丙谷二肽(L-alanyl-L-glutamine,Ala-Gln)是一种重要的二肽,其在体内可分解为L-谷氨酰胺(L-Gln),该氨基酸具有不可替代的生理生化作用.传统化学法合成Ala-Gln存在污染高、转化率低、纯度低等缺点,并伴随有毒副产物产生,这限制了其规模化应用.随着生物学的快速发展,研究者们解析了 Ala-Gin的合成方式,并对菌株进行了定向改造,为绿色高效生产Ala-Gln开启了新纪元.主要对Ala-Gln的应用、传统化学法和生物法合成Ala-Gln的研究进展进行综述,旨在探索如何利用合成生物学、基因组学等学科技术改造Ala-Gln的代谢途径,高效生产Ala-Gin,为Ala-Gln产业化提供理论基础.

植物蜡酯合成酶催化长链醇和长链脂肪酸合成蜡酯,对植物蜡质合成及其抗旱、抗致病菌袭击和紫外辐射、抗寒和昆虫侵害等环境胁迫具有非常重要的作用;镉是环境中含量最高的有毒重金属之一,严重威胁植物的生长发育、质量、产量和食用安全.为研究地黄蜡酯合成酶基因镉胁迫表达,该文从地黄全长转录组测序数据中鉴定其成员,并用生物信息学技术与qRT-PCR对其编码蛋白质的理化性质、系统进化和保守结构域及其组织表达与镉胁迫表达进行分析.结果表明:(1)鉴定出两个蜡酯合成酶基因RgOATWSD1 与RgOATWSD2,其编码蛋白质的长度、理论等电点和相对分子量依次为 463 aa与 473 aa、8.86 与 9.34、51.31 kD与 52.49 kD,均为不稳定蛋白.(2)二者均具有acyl_WS_DGAT保守域与DUF1298 超家族,前者占其氨基酸序列的 92.65%～94.50%.(3)二者均定位于内质网中,二级结构以无规卷曲与 α 螺旋为主;RgOATWSD1 为跨膜蛋白,而RgOATWSD2 不是.(4)二者均在地黄根、茎、叶中差异表达.(5)二者表达均受镉胁迫诱导,但其表达变化趋势不同.该研究鉴定了两个镉胁迫应答反应的蜡酯合成酶基因,为地黄RgOATWSD的镉胁迫表达及功能研究奠定了基础.

目的 运用代谢组学技术研究逍遥丸对代谢相关脂肪性肝炎大鼠的疗效及其机制.方法24只SD雄性大鼠随机分为3组:对照组、模型组和逍遥丸组(XYW组).模型组和XYW组给予高脂饮食、背部皮下注射四氯化碳、饥饱失常和夹尾联合刺激4周建立代谢相关脂肪性肝炎模型,造模成功后,XYW组给予逍遥丸水溶液0.334 8 g/(kg·d),给药4周.造模和给药期间,观察大鼠一般情况.给药结束后检测不同组别大鼠的血清生化指标总胆固醇(T-CHO)、甘油三酯(TG)、丙氨酸氨基转移酶(ALT)、天冬氨酸氨基转氨酶(AST)、低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)、单核细胞趋化蛋白-1(MCP-1)、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、白细胞介素-6(IL-6)、白细胞介素-10(IL-10)和氧化应激指标丙二醛(MDA)、超氧化物歧化酶(SOD).运用苏木素-伊红(HE)染色法对大鼠肝组织进行病理切片观察.运用核磁共振氢谱技术测定大鼠粪便代谢产物.结果 模型组大鼠毛发晦暗、易惹怒,情绪低落、无精打采、动作迟缓、胃口不佳、排便稀溏;与模型组相比,XYW组大鼠的一般情况有显著改善.与对照组相比,模型组大鼠血清中T-CHO、TG、ALT、AST、LDL-C、MCP-1、TNF-α、IL-6水平显著升高(均P＜0.05),IL-10水平显著降低(P＜0.05);与模型组相比,XYW组大鼠T-CHO、TG、ALT、AST、LDL-C、MCP-1、TNF-α、IL-6水平显著降低(均P＜0.05),IL-10水平显著上升(P＜0.05).与对照组相比,模型组大鼠MDA水平显著升高(P＜0.01),SOD水平显著降低(P＜0.01);与模型组相比,XYW组大鼠MDA水平显著降低(P＜0.01),SOD水平显著上升(P＜0.01).HE染色结果显示,与对照组相比,模型组肝脏脂肪空泡及炎性细胞浸润增多;与模型组相比,XYW组肝脏脂肪空泡及炎性细胞浸润减少.代谢组学结果显示,与对照组相比,模型组粪便中次黄嘌呤、D-葡萄糖、N-乙酰糖蛋白、丙酸、亮氨酸、酪氨酸、胆碱、甲酸、D-木糖、苏氨酸代谢物水平发生显著变化(均P＜0.05),包括苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸的生物合成,酪氨酸代谢等多种代谢途径;与模型组相比,XYW组粪便中次黄嘌呤、D-葡萄糖、N-乙酰糖蛋白、丙酸、亮氨酸、酪氨酸、胆碱、甲酸、D-木糖、苏氨酸代谢物水平出现显著回调(均P＜0.05).结论 逍遥丸能够通过改善氨基酸代谢、脂质代谢、糖代谢紊乱,减轻氧化应激和炎症损伤保护肝细胞,改善代谢相关脂肪性肝炎.

