糖生物学论文 糖基转移酶与糖基转移酶抑制剂
糖基转移酶与糖基转移酶抑制剂
摘要：糖基转移酶在生物体内催化活化的糖连接到不同的受体分子，如蛋白、核酸、寡糖、脂和小分子上，糖基化的产物具有很多生物学功能。其是糖蛋白、糖脂中糖链生物合成的关键酶之一。与此同时，对糖基化抑制剂的研究也是必要的。两者在治疗一些因为糖基转移酶非正常表达引起的疾病有很大作用。
关键词：糖基转移酶；糖基化；糖基化抑制剂
前言：糖基转移酶是广泛存在于内质网和高尔基体内的一大类酶，参与体内重要生物活性物质如糖蛋白和糖脂中糖链的合成，其作用是把相应的活性供体(通常是二磷酸核苷NDP-糖)的单糖部分转移至糖、蛋白质、脂类和核酸等，完成后者的糖基化加工，实现其生物学功能。因此糖基转移酶的表达和活性的变化与许多疾病联系在一起，并可作为某些疾病的诊断标志，如α-1,3-半乳糖基转移酶活性在体内的再现会引发自身免疫反应，导致类风湿，并在器官异体移植中引起排斥反应；N-乙酰氨基葡萄糖基转移酶、岩藻糖基转移酶等在成熟细胞中活性的明显升高被视为肿瘤发生的重要标志，并且被认为是肿瘤迁移恶化的重要原因。因此设计合成糖基转移酶抑制剂，对于寻找抗肿瘤、抗免疫系统等新药研究有重要意义。
1 糖基转移酶的存在
糖蛋白是通过蛋白质的糖基化组装实现的，而糖基化过程则通过多种糖基转移酶完成——在肽链合成的同时或合成后，在糖基转移酶的催化下，糖链被连接到肽链的特定糖基化位点上。糖基转移酶具有高度的底物专一性，即同时对糖基的供体和受体具有专一性。对糖基转移酶进行研究，是糖基化研究的第1步。目前已对多种糖基转移酶的结构以及编码它们的基因研究清楚,并认为糖链的合成没有特定的模板，而是通过糖基转移酶将糖基由其供体转移到受体上。糖链可以认为是基因的次级产物,一个基因编码一个糖基转移酶,一个糖基转移酶专一地催化一个糖苷键的合成；这样一条糖链的合成就需要一个多酶系统,也就对应了一个基因组。下文简要介绍几类重要的糖基转移酶。
1.1 N-乙酰氨基葡萄糖转移酶(N-acetylglucosa-minyl-transferase,Gnt)
糖蛋白中糖链通过还原端的N-乙酰氨基葡萄糖以β-1,4糖苷键与蛋白质肽链上Asn-XXX-Ser/Thr序列(XXX为除脯氨酸以外的氨基酸)中Asn残基上的氨基(-NH2)相连，被称为N-糖链。真核细胞中N-糖链的合成途径高度保守，其第1步合成由GnT完成。1999年, Strasser等依据动物GnT保守区序列设计简并引物，从烟草文库中分离到编码GnT的基因GnTI，这也是植物中第1个被鉴定的GnT基因。随后利用同样的方法从拟南芥、马铃薯中分离和鉴定出一系列GnT基因, 这些基因与动物GnT基因均有较高的序列相似性。后续研究发现
GnTI定位于植物的内质网和高尔基体，而减弱了GnTI活力的植株并不对其下游的其它糖基转移酶活力构成影响，说明植物体内具有GnTI的功能类似物。
不同的糖基转移酶所催化的糖基转移反应
1.2 多肽N—乙酰氨基半乳糖转移酶（polypeptide-N-acetylgalactos aminyltrase,ppGalNAc）
O-连接糖链有多种形式，在动物中研究最深入的是O-乙酰氨基半乳糖(O-GalNAc)连接糖链，该糖链通过还原端的N-乙酰氨基半乳糖(GalNAc)以β-1,4糖苷键与蛋白质肽链上Ser 或Thr的氧原子连接。ppGalNAc催化O-GalNAc连接糖链合成的第1步，将UDP-GalNAc上的GalNAc基团转移至多肽链上特定序列中的Ser或Thr的羟基上，从而合成GalNAc-O-Ser/Thr 糖蛋白片段。但植物中与O-GalNAc连接糖链相关的研究十分罕见，仅有2篇报道：1999年Kishimoto等人报道水稻的谷蛋白中含有O-GalNAc连接糖链；最近Kilcoyne等(2009)发现在醇溶的水稻蛋白中也存在O-GalNAc连接的糖蛋白，但尚未鉴定出此蛋白质。目前研究者尚未得到植物中的任何ppGalNAc基因，这也将是今后开展植物糖生物学研究的一个较好切入点。
1.3 O-乙酰氨基葡萄糖糖基转移酶(O-GlcNAc transferase，OGT)
