mL）. 0.1 mmol/L CoCl2条件对该酶促反应有显著的激活作用. 在以上条件下反应2～3 h, 测得产物L-缬氨酸浓度95 mmol/L. 该固定化细胞连续10次使用, 平均转化率为90.8%（以N-乙酰-L-缬氨酸计）, 显示出了良好的工业化应用前景.

新型抗生素葡糖脱乙酰基酶LpxC抑制剂研究进展

革兰阴性菌耐药性已经严重威胁人类健康,亟需开发新作用机制的抗菌药物。UDP-3-O-(R-羟基十四酰)-N-乙酰氨基葡糖脱乙酰基酶(LpxC)是催化合成革兰阴性菌外膜脂多糖主要成分类脂A的关键酶,在革兰阴性菌中具有较高的同源性,与哺乳动物(包括人)的各种酶都没有共同序列。LpxC的缺失或过表达都会使某些革兰阴性致病菌死亡,这使其成为具有开发前景的抗革兰阴性菌药物的全新靶标。为此,本文综述了LpxC的结构、酶学性质、催化机理及其抑制剂等研究进展。

组蛋白乙酰转移酶及脱乙酰基酶的作用及调节机制

组蛋白乙酰转移酶(HAT)及脱乙酰基酶(HDAC)调节组蛋白和转录因子的乙酰化水平,从而在控制细胞生命活动中发挥着重要作用。该文主要从HAT和HDAC的量、酶活性以及利用度的调节三个方面,详细阐述了HAT和HDAC调控的分子机制,并对未来的研究方向提出新的构想。

分散泛菌胞内脱乙酰酶在大肠杆菌中重组表达条件优化及酶学特性

目的 对分散泛菌的胞内脱乙酰酶(PantoeadispersaN-acetylglucosaminedeacetylase,Pd-nagA)进行表达条件优化及酶学性质分析。方法 本研究使用聚合酶链式反应(polymerasechainreaction,PCR)技术对分散泛菌全基因组中Pd-nagA基因序列进行全长扩增,将含有Pd-nagA基因的质粒pET-28a(+)转化进入大肠杆菌BL21(DE3)中诱导表达,同时采用单因素实验,优化诱导温度、诱导前菌体生物量、诱导时间以及乳糖类似物异丙基硫代半乳糖苷(isopropylβ-D-1-thiogalactopyranoside,IPTG)的浓度,采用Ni2+-次氮基三乙酸(nitrilotriacetic acid, NTA)进行重组酶的纯化,再对其酶学特性进行测定。结果 以pET-28a(+)质粒作为表达载体,大肠杆菌BL21(DE3)成功表达了可溶形式的Pd-nagA蛋白,分子量约为40kDa。当诱导温度为28℃,诱导前菌液OD600值为1.2, IPTG浓度为0.6 mmol/L,诱导时间为20 h时, Pd-nagA蛋白得到了大量表达。通过薄层层析法分析表明Pd-nagA重组蛋白能够在体外转化N-乙酰氨基葡萄糖生成氨基葡萄糖,Pd-nagA重组蛋白能够在高盐溶液中保持一半的相对酶活性,该酶4℃储存10d的相对活性仍然保持在90%以上,具有良好的储存稳定性,催化N-乙酰氨基葡萄糖生成氨基葡萄糖反应条件简单快捷。结论 本研究成功异源表达了具有催化活性的Pd-nagA酶,并对表达条件进行优化及酶学特性探究,可为工业上单酶催化制备氨基葡萄糖提供一定的理论参考。