α-氨基酸酯酰基转移酶(α-amino acid ester acyltransferase,AET)能够催化底物L-丙氨酸甲酯盐酸盐、L-谷氨酰胺合成L-丙氨酰-L-谷氨酰胺(L-alanyl-L-glutamine,丙谷二肽).利用重组大肠杆菌saet-QC01表达α-氨基酸酯酰基转移酶,对其表达条件进行了优化,通过Ni-NTA亲和层析法分离纯化重组蛋白,并对其酶学性质、催化应用进行了研究.适合酶表达的诱导条件:温度20℃,诱导阶段(OD600=2.0-2.5),IPTG浓度0.6 mmol/L,诱导时间12h.α-氨基酸酯酰基转移酶的最适反应温度27℃,最适pH 8.5,在pH 7.0-8.0很稳定,在酸性条件下相对稳定,低浓度的Co2+、低浓度的EDTA对酶活有促进作用.在底物浓度丙氨酸甲酯盐酸盐600 mmol/L、谷氨酰胺480mmol/L,丙谷二肽的产量达到78.2 g/L,生产速率达到1.955 g/(L·min),转化率达到75.0％.α-氨基酸酯酰基转移酶具有良好的酸碱耐受性,催化效率高的优良特性,在工业生产中具有较好的应用潜力.

目的:基于磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B/过氧化物酶体增殖物激活受体α/肉毒碱棕榈酰基转移酶-1(PI3K/Akt/PPARα/CPT-1)信号通路探讨桑叶水提物对2型糖尿病(T2DM)大鼠肝脏糖脂代谢紊乱的作用及其机制.方法:高脂喂养联合腹腔注射链脲佐菌素(STZ)方法制备T2DM模型,按血糖、体质量将造模成功大鼠随机分为模型组、二甲双胍(0.2 g·kg-1)组和桑叶水提物(含生药4.0 g·kg-1)组,连续给药8周,每周相同时间测定空腹血糖.苏木素-伊红(HE)染色、油红O染色观察肝脏组织形态学和脂肪变化;生化分析法测定血清总胆固醇(TC)、甘油三酯(TG)、低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)、高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)、丙氨酸氨基转移酶(ALT)和天冬氨基酸氨基转移酶(AST)水平;蛋白免疫印迹法(Western blot)检测肝脏磷酸化磷脂酰肌醇3-激酶(p-PI3K)、PI3K、磷酸化蛋白激酶B(p-Akt)、Akt、PPAR-α、CPT-1蛋白表达.结果:给药8周后,与正常组比较,模型组大鼠血糖显著升高(P＜0.01);与模型组比较,桑叶水提物组大鼠血糖显著降低(P＜0.01).HE染色显示,正常组大鼠肝组织结构完整,肝细胞以中央静脉为中心呈放射状排列;模型组大鼠肝细胞损伤明显;与模型组比较,桑叶水提物组大鼠空泡变性程度显著降低,未见小胆管增生等病变.油红O染色显示,正常组大鼠肝细胞无明显脂肪变性、坏死,肝细胞几乎无脂滴;模型组大鼠肝内脂滴较正常组明显增加;桑叶给药可明显减少大鼠肝脏脂滴.模型组大鼠TC、TG、LDL-C、AST、ALT水平较正常组显著升高(P＜0.01);桑叶水提物组大鼠TC、TG、LDL-C、AST、ALT水平较模型组明显降低(P＜0.05,P＜0.01).Western blot结果显示,与正常组比较,模型组大鼠p-PI3K/PI3K、p-Akt/Akt、PPARα和CPT-1的蛋白表达显著降低(P＜0.01);与模型组比较,桑叶水提物能明显增加p-PI3K/PI3K、p-Akt/Akt、PPARα和CPT-1的蛋白表达(P＜0.05,P＜0.01).结论:桑叶水提物可改善T2DM大鼠肝脏糖代谢紊乱,降糖机制可能与调控PI3K/Akt/PPAR-α/CPT-1信号通路有关.

来源于鞘氨醇杆菌(Sphingobacterium siyangensis)中的α-氨基酸酯酰基转移酶(α-amino acid ester acyltransferase,SAET),是目前发现的丙谷二肽催化合成能力最高的酶之一,能够以非保护的L-丙氨酸甲酯盐酸盐、L-谷氨酰胺合成L-丙氨酰-L-谷氨酰胺[即丙谷二肽(L-alanyl-L-glutamine,Ala-Gln)].为了解决其在催化过程中的稳定问题,本研究在水相体系中采用"一步法"快速制备固定化细胞(SAET@ZIF-8),在构筑金属有机沸石咪唑骨架结构(ZIF-8)的同时,将表达有SAET的大肠杆菌(Escherichia coli)包裹在其内部空间中.在此基础上,对其结构、催化活性和重复使用性及储存稳定性等催化性能进行探究.结果表明,通过该方法制备的SAET@ZIF-8纳米颗粒与文献报道的ZIF-8材料的形貌基本相同,细胞的引入没有明显改变ZIF-8的形貌.重复使用7次后,SAET@ZIF-8仍能保持67％左右的初始酶活;室温下放置4 d时,固定化酶还保留有50％左右的初始酶活,表明SAET@ZIF-8具有较好的重复使用及储存稳定性.将SAET@ZIF-8用于丙谷二肽的催化实验中,当反应30 min后丙谷二肽的浓度达到62.83 mmol/L(13.65 g/L),时空产率达到0.455g/(L-min),相对于谷氨酰胺的转化率为62.83％.以上结果表明,基于金属有机沸石咪唑骨架的固定化细胞是一种高效制备丙谷二肽的方法策略.