与前述2种糖基化多发生在内质网和高尔基体不同，近年来在细胞核和细胞质中发现存在另一种O连接N-乙酰氨基葡萄糖糖基化(O-GlcNAc)过程。O-GlcNAc糖基化修饰在细胞内分布广泛，指通过OGT将单个N-GlcNAc添加到蛋白质的Ser或Thr残基上。这种作用与蛋白磷酸化作用类似，O-GlcNAc修饰很可能通过改变蛋白的细微结构或形成空间位阻从而抑制该肽链临近位置的磷酸化，从而共同参与转录调控、信号转导等生命活动。这种被称作“阴阳调控”的关系在全细胞水平和特定蛋白的特定位点上都已得到验证。
2.糖基化
糖基化是蛋白质的一种重要的翻译后修饰。根据糖链和肽链的连接方式的不同,蛋白质
的糖基化可分为N-糖基化和O-糖基化。
N-糖基化是通过糖链的还原端的N-乙酰氨基葡萄糖(Glc-NAc)和肽链中某些Asn侧链酰氨基上的氮原子相连。能接有糖链的Asn必须处于Asn-X-Ser/Thr3残基构成的基序(motif)中,其中X可为除Pro的任意的氨基酸残基。
O-糖基化的结构比N-糖基化简单,一般糖链较短,但是种类比N-糖基化多得多。肽链中可以糖基化的主要是Ser和Thr,此外还有酪氨酸、羟赖氨酸和羟脯氨酸,连接的位点是这些残基侧链上的羟基氧原子。
2.1 蛋白质糖基化过程
蛋白质分子表面的糖链可对蛋白质分子的结构产生深远的影响，由此衍生了一种所谓的蛋白质糖基化工程，其是通过对蛋白质表面的糖链进行改造,从而改良蛋白质性质的一种技术。常用的对糖链进行改造的方法有：(1)通过定点突变技术增加或减少蛋白质的糖基化位点,从而增加或减少蛋白质表面的糖链。(2)在体外通过化学或酶法[对糖链进行修饰。(3)细胞内由一系列糖苷酶和糖基转移酶组装成糖基化途径(glycosy lation pathway)来催化蛋白质的糖基化。通过基因工程手段改变宿主细胞内糖基化途径中糖苷酶和糖基转移酶的表达，即可改变在该系统中表达的糖蛋白的糖基化形式。目前已通过该方式对酿酒酵母、巴斯德毕赤酵母、昆虫细胞、CHO细胞及转基因植物等多个表达系统进行了糖基化工程的改造。
(4)研究表明，糖基化还受到细胞培养条件的影响。可通过改变细胞培养过程中培养基的糖分、激素及氨离子浓度等条件来改变蛋白质的糖基化。
3.糖基化抑制剂
目前糖基转移酶抑制剂的设计主要是基于其典型的糖基化反应过渡态结构(图1)，两种过渡态模式，一种是构型翻转模式，一种是构型保持模式来进行的, 该反应过渡态包含四个部分(糖供体、受体、金属离子Mn2＋、核苷)共同作用的复杂体系。此外，由于糖基转移酶的特
异性和多样性，以及酶的立体结构和催化机制仍不十分明确，大大增加了酶抑制剂设计合
成的难度。尽管如此，近年来糖基转移酶抑制剂的研究取得了显著进展，有些抑制剂的活性达到nmol/L级。下文就现有的几类抑制剂，每类选取一种抑制剂进行叙述。
3.1 亚氨基糖衍生物
亚氨基糖(Iminosugar)是一类糖环上氧原子被氮取代的糖类衍生物，又称为氮杂糖(Azasugar)，由于该类化合物与单糖结构相似，且在体内更易质子化形成阳离子中间体，与酶活性中心的酸负离子结合，组成稳定的过渡态，从而表现出强的糖苷酶抑制活性。而糖基转移酶与糖苷酶有类似的反应过渡态(作用机制)，因此亚氨基糖作为糖基转移酶抑制剂的研究较多，已有多篇综述报道，图2列出了部分活性较高的亚氨基糖。化合物1是一类结构简单但活性很高的选择性α-半乳糖基转移酶抑制剂，而化合物2～4具有很好的选择性岩藻糖基转移酶抑制活性。化合物4在2 μmol/L的GDP(鸟嘌呤核苷-5'-二磷酸二钠)的参与下，表现出更强的协同抑制效果。真核细胞内部通常含有μmol级的GDP，在使用亚氨基糖作为岩藻糖基转移酶抑制剂的体内测试时，也能观察到协同抑制作用。这表明GDP与亚氨基糖可能在酶活性中心形成了复合体共同参与酶反应过程[25]。
2005年, Behr等在寻找抗真菌药物的研究中发现多羟基吡咯化合物5 (6-deoxy-homo DMDP)对啤酒酵母的几丁质合成酶(该酶催化N-乙酰基-D-氨基葡萄糖聚合形成几丁质，其抑制剂可用于抗真菌药物的开发)有很强的抑制作用，进而考察了其异构体
6的活性，并在该类化合物的结构基础上合成了两类化合物，以探讨其几丁质合成酶抑制活性和构效关系。结果显示，两类化合物的抑制活性(表1)较化合物5的要低，其原因可能是由于化合物结构或构型的改变，使其不能更好的被酶识别。
3.2 碳糖苷衍生物
碳苷(C-glycosides)是糖环异头碳直接与碳原子相连接的糖苷衍生物，由于其对酸和酶催化水解的卓越稳定性，自20世纪70年代初，引起糖化学家和生物有机化学家的浓厚兴趣，广泛用作糖苷酶、糖基转移酶抑制剂和糖类药物设计合成的先导化合物。
