温度对水稻谷氨酰胺合成酶和NADH-谷氨酸合酶表达的影响

测定了不同温度（32℃和23℃）培养下水稻幼苗根和叶的谷氨酰胺合成酶（GS）同工酶以及依赖于NADH的谷氨酸合酶（NADH-GOGAT）的活性变化.结果表明,温度对水稻根和叶的GS活性具有相反的作用.23℃下生长的水稻根的GS活性明显高于32℃下生长的活性,而23℃下生长的叶的GS活性显著低于生长在32℃下的叶的活性.Native-PAGE和活性染色以及蛋白质印迹表明,根和叶的GS活性变化主要是由于GSrb和GS2活性及其相应蛋白质水平变化所致.23℃下生长的水稻根的NADH-GOGAT活性显著高于32℃下生长的活性,而叶的活性则基本保持恒定.

水稻种子萌发期间谷氨酰胺合成酶和NADH-谷氨酸合酶的变化

测定了水稻种子不同萌发时期胚乳、胚芽鞘和幼根的谷氨酰胺合成酶 (GS)和依赖于NADH的谷氨酸合酶 (NADH GOGAT)活性变化。胚乳和胚芽鞘的GS活性在萌发过程中升高 ,幼根的GS活性则有所降低。NADH GOGAT的活性变化趋势与GS相同。Native PAGE活性染色表明 ,在萌发阶段的水稻种子胚乳和幼根里 ,始终只观察到一种GS活性带。但是 ,在水稻种子萌发 3d后 ,在胚芽鞘中除继续检测到GS1的活性外 ,还可以观察到GS2的活性。蛋白质印迹显示 ,水稻种子胚乳中的GS(GSe)与GS1和GSra一样是一种胞质型GS。实验结果提示 ,这些不同组织中的GS与NADH

NaCl对水稻谷氨酸合酶和谷氨酸脱氢酶的胁迫作用

在 Na Cl的胁迫下 ,水稻幼苗根和叶的谷氨酸合酶和谷氨酸脱氢酶的活性随着营养液中的 Na Cl浓度的升高而降低 ;游离 NH+ 4 在叶中积累 ,在根中未见明显变化。与根相比 ,叶对 Na Cl的胁迫作用更为敏感。叶的 NADH- GOGAT和 NADH- GDH活性在 Na Cl胁迫下降低的程度明显大于根。无论是否有 Na Cl存在 ,根的 NADH- GDH活性明显高于叶。 GS/GDH比值分析提示 ,在对照下 ,根中的 NH+ 4 的同化以 GS- GOGAT途径为主 ;而在 Na Cl胁迫下 ,GS- GOGAT途径明显削弱 ,GDH途径在 NH+ 4 的同化中的作用明显加强。无论是否有 Na Cl的存在 ,叶的 NH+ 4 同化途径都是以 GS- GOGAT为主。

缺失ATP合酶和插入VHb基因对钝齿棒杆菌谷氨酸产量的影响

为了提高钝齿棒杆菌生产谷氨酸的产量,以谷氨酸生产菌钝齿棒杆菌(Corynebacterium crenatum)T6-13为出发菌株,利用同源重组技术使其缺失ATP合酶基因(atp)并进一步插入透明颤菌血红蛋白基因(VHb),得到两株重组菌株T6-13-Δatp和T6-13-Δatp-tac-VHb,通过检测重组菌株谷氨酸产量及生长情况可以看出,在发酵32 h后,atp基因缺失菌株较出发菌株谷氨酸产出累积量高27.76%,但atp基因缺失导致菌体生长缓慢且无法到达出发菌株稳定期浓度,而插入VHb基因的atp基因缺失菌株的谷氨酸产出累积量较出发菌株高36.91%,且菌体的生长速率及稳定期浓度与出发菌株基本一致。

神经元型一氧化氮合酶在Ⅱ组代谢型谷氨酸受体介导的脑缺血耐受中的作用

目的:探讨神经元型一氧化氮合酶(nNOS)催化产生的一氧化氮(NO)在Ⅱ组代谢型谷氨酸受体(mGluR2/3)介导的脑缺血预处理(CIP)保护机制中的作用。方法:36只永久凝闭椎动脉的SD大鼠随机分为6组(n=6):sham、CIP、损伤性缺血、CIP+损伤性缺血、MTPG+CIP和MTPG+CIP+损伤性缺血组。采用硫堇染色和免疫组化观察海马CA1区迟发性神经元死亡(DND)和nNOS表达的变化。结果:与Sham组相比,CIP组海马nNOS表达出现一定程度的上调,而损伤性脑缺血组则出现nNOS表达的明显上调,预先给与CIP可一定程度上防止损伤性脑缺血所致的nNOS表达的过度升高。在MTPG+CIP组,预先侧脑室注射mGluR2/3阻断剂MTPG,可阻断CIP引起的nNOS表达增加,但对神经元的存活无影响。而在MTPG+CIP+损伤性缺血组中,出现大量锥体神经元DND,同时nNOS的表达较MTPG+CIP组明显增加,该增加为损伤性脑缺血所致,而非MTPG的作用。结论:nNOS催化产生的NO作为mGluR2/3的下游分子参与脑缺血预处理过程中mGluR2/3介导的脑缺血耐受的形成。