丙泊酚通过组蛋白脱乙酰酶2/环磷酸腺苷反应元件结合蛋白/N-甲基-D-天冬氨酸-2B受体信号通路对子代大鼠学习和记忆功能的影响

目的探讨孕早期母体丙泊酚暴露对子代大鼠学习和记忆功能的影响。方法选取孕5-7 d的SD大鼠40只,采用随机数字表法将其分为A、B、C、D组,每组各10只。A组为对照组,B、C和D组妊娠大鼠分别注射0.25%、0.5%和0.75%的丙泊酚。子代大鼠出生后,根据是否给予组蛋白脱乙酰酶2(histone deacetylase 2,HDAC2)抑制剂将其分为CS组(A组子代大鼠给予HDAC2抑制剂)、I0.25S组(B组子代大鼠给予HDAC2抑制剂)、I0.5S组(C组子代大鼠给予HDAC2抑制剂)、I0.75S组(D组子代大鼠给予HDAC2抑制剂)、CN组(A组子代大鼠不给予HDAC2抑制剂)、I0.25N组(B组子代大鼠不给予HDAC2抑制剂)、I0.5N组(C组子代大鼠不给予HDAC2抑制剂)和I0.75N组(D组子代大鼠不给予HDAC2抑制剂),每组各10只。比较各组子代大鼠Morris水迷宫实验结果、海马HDAC2、环磷酸腺苷反应元件结合蛋白(cAMP response element binding protein,CREB)、N-甲基-D-天冬氨酸-2B受体(N-methyl-D-aspartate receptor 2B subunits,NR2B)mRNA及NR2B蛋白表达水平。结果第1-4天I0.25N组、I0.5N组、I0.75N组子代大鼠的逃避潜伏期均显著长于CN组(均P<0.05),I0.75S组大鼠平台穿越次数显著少于CS组(P<0.05),I0.25S组、I0.5S组、I0.75S组子代大鼠目标象限停留时间分别显著长于I0.25N组、I0.5N组、I0.75N组(均P<0.05)。当丙泊酚的暴露剂量增加,细胞出现线粒体空泡和高尔基体肿胀,HDAC2抑制剂可减轻丙泊酚暴露引起的子代海马功能障碍。I0.25N组、I0.5N组、I0.75N组子代大鼠海马HDAC2 mRNA表达水平均显著低于CN组(均P<0.05),CS组、I0.25S组、I0.5S组、I0.75S组子代大鼠海马HDAC2 mRNA水平分别显著低于CN组、I0.25N组、I0.5N组、I0.75N组(均P<0.05);CS组、I0.25S组、I0.5S组、I0.75S组子代大鼠海马CREB mRNA水平分别显著高于CN组、I0.25N组、I0.5N组、I0.75N组(均P<0.05);I0.25S组、I0.5S组和I0.75S组子代大鼠海马NR2B mRNA和NR2B蛋白表达水平分别显著高于I0.25N组、I0.5N组和I0.75N组(均P<0.05)。结论孕早期母体丙泊酚暴露损害子代大鼠学习和记忆功能,机制与其调节子代大鼠海马HDAC2/CREB/NR2B蛋白表达有关。

酶法拆分N-乙酰-D,L-蛋氨酸转化条件优化

重组大肠杆菌BL21/pET22b-argE表达的N-乙酰鸟氨酸脱酰基酶(NAOase)可用于脂肪族氨基酸的手性拆分,水解N-乙酰-D,L-氨基酸中的L-型底物,N-乙酰-D,L-蛋氨酸为其最合适的底物。为了确定NAOase拆分N-乙酰-D,L-蛋氨酸合适的转化条件,考察了反应温度、pH值、Co^(2+)浓度、转化时间、底物浓度和加酶量对产物的影响。结果表明,合适的反应条件为37℃,pH值7.0,Co^(2+1) mmol/L,转化时间20 min,底物浓度150 mmol/L,菌泥5 g/L。在上述反应条件下,N-乙酰-D,L-蛋氨酸的转化率可达81.4%。

2型猪链球菌N-乙酰氨基葡糖-6-磷酸脱乙酰酶基因的克隆表达及酶活性测定

目的:克隆表达2型猪链球菌N-乙酰氨基葡糖-6-磷酸脱乙酰酶(NagA)的编码基因,并测定其酶活性。方法:根据GenBank中05ZYH33基因组序列设计引物,PCR扩增NagA(SSU05_1259)基因,将其克隆到pET28a载体中,构建重组质粒pET28a:NagA,转化至大肠杆菌BL21,筛选阳性转化子进行IPTG诱导表达,产物通过SDS-PAGE与质谱鉴定;利用Ni亲和层析柱对表达产物进行纯化,获得NagA重组蛋白后测定其酶活性。结果:在大肠杆菌中高效表达了NagA基因,重组表达的Nag A相对分子质量约为43×10~3,其酶促反应最适温度为37℃,最佳反应时间为30min,最适反应pH值为7.5,最佳底物浓度为13mmol/L。2型猪链球菌NagA的体外酶活为124U/mL,酶比活为78U/mg。结论:在原核系统中表达了NagA基因,获得的NagA蛋白具有良好的酶学活性。