3.2.1 半乳糖基转移酶抑制剂
半乳糖基转移酶催化UDP(尿嘧啶核苷-5'-二磷酸钠)-半乳糖上的半乳糖基连接到N-乙酰氨基葡萄糖3位或4位羟基上。由于半乳糖基转移酶催化许多重要的细胞表面的低聚糖如血型抗原和肿瘤、免疫过程涉及到的E-selectin凝集素Sialy Lewis X等的生物合成而受到广泛关注，其抑制剂可用于治疗器官移植排异等免疫系统疾病。Vidal等[29]根据酶催化反应过渡态特点，设计合成了碳苷化合物17，化合物对β-1,4-半乳糖基转移酶很好的抑制活性(IC50＝40 μmol/L)，与酶天然底物UDP-半乳糖(Km＝51 μmol/L) (Km为米氏常数)相当。化合物18没有抑制活性说明核苷部分对保证抑制剂活性是必须的。分别以岩藻糖基和2-N-乙酰氨基葡萄糖基代替17中的半乳糖基得到的化合物19和20，对岩藻糖基转移酶(Fut3)和N-乙酰氨基葡萄糖基转移酶(LgtA)的抑制活性却并不高，分别为IC50＝2 mmol/L和IC50＝3.5 mmol/L(相应天然底物的Km值分别为43和540 μmol/L)。
3.3氧糖苷衍生物
3.3.1 岩藻糖基转移酶抑制剂
研究表明2位N-乙酰氨基乳糖是大多数糖基转移酶的受体底物，而其2'和6位羟基在许多酶识别过程中并不必要，但有可能与酶活性结合部位以外的其它部位作用，所以在这两个位置进行结构修饰有可能获得活性更高的化合物，以作为低聚糖生物合成及代谢过程中的选择性抑制剂. Galan等合成了乙酰氨基乳糖类似物50～62，作为受体底物探讨2'和6位不同取代基对不同的糖基转移酶(人重组α-1,3-岩藻糖基转移酶VI和鼠肝重组α-2,6-唾液酸基转移酶)的活性影响。结果表明，电子效应可能比立体效应更能影响酶活性，而6位游离的氨基以及2'和6位的甲基取代会导致酶活性降低。化合物63[48]是N-乙酰氨基乳糖的2'差向异构体，作为底物它不能被α-2,3-, α-2,6-唾液酸基转移酶和α-1,3-岩藻糖基转移酶III，IV，V 和VI识别，但可以选择性的抑制α-1,3-岩藻糖基转移酶Ⅵ的活性(Ki＝0.475 mmol/L)。这
是第一个对不同的岩藻糖基转移酶有选择性抑制效果的低聚糖化合物，这表明，酶活性中心结构上的区别可能是决定抑制剂选择性的重要原因。Von Ahsen等通过改进的小型高通量筛选的方法(miniaturized high-throughput screening assay)，对798131个化合物进行了活性筛选，以期发现高效的岩藻糖基转移酶VII (FucTVII)的抑制剂。结果表明，与该酶特异性受体底物结构极为类似的三糖化合物表现出良好的抑制活性, 其中化合物64 的抑制活性最高，IC50＝10 μmol/L。
3.4 非糖基供体过渡态类似物
3.4.1 岩藻糖基转移酶抑制剂
一些新的合成手段，如点击化学(click chemistry)也应用在糖基转移酶抑制剂的合成上，其中最成功的例子当属Wong等利用该方法合成的化合物98，它对α-1,3-岩藻糖基转移酶有很好的选择性抑制活性，个别达到nmol/L级，而相对半乳糖基转移酶，浓度在600μmol/L时没有活性。酶活性中心部位以外的额外结合力，如疏水作用力，可能是提高抑制剂活性的重要原因。最近，Sun等[60]获得了来源于微生物Helicobacter pylori的α-1,3-岩藻糖基转移酶(FucT)的晶体结构，推测酶反应过程中,GDP与酶的结合力高于岩藻糖与酶的结合，因此保留GDP部分，以其氨基衍生物与80个结构各异的羧酸以酰胺键连接，合成了过渡态类似物99(Eq.1)，化合物未经纯化，直接测试了对H.pylori FucT的抑制活性。结果表明，所有化合物具有较高的抑制活性。Ki在10～100μmol?L－1之间。他们还测试了化合物98对该酶的抑制活性，Ki＝0.59μmol?L－1。
3.5 其它
以连有荧光基团的供体为探针，运用高通量筛选技术可以获得多个不同结构特点的糖基转移酶抑制剂。Hu等针对核苷二磷酸糖基转移酶(MurG，负责将UDP-GlcNAc的N-乙酰氨基葡萄糖转移至类脂以合成胞壁质，以荧光探针化合物F1为供体，对组合化学合成的近64000个化合物进行了高通量筛选。结果表明，含4种核心杂环结构的化合物对MurG都有较高的抑制活性。Gross等运用类似的探针F1及其衍生物，对O-GlcNAc转移酶(OGT, 负责将UDP-GlcNAc的N-乙酰氨基葡萄糖转移至特定的丝氨酸和苏氨酸残基上)抑制剂进行了高通量筛选，活性较好的抑制剂母体结构与上述结构相似。