浑球红假单胞菌(Rhodobacter sphaeroides)谷氨酸合酶的纯化及性质

浑球红假单胞菌菌株601经超声击碎,粗提液通过Triton处理,硫酸铵沉淀,DE—52和DEAE—sephadex A—50柱层析及 Seqhadex G—200凝胶过滤等步骤,将谷氨酸合酶(GOGAT)分离纯化,在聚丙烯酰胺凝胶电泳上呈现一条带。GOGAT表观分子量约为138 kD。该酶最大光吸收在278,375,450 nm和475 nm处,表明GOGAT可能是一种黄素蛋白。纯化的GOGAT对其底物 Gln,α—酮戊二酸和NADPH的表观K_m值分别为830,150和6μmol/L。反应产物Gln和NADP,几种氨基酸对GOGAT活力有不同程度的抑制作用,Gln类似物DON对GOGAT活力有强烈的抑制作用。

钙调素拮抗剂E6对大鼠脑一氧化氮合酶活性和突触体谷氨酸释放的影响

目的 探讨钙调素拮抗剂E6的抗脑缺血作用机制。方法 用[3H]-L-Glu（glutamic acid,Glu）标记大鼠脑突触体,测定突触体的Gln释放量和用一氧化氮合酶（nitric oxide synthase,NOS）试剂盒测定成年大鼠脑匀浆上清中NOS活性。结果 E6促进Glu释放（与对照组比,10-5mol·L-1组增加81.0％）,但对KCl（50 mmol·L-1）引起的Glu释放有抑制作用,10-5mol·L-1E6的抑制率为23.2％。E6浓度依赖性地抑制NOS活性。钙调素（calmodulin,CaM）（30μg·ml-1）可逆转E6的抑制作用（10-6mol·L-1E6的抑制率为13.7％）,N-硝基-精氨酸（（N-nitro-arginine,L-NNA）（10μmol·L-1）可加强E6的抑命作用（10-6mol·L-1的抑制率为76.5％）。结论 E6是与CaM结合后发挥抑制 NOS活性效应的,E6对Glu 释放的影响可能与其对NOS活性及其对神经细胞内Ca2+影响有关。

诱生型一氧化氮合酶在代谢型谷氨酸受体参与老年性痴呆发病中的作用

目的观察诱生型一氧化氮合酶(inducible nitric-oxide synthase,iNOS)在Ⅱ组代谢型谷氨酸受体(metabotropic glutamate receptor 2/3,mGluR2/3)参与老年性痴呆(AD)发病过程中的可能作用。方法将48只SD大鼠随机分为假手术组、AD组和AD+α-甲基-(4-四唑基-苯)甘氮酸(α-methyl-4-tetrazolyl-phenyl,MTPG)组3组,每组16只。AD组与AD+MTPG组经SD大鼠左侧脑室注入凝聚态Aβ25-35制做AD大鼠模型,假手术组以相同操作注射等量蒸馏水。1周后,AD+MTPG组于右侧脑室注射MTPG,AD组和假手术组注射等体积人工脑脊液。5周后取脑组织,应用硫堇染色、免疫组化和原位杂交方法,观察大鼠海马CA1区锥体神经元损伤情况,以及iNOS和iNOS mRNA表达。结果 (1)硫堇染色结果显示:假手术组海马CA1区锥体神经元轮廓清楚,排列整齐;AD组与假手术组相比,锥体神经元数目较少,轮廓欠清,形态不规则;AD+MTPG与AD组相比,神经元形态明显恢复,排列较规则。(2)免疫组化结果显示:假手术组神经元胞质有较弱的iNOS表达;AD组iNOS表达较假手术组明显增强;AD+MTPG iNOS表达较AD组减弱。(3)原位杂交结果显示:3组iNOS mRNA与iNOS表达呈相似的变化趋势。结论 iNOS在mGluR2/3参与AD发病过程中具重要作用。

神经生长因子在培养的大鼠脑皮质神经细胞抑制谷氨酸引起的一氧化氮合酶基因表达及一氧化氮释放(英文)