4.前景展望
近年来，随着糖生物学研究的发展，人们对糖链及糖基转移酶在不同生理及病理过程中作用的认识在逐渐深入，糖基转移酶抑制剂的研究也取得了显著进展。尽管由于糖基转移酶的专
一性、多样性，以及酶立体结构信息的缺乏，增加了抑制剂设计和构效关系分析的难度，然而，多数研究结果表明，基于糖基转移酶反应过渡态结构设计的酶抑制剂具有较好的活性。这些对于寻找新的抗肿瘤、抗免疫系统疾病等药物，以及深入研究糖基转移酶的结构与功能，尤其是其对一些重大生理病理过程如细胞粘附、迁移、增殖、肿瘤发生发展以及免疫系统疾病发生等的作用机理的进一步认识，具有重要的科学意义。前景不容忽视！！！
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糖基转移酶的研究概述
糖基转移酶的研究概述 邓传怀 （河北大学生命科学学院２０１２生物技术中国保定０７１０００） 摘要糖基转移酶在生物体内催化活化的糖连接到不同的受体分子，如蛋白、核酸、寡糖、脂上，糖基化的产物具有很多生物学功能并具有高度的底物专一性。本文综述了糖基转移酶的种类、功能、特性及其在组合生物合成中的应用与研究前景。 关键词糖基转移酶结构功能应用 Outline about research of glycosyltransferases Deng Chuanhuai ( College of Life Sciences , Biotechnology 2012, Hebei University , Baoding ) Abstract Glycosyltransferase catalyzing the biosynthesis of the sugar attached to different activated receptor molecules, such as proteins, nucleic acids, oligosaccharides, the lipid glycosylation product has many biological functions with a high degree of substrate specificity[1]. In glycosylation project, carried out by enzymatic protein glycosylation and important means of natural glycosylated glycoproteins to study the structure and function of glycoproteins[2].This article provides anoverview of the categories, functions, characteristics of Gtfs, their app lications in combinatorial biosynthesis, and the p rospects for research. Key Words Glycosyltransferase Structure and Function Application 糖基转移酶是广泛存在于内质网和高尔基体内的一大类酶类[3]，参与体内重要的活性物质如糖蛋白和糖脂中糖链的合成。其作用是把相应的活性供体(通常是二磷酸核苷NDP-糖)
α-葡萄糖苷酶(α-Glucosidase)使用说明
α-葡萄糖苷酶(α-Glucosidase)使用说明 货号：G8820 规格：1g/5g 级别：BR 其他名称：α-D-葡萄糖苷酶;α-葡糖苷酶 CAS号：9001-42-7 提取来源：黑曲霉 产品简介： α-葡萄糖苷酶（α-Glucosidase，EC 3.2.1.20）又被称为α-葡萄糖苷水解酶或葡萄糖基转移酶（GTase），是一种α-D-葡萄糖苷酶。它可以从低聚糖类底物的非还原末端切开α-1,4-糖苷键释放出葡萄糖，或将游离的葡萄糖残基转移到另一糖类底物形成α-1,6-糖苷键，从而得到非发酵性的低聚糖。α-葡萄糖苷酶来源广泛，在人体糖原的降解和动植物、微生物的糖类代谢方面具有重要的生理功能。α-葡萄糖苷酶广泛应用于食品和发酵工业、化学工业以及医学应用等行业。 酶活定义： 每小时产生1μg葡萄糖所需的酶量定义为一个α-葡萄糖苷酶活力单位。 酶活检测方法：参见QB2525-2001。 产品特性： 酶活力：300000U/g 最适作用温度：50℃，合适的作用温度：50-55℃。 最适作用pH：5.0，合适的作用pH：4.8-5.4。
外观：淡白色粉末或淡黄色液体，分子量约为68.5KD，无臭无味，溶于水，不溶于乙醚和乙醇。 用途： 生化研究。能水解葡萄糖苷(Glucoside)成葡萄糖和其他组成物质，是一种具有生物催化剂功能的蛋白质。本产品的建议添加量为800U/g干物质，根据实际情况改变添加量。 抑制剂： 铜、钛、钴等金属离子对本品有一定的影响。铅、铝、锌等金属离子对本品有较强的抑制作用。 贮存： 建议密封储藏于干燥、低温的环境中（≤25℃），最好在冷藏条件下（4-8℃）储藏。25℃以下，液体可以储存3个月，保质期内酶活不会降低于产品标示的活力；4℃以下，可较长时间储存。
鼠李糖脂资料
表面活性剂综述 皂素（saponin) 烷基多苷（Alkyl polyglucosides） 表面活性剂： 表面活性剂是一类集亲水基和憎水基于一体，可显著降低溶剂的表面张力或液一液界面张力的一类化合物。其分子结构一般包括长链疏水基团和亲水性离子基团或极性基团两个部分。通常，表面活性剂分子的两个部分的基团是不对称的。此种结构上的两亲特点，决定了表面活性剂的许多物理化学性质，是产生表面活性的内在原因。 不仅具有很高的活性，即在水中加入很少量就能使水的表面张力大幅度地降低，而且还具有独特的渗透;润湿和反润湿(防水、防油);乳化和破乳:发泡和消泡;洗涤、分散与絮凝，抗静电，润滑和加溶等应用性能。从广义上讲，可将表面活性剂称为这样一类物质即在加入很少量时就能明显改变体系的界面性质和状态的物质。 表面活性剂的化学结构特点： 表面活性剂是由性质不同的两部份组成。一部份是由疏水亲油的碳氢链组成的非极性基团，另一部份为亲水疏油的极性基。这两部份分别处于表面活性剂分子的两端，为不对称结构。因此表面活性剂分子结构的特性是一种既亲油又亲水的两亲分子。它不仅能防止油水相排斥，而且具有把两相连接起来的功能。 表面活性剂的分类：
按表面活性剂有水溶液中能否解离，分为离子型与非离子型表面活性剂。而离子型表面活性剂又按产生电荷的性质分为阴离子、阳离子型和两性离子型; 按表面活性剂在水和油中的溶解性可分为水溶性和油溶性表面活性剂;前者占多数，但后者日益重要，只是其品种不多。 按分子量分类，可将分子量大于104者称为高分子表面活性剂，在103一104称为中分子量表面活性剂及分子量大于102一103者称为低分子量表面活性剂。 还有按表面活性剂的功能来进行分类的。有表面张力降低剂、渗透剂、润湿剂、乳化剂、增溶剂、消泡剂等。 表面活性剂的性质： 表面活性剂的两亲特性使其能定向地吸附于两相界面上，亲水基一端朝向水相，疏水基一端朝向油相，从而降低了水溶液的表面张力或油水界面张力。表面活性剂在界面上吸附越多，界面张力降低得越多。表面活性剂在溶液表面的吸附量随溶液浓度增大而增多，当表面活性剂浓度达到或超过某一数值后，表面吸附量不再增加。此时溶液中的表面活性剂分子会从单体缔合为胶态聚集物，即形成胶束。胶束内部是由表面活性剂憎水基形成的疏水性内核;胶束外部是由亲水基组成的外壳。表面活性剂在溶液中形成胶束时的浓度称为临界胶束浓度(Critical micellar concenrtation，CMC)。CMC可作为表面活性剂的表面活性的一个量度。CMC越小，则表示此种表面活性剂形成胶团所需浓度越低，因而，改变表/界面性质，起到乳化、增溶等作用所需的浓度也就越低。表面活性剂在固一液界面上的吸附作用，如土壤一水或故态有机物一水界面，同样可降低固一液界面张力，促进有机污染物分子脱离固体表面。 当表面活性剂达到一定浓度后，活性剂分子形成球状、层状或棒状的聚集体，它们的亲油基团彼此靠在一起，而亲水基团向外伸向水相，这样的聚集体叫做胶束。能够形成胶束的最低表面活性剂浓度叫做临界胶束浓度，简称cMc。 表面活性剂的水溶液当表面活性剂浓度超过临界胶束浓度(CMC)时，能使不溶或微溶于水的有机化合物的溶解度显著提高的现象称之为表面活性剂的增溶作用。 