目的研究神经生长因子(NGF)对谷氨酸引起的原代培养的神经细胞一氧化氮(NO)释放和原生型一氧化氮合酶(cNOS)基因表达的影响。方法测定神经细胞的生存力来分析NGF的作用。用荧光分析法测定细胞上清液NO含量 ,用Northernblot杂交法观察cNOSmRNA表达。结果谷氨酸(0.5～2.0mmol/L)引起神经元大量死亡 ,NO过量释放。NOS抑制剂L_NAME(100μmol/L)及NGF(100μg/L)显著抑制谷氨酸引起NO释放及细胞死亡。NGF(50,100μg/L)显著降低谷氨酸引起的cNOSmRNA的高表达。结论NO介导了谷氨酸对皮质神经元的毒性 ,NGF通过抑制cNOS活性 。

浑球红细菌谷氨酸合酶基因(glt)的克隆和图谱分析

利用转座子Tn5随机插入诱变筛选得到12株浑球红细菌(Rhodobacter sphaeroides)氨同化缺陷突变株(Asm^-)。这些突变株胞内均无GOGAT活性,同时它们均无固氮酶活性(Nif^-),并且具有氮代谢多效性缺失表型(Ntr^-)。将含有Azorhizobium sesbaniae ORS571的完整glt基因的质粒pHB10转入突变株中能互补上述表型。通过筛选携带Tn5的R-prime质粒克隆了glt::Tn5片段。Southern杂交证明所克隆glt::Tn5片段与E. coli的gltBD基因有同源性。用此片段与以pLAFR3为载体所构建的R. sphaeroides 601基因文库进行菌落原位杂交筛选到了携带glt基因的cosmid pLT27。pLT27能互补所有12株R.sphaeroides氨同化缺陷突变株。酶切分析表明在该cosmid中插人的染色体DNA片段大小约为26.5kb。以pRK415为载体亚克隆了4.0kb与10.5kh的pLT27的Hindlll酶切片段,分别命名为pLTRK271与pLTRK272。pLTRK272能互补变种GT6、GT10、GT11,pLTRK271能互补其余的变种。通过单、双酶切作出了pLTRK271与pLTRK272的物理图谱。上述10.5kb的pLT27Hindlll酶切片段与E. coil gltBD基因具有同源性。Southern杂交分析表明Tn5均插在变种染色体的同一区域并得出了其插入位点。由此可确定glt基因大致位于一段11kb的EcoRl-Hindlll克隆片段内。

浑球红细菌谷氨酸合酶大亚单位基因(gltB)的序列分析

测定了浑球红细菌(Rhodobacter sphaeroides)谷氨酸合酶大亚单位基因(gltB)及其5'端和3'端的序列,全长为5510bp。序列分析表明,R. sphaeroides gltB基因全长为4636bp。从核苷酸序列推测其蛋白质分子量约为164kD。R. sphaeroides gltB基因与Azospirillum brasilense和Escherichia coli的gltB基因DNA序列有很高的同源性。其蛋白质氨基酸序列与A. brasilense gltB基因产物GltB也具有很高的同源性。此外,还对R. sphaeroides GltB的各可能功能区进行了分析,发现它们具有很高的保守性。

谷氨酸合酶在灵芝中生物学功能的研究

[目的]通过对谷氨酸合酶(glutamate synthase,GOGAT)的基因序列进行预测和分析,构建谷氨酸合酶基因的沉默转化子,验证谷氨酸合酶在灵芝吸收、利用氮源、生长及次级代谢中的作用。[方法]利用真菌中已报道的谷氨酸合酶基因,在灵芝基因组库中分析比对得到灵芝中可能的谷氨酸合酶基因。通过构建进化树和结构域分析及酶活性测定,确定灵芝谷氨酸合酶序列。随后利用RNA干扰技术,将灵芝的GOGAT基因进行沉默,研究GOGAT对灵芝生长及次级代谢的影响。[结果]获得灵芝谷氨酸合酶序列,该酶具有保守的谷氨酸合酶结构域,并且在进化上高度保守。在4种氮源(谷氨酰胺、铵盐、脯氨酸和硝酸盐)条件下检测谷氨酸合酶活性和基因转录水平,野生菌株中的GOGAT比酶活和转录水平在不同氮源条件下没有显著变化。通过RNA干扰方法,获得沉默效率分别为(77.0±1.9)%和(77.5±2.0)%的GOGAT沉默菌株2株。平板试验表明,将GOGAT沉默后,灵芝菌丝的生长受到一定程度的抑制。在硝酸盐培养条件下,相比于野生菌株,GOGAT沉默菌株基本停止生长;而在脯氨酸存在条件下,2株沉默菌株的生长直径分别降低(16.0±1.9)%和(21.0±1.3)%。进一步检测灵芝三萜含量发现,当使用铵盐或脯氨酸作为唯一氮源培养时,相比于对照菌株,GOGAT沉默菌株中的灵芝三萜含量分别降低(32.1±4.5)%和(11.0±1.1)%;而以谷氨酰胺和硝酸盐培养时,各菌株中的灵芝三萜含量没有显著变化。[结论]本研究获得了灵芝中合成谷氨酸的重要酶基因GOGAT,发现其对灵芝的生长及次级代谢十分重要。