水溶液中表面活性剂的存在能使不溶或微溶于水的有机化合物的溶解度显著增加，此即表面活性剂的增溶作用。 增溶作用为一胶团现象，与表面活性剂在溶液中形成胶团有密切关系。胶束具有疏水性的微环境，对有机物的增溶作用显著，可大大提高憎水性有机物在水相的表观溶解度。表面活性剂的增溶作用与表面活性剂的结构、被增溶物的结构密切相关。另外，溶液中所存在的有机添加物和无机盐以及温度等环境因素也会对增溶作用具有明显影响。表面活性剂对难溶性有机污染物的增溶作用受表面活性剂的种类和浓度、胶束的结构、有机物的性质、表面活性剂的HLB值、无机电解质、环境温度、共存有机物等因素的影响。 增溶作用的特点: 1)只有在表面活性剂浓度高于CMC时增溶作用才明显表现出来，也就是微溶物溶解度的增加是由于胶团的形成，表面活性剂浓度越大(>CMC)，胶团形成的越多，微溶物也就溶解得越多。 2)增溶作用不同于水溶助长作用。水溶助长作用是使用混合溶剂来增大溶解度，以苯为例，大量乙醇(或乙酸)的加入会使苯在水中的溶解度大大增加，这称之为水溶助长作用。其原因在于:相当大量的乙醇(或乙酸)的加入大大改变了溶剂的性质，而在增溶作用中，表面活性剂的用量相当少，溶剂性质也无明显变化。
糖生物学_植物糖基转移酶研究进展
期末考核 课程：Glycobiology 植物糖基转移酶研究进展 ：*** 学号：*** 班级：*** 时间：****
植物糖基转移酶研究进展 摘要:糖基转移酶一类是能够催化糖基从激活的供体转移到特定的受体分子上的一类酶，在生物体中普遍存在并形成了超基因家族。糖基转移酶广泛参与植物生命活动的各种生物学过程。本文综述了近年来的研究报道，综述了糖基转移酶的分类、分离鉴定方法及在生物学功能方面的研究进展，期望为相关研究工作提供参考。 关键词:植物糖基转移酶，分类，分离鉴定，生物学功能 糖基转移酶（Glycosyltransferases，GT，EC 2.4.x.y）是一类催化糖基转移的酶，通过产生糖苷键将供体糖分子或相关基团转移至特异的受体上。糖基转移酶几乎存在于所有的生物体中，其所催化的糖基化反应是最重要的生物学反应之一，直接参与二糖、单糖苷、聚糖苷等的生物合成。糖基供体分子包括双糖、多糖、1-磷酸糖、尿苷二磷酸葡萄糖醛酸，植物中最常见的供体为UDP-Glc。受体可以是糖类、脂类、蛋白质、抗生素和核酸。糖基转移酶催化供体-受体形成α、β两种糖苷键，产物为多糖、糖蛋白、糖脂以及糖苷化合物等。全基因组测序发现真核生物中约1%的基因编码糖基转酶。 1糖基转移酶的分类 目前，对糖基转移酶的分类主要根据Campbell等提出的GT Family 分类系统（数据收录在CAZy数据库中）。糖基转移酶作为高度分歧的多源基因家族，根据蛋白氨基酸序列的一致性、催化特性以及保守序列对其进行分类。因此，一特定的糖基转移酶既可以通过生物化学的方法鉴定其底物，也可以通过生物信息学方法研究其与已知酶基因或酶蛋白氨基酸序列的同源性对其进行分类。目前，依据这种分类方法，糖基转移酶被分为94个家族。根据其的折叠方式可将绝大多数酶分为两个超家族，GT-A超家族和GT-B超家族（图1）。根据催化反应机制、产物的立体化学异构性，在这两个超家族中糖基转移酶又分为反向型和保留型两大类（图2）。 GT-A型折叠的空间结构有两个紧密相连的β/α/β类Rossmann折叠区域。GT-A家族成员需要一个D-X-D基序用来结合二价金金属离子（多为Mn2+），这有助于UDP-糖供体的PPi在酶活性位点上的固定，对于催化反应是不可或缺的。GT-A难以识别UDP-糖供体以外的供体，所以受体的多样性较低。GT-B型折叠的空间含有两个正对的β/α/β类Rossmann折叠区域，连接方式灵活。GT-B成员无需二价金属离子维持活性，这是GT-B与GT-A家族成员的一个显著区别。此外，通过结构分析和PSI-BLAST发现了由跨膜GT组成GT-C超家族，其折叠方式全为反向型，活性位点位于长环部，一般含有8-13个跨膜螺旋。
糖生物学研究进展
糖生物学研究进展 张文辉 （单位：航天医学工程研究所 学号：w24013 E-mail：pangzizhang503@https://www.360docs.net/doc/3817180214.html,）摘要：本文主要介绍了糖化学和生物学相结合产生的新学科－糖生物学的概况，主要研究内容、特点及在医学领域中研究动向。 关键词：糖生物学，研究内容，动向。 糖生物学是糖的化学和生物学研究相结合而产生的一门新兴学科,主要研究糖缀合物糖链的结构生物合成和生物学功能,其研究领域包括糖化学、糖链生物合成、糖链在复杂生物系统中的功能和糖链操作技术.糖生物学一经提出,便得到了科学界的广泛认同,并在西方发达国家受到高度重视,在即将到来的后基因组学时代,糖生物学研究更是揭示生命本质所不可缺少的重要方面.已知糖链在细胞内可修饰调控蛋白质、脂类的结构与功能,在细胞外环境参与免疫应答、感染和癌症等过程中的细胞识别但对其作用机制还不完全清楚.近10年来,随着分析技术的进步和分子生物学的发展,糖的研究也取得的了巨大进展,糖生物学研究正成为生命科学研究中又一新的前沿和热点. 糖生物学研究内容： 糖生物学以生物大分子的组成部分糖链为研究对象,研究它作为信息分子在多细胞生物高层次生命活动中的功能,主要包括糖链的结构和功能两个方面的内容。糖链的结构具有惊人的多样性、复杂性和微观不均一性,其一级结构的内容不仅包括各糖基的排列顺序,还包括各糖基的环化形式、各糖基本身异头体的构 型、各糖基间的连接方式以及分支结构的位点和分支糖链的结构。6种单糖形成带分支的六糖有1012异构体。糖链结构的复杂性给糖链的研究带来了很大的困难,同时也使它能携带巨大的生物信息。实际上,糖链的种间特异性、组织特异性以及发育特异性都很强,并且都来源于糖基转移酶不同时间和不同空间的表达。因此,糖基转移酶的研究已成为了当前糖生物学的研究重点。糖复合物中糖链的功能多种多样,如从空间上调节糖复合物的整体结构,保护多肽链不被蛋白酶水解,防止与抗体识别等。近年来的研究表明:糖链作为信息分子涉及多细胞生命的全部空间和时间过程,如精卵识别、组织器官形态形成、老化、癌变等,在血液和淋巴循环中,起着动态的更为灵敏的信号识别和调控作用,涉及到多种严重疾病的发生过程,如炎症和自身免疫病等。关于糖链的生物学作用,有如下一般规则:1)很难预知某一特定的糖链的功能和对生物体的重要性;2)同一寡糖序列在生物体的不同部位和不同的个体发育阶段有不同的功能;3)较为专一的生物作用通常是通过不寻常的序列或常见序列的不寻常表达或修饰来介导的,而这些特殊的糖链也常是毒素和病原体的识别目标。归根结底,糖链的共同特点是介导专一的“识别”和“调控”生物学的过程,因此对糖链的生物学作用也只能逐个地分别研究。当前,糖生物学研究得最多的仍然是糖蛋白。在糖蛋白中,糖链对蛋白质的功能起修饰作用,它通过影响蛋白质的整体构象从而影响由构象决定的所有功能,如蛋白质的正确折叠、细胞内定位、抗原性、细胞-细胞黏附和结合病原体等。在糖脂中人们已经证明了血型的决定物质是糖链,在神经组织及脑中更是存在大量的糖脂,但它们的生理意义至今仍了解得不多。蛋白聚糖主要有维持或抑制细胞生长以及在正常发育和病理条件下结合、贮存及向靶细胞释放生长因子和参与信号转导等作用。细胞表面糖复合物上的糖链是信息功能的承担者,承担着细胞-细胞和细胞-胞外基质的相互作用。[1]
糖生物学论文 糖基转移酶与糖基转移酶抑制剂
糖基转移酶与糖基转移酶抑制剂 摘要：糖基转移酶在生物体内催化活化的糖连接到不同的受体分子，如蛋白、核酸、寡糖、脂和小分子上，糖基化的产物具有很多生物学功能。其是糖蛋白、糖脂中糖链生物合成的关键酶之一。与此同时，对糖基化抑制剂的研究也是必要的。两者在治疗一些因为糖基转移酶非正常表达引起的疾病有很大作用。 关键词：糖基转移酶；糖基化；糖基化抑制剂 前言：糖基转移酶是广泛存在于内质网和高尔基体内的一大类酶，参与体内重要生物活性物质如糖蛋白和糖脂中糖链的合成，其作用是把相应的活性供体(通常是二磷酸核苷NDP-糖)的单糖部分转移至糖、蛋白质、脂类和核酸等，完成后者的糖基化加工，实现其生物学功能。因此糖基转移酶的表达和活性的变化与许多疾病联系在一起，并可作为某些疾病的诊断标志，如α-1,3-半乳糖基转移酶活性在体内的再现会引发自身免疫反应，导致类风湿，并在器官异体移植中引起排斥反应；N-乙酰氨基葡萄糖基转移酶、岩藻糖基转移酶等在成熟细胞中活性的明显升高被视为肿瘤发生的重要标志，并且被认为是肿瘤迁移恶化的重要原因。因此设计合成糖基转移酶抑制剂，对于寻找抗肿瘤、抗免疫系统等新药研究有重要意义。 1 糖基转移酶的存在 糖蛋白是通过蛋白质的糖基化组装实现的，而糖基化过程则通过多种糖基转移酶完成——在肽链合成的同时或合成后，在糖基转移酶的催化下，糖链被连接到肽链的特定糖基化位点上。