敲除aceA和gogat及过表达gltA对谷氨酸棒状杆菌GKGD合成α-酮戊二酸的影响

α-酮戊二酸(α-ketoglutarate,α-KG)在生命活动中具有重要的作用,被广泛应用于食品、医药等领域。以α-KG生产菌谷氨酸棒状杆菌GKGD为出发菌株,敲除其异柠檬酸裂解酶编码基因ace A以增加异柠檬酸供应,获得GKGD-1,摇瓶发酵条件下其α-KG产量和转化率分别提高14.72%和9.76%;敲除谷氨酸合酶编码基因gogat以降低L-谷氨酸生成量,获得GKGD-2,其α-KG产量和转化率分别提高7.39%和5.43%,L-谷氨酸生成量降低52.87%;过表达柠檬酸合酶编码基因glt A以进一步增加前体物供应,获得GKGD-3,其α-KG产量提高35.9%;于7.5 L发酵罐经30 h发酵,GKGD-3α-KG产量达49.5 g/L,较出发菌株提高36.4%,L-谷氨酸生成量降低50%。敲除ace A和gogat并过表达glt A可显著提高α-KG产量并降低L-谷氨酸生成量。

视神经挫伤对大鼠视网膜谷氨酰胺合酶和兴奋性氨基酸转运蛋白-2表达的影响

目的通过谷氨酰胺合酶(glutamine synthetase,GS)、兴奋性氨基酸转运蛋白-2(GLT-1)表达的改变,研究视神经挫伤后视网膜谷氨酸代谢变化的机制。方法建立大鼠右眼视神经挫伤模型48只。术后1d、7d、14d以高效液相色谱分析检测大鼠玻璃体谷氨酸浓度;通过免疫组织化学检测大鼠视网膜GS、GLT-1的表达。结果视神经挫伤后1d、7d、14d,大鼠玻璃体谷氨酸浓度升高,与对侧眼比较差异具有统计学意义(P=0.0011、P=0.0000、P=0.0000)。视神经挫伤后1d,GS高表达(P=0.0054);挫伤后7d,GS表达与对侧眼比较差异无统计学意义(P=0.1379);挫伤后14d,GS低表达(P=0.0333)。视神经挫伤后1d、7d,GLT-1的表达与对照组的差异无统计学意义(P=0.1985、0.6537);但挫伤后14d,GLT-1低表达(P=0.0403)。结论视神经挫伤后玻璃体谷氨酸浓度升高,与视网膜GS、GLT-1的表达降低有关。

细胞外信号调节激酶1/2在谷氨酸引起的星形胶质细胞炎症反应中的作用

目的观察谷氨酸诱导星形胶质细胞激活炎症细胞因子表达及细胞外信号调节激酶1/2(ERK1/2)的表达情况,探讨ERK1/2在星形胶质细胞激活炎症细胞因子中的作用。方法传代体外培养的大鼠星形胶质细胞,分别用终浓度为20μmol/L和50μmol/L的谷氨酸作用30 min。应用ERK上游激酶MEK特异性阻断剂PD98059(10μmol/L)阻断ERK信号转导通路,Western blot观察阻断前后星形胶质细胞磷酸化ERK1/2、白细胞介素-1β(IL-1β)、诱导型一氧化氮合酶(iNOS)和环氧合酶-2(COX-2)蛋白表达水平的改变。结果谷氨酸使体外培养星形胶质细胞磷酸化ERK1/2蛋白表达明显增加,同时,使iNOS、COX-2I、L-1β表达明显增加;PD98059可完全阻断谷氨酸引起的ERK1/2表达增加,也可抑制谷氨酸引起的iNOS、COX-2、IL-1β蛋白表达增加。结论ERK1/2信号转导通路参与谷氨酸引起体外培养星形胶质细胞炎症反应的作用。