糖基转移酶具有高度的底物专一性，即同时对糖基的供体和受体具有专一性。对糖基转移酶进行研究，是糖基化研究的第1步。目前已对多种糖基转移酶的结构以及编码它们的基因研究清楚,并认为糖链的合成没有特定的模板，而是通过糖基转移酶将糖基由其供体转移到受体上。糖链可以认为是基因的次级产物,一个基因编码一个糖基转移酶,一个糖基转移酶专一地催化一个糖苷键的合成；这样一条糖链的合成就需要一个多酶系统,也就对应了一个基因组。下文简要介绍几类重要的糖基转移酶。 1.1 N-乙酰氨基葡萄糖转移酶(N-acetylglucosa-minyl-transferase,Gnt) 糖蛋白中糖链通过还原端的N-乙酰氨基葡萄糖以β-1,4糖苷键与蛋白质肽链上Asn-XXX-Ser/Thr序列(XXX为除脯氨酸以外的氨基酸)中Asn残基上的氨基(-NH2)相连，被称为N-糖链。真核细胞中N-糖链的合成途径高度保守，其第1步合成由GnT完成。1999年, Strasser等依据动物GnT保守区序列设计简并引物，从烟草文库中分离到编码GnT的基因GnTI，这也是植物中第1个被鉴定的GnT基因。随后利用同样的方法从拟南芥、马铃薯中分离和鉴定出一系列GnT基因, 这些基因与动物GnT基因均有较高的序列相似性。后续研究发现
综述
海洋藻类碳水化合物活性酶数据库及研究进展1.前言 海洋藻类生产全球约一半的初级产物，其中海洋藻类产生的海藻多糖越来越受关注。海洋中的异养微生物能将大分子的海藻多糖降解成小分子物质。这是地球上最大最快的分解代谢场所，也是碳循环中将光合作用固定的碳返还给大气中的重要途径。而且，海洋也是全球的消化池，海洋表层水（0-100m）中大部分有机物都微生物被利用。这一现象对于海洋健康和海洋气候调节至关重要，但微生物是怎样参与这一转化过程，尤其是在分子水平上并不清楚。例如，海洋基因组和宏基因组库中的基因比陆生植物中的基因表达出多了20%的未知结构和功能的假定蛋白或“孤儿”蛋白。无数与藻类有关的微生物中所含未开发的酶，如有糖苷水解酶（GH）和多糖裂解酶（PL）都参与重要的代谢途径，其特征为海洋碳循环提供新理论依据。 碳水化合物活性酶（Carbohydrate-Active enZymes, CAZy）是一大类很重要的酶，分为糖苷水解酶类、糖基转移酶类、多糖裂解酶类以及糖酯酶类，具有降解、修饰及生成糖苷键的功能。碳水化合物活性酶数据库是由碳水化合物活性酶(CAZymes) 组成，根据在蛋白家族中有共同的前体，目
前分为133个GH家族，33个PL家族。近些年对海藻多糖降解酶研究越来越多。第一个获得三维立体结构的酶是k-卡拉胶酶，该酶是从能利用含卡拉胶培养基的海洋细菌Pseudoalteromonas carrageenovora中分离获得。该酶属于庞大的GH16家族成员，该家族中有陆生酶和海洋酶。目前已鉴定海藻多糖水解酶分别在GH和PL家族中，β-琼胶酶在GH50，GH86，GH118中，i-卡拉胶酶在GH82，α-琼胶酶在GH96，GH117中，海藻酸盐裂解酶在PL7，PL15，PL17中。 随着降解海藻多糖的已知和假定酶愈来愈受关注，弄清酶的特异性、酶识别海藻多糖结构的分子学基础、酶切割海藻多糖糖苷键的生化基础等问题非常重要，有助于理解微生物是如何利用数亿吨海藻多糖，也可预测未来海洋系统的变化。更重要的是，这一研究为产生具有治疗效果的寡糖的提供工具，为利用藻类作为原料进行再生产增加催化剂。 2.海洋藻类降解酶在生物提炼方面的应用 海洋藻类是代替陆生植物最具前景的原料。藻类生长快、不占耕地，而且藻类细胞壁多糖形成凝胶后，比纤维素更易被酶水解。海藻细胞壁含40%多糖，根据海藻类型不同海藻多糖的成分分为琼脂糖、紫菜聚糖、海藻酸盐、石莼多糖等，大部分都能形成水凝胶。最近，从Vibrio splendidus 12B01中获得的降解海藻酸盐酶基因成功导入到大肠杆菌中
常见的细胞凋亡诱导剂和抑制剂
表1 常见的细胞凋亡诱导剂和抑制剂 诱导剂与抑制剂靶细胞诱导剂 激素地塞米松T细胞 细胞因子IL—2 胸腺细胞 TGF—β肝细胞、上皮细胞、慢性B淋巴瘤细胞 IL—10 髓样白血病细胞 IFN—Υ前B细胞、T细胞抗体抗IgM抗体B细胞 抗IgD抗体B细胞 抗HLA—II抗体静止B细胞 超抗原SPE CD4+T细胞 胞内信号分子调节 剂 放线