理性代谢工程改造促进谷氨酸棒杆菌高效合成L-谷氨酰胺

L-谷氨酰胺(L-glutamine,L-Gln)是人体液中含量最丰富的一种半必需氨基酸,具有多种营养和药理功能,被广泛应用于医药、食品添加剂、营养保健品、饲料等领域。目前,微生物发酵法是生产L-Gln的主要方法,发酵产酸效率低、副产物多、菌种性能欠缺等问题严重限制了其工业化应用。为解决这一问题,作者以实验室前期构建的L-Gln生产菌株CGQ03为出发菌株,通过强化谷氨酸脱氢酶表达及辅因子NADPH供应促进前体L-谷氨酸合成、增强辅因子ATP胞内含量、过表达溶氧相关蛋白VHb提高细胞携氧能力、增强关键酶谷氨酰胺合成酶催化活性及发酵工艺优化等策略提高了L-Gln产量。最终的基因工程菌CGQ08/pDXW10-glnASc-gdhCg在5 L发酵罐上补料分批发酵66 h,L-Gln的产量最高达(94.5±1.8)g/L,糖酸转化率为34.8%,生产强度为1.43 g/(L·h)。本研究为L-Gln及其相关化合物的工业化生产提供了借鉴。

人参皂甙Rb_3对大鼠海马神经细胞谷氨酸损伤作用及相关机制的研究

目的:利用原代培养的海马神经细胞,研究人参皂甙Rb3对谷氨酸兴奋性神经毒性的保护作用及有关机制。方法:采用原代培养的胚胎大鼠海马神经细胞谷氨酸毒性模型,观察人参皂甙Rb3对神经细胞形态、神经细胞活性、细胞外液中乳酸脱氢酶(lactate dehydrogenase,LDH)的漏出率及总一氧化氮合酶(nitrogen oxide synthase,NOS)、结构型NOS、诱导型NOS活性等的影响。结果:人参皂甙Rb3对神经细胞的谷氨酸毒性损伤具有保护作用,使细胞形态保持完整,活力增加,细胞膜损伤减轻;而且人参皂甙Rb3能增加神经细胞的结构型NOS活性,降低诱导型NOS的活性。结论:人参皂甙Rb3具有抗谷氨酸兴奋性毒性作用,其作用机制可能与降低诱导型NOS活性,增加结构型NOS的活性有关。

非对称性二甲基精氨酸保护PC12细胞拮抗谷氨酸兴奋性毒性的损伤作用

目的:探讨一氧化氮合酶(NOS)抑制剂-非对称性二甲基精氨酸(ADMA)对谷氨酸(Glu)兴奋性毒性损伤PC12细胞的影响及其机制。方法:用不同浓度的谷氨酸处理PC12细胞,建立谷氨酸兴奋性神经毒性损伤细胞的实验模型;应用四甲基偶氮唑蓝(MTT)比色法检测细胞存活率;乳酸脱氢酶(LDH)释放试验评价细胞的损伤程度;双氢罗丹明123(DHR)染色后流式细胞仪(FCM)检测细胞内活性氧(ROS)水平;应用试剂盒及分光光度计测定NOS活性和NO水平。结果:谷氨酸(1-6mmol/L)处理PC12细胞24h,可呈剂量依赖性地降低PC12细胞的存活率;在谷氨酸作用PC12细胞前30min给予ADMA,可明显地抑制谷氨酸引起的细胞存活率降低及LDH释放增加,减少谷氨酸引起的细胞内ROS堆积,抑制谷氨酸过度激活NOS和增加NO的生成。结论:ADMA能显著地减弱谷氨酸对PC12细胞的兴奋性毒性损伤作用;其作用机制可能与抑制NOS活性,减少NO生成,进而减轻细胞内ROS的堆积有关。

糖尿病鼠脑中β-淀粉样蛋白和谷氨酸转运体的改变及其机制

目的探讨糖尿病大鼠皮层神经元β淀粉样蛋白(Aβ)以及谷氨酸转运体的功能变化及其可能机制。方法用链脲佐菌素建立糖尿病大鼠模型,并检测正常对照组、糖尿病(DM)模型组、DM+NaCl组、DM+LiCl组糖原合酶激酶-3(GSK-3)的活性、谷氨酸转运体功能及Aβ水平。结果DM组与对照组相比,GSK-3活性(P<0.05)和Aβ40生成(P<0.01)显著增加,谷氨酸转运体的功能显著减弱(P<0.05);GSK-3的抑制剂LiCl能显著降低糖尿病鼠Aβ40水平(P<0.01)和改善谷氨酸转运体的功能(P<0.05)。结论糖尿病大鼠皮层Aβ40生成增加、谷氨酸转运体的功能降低、GSK-3升高在这一病理改变过程中起着重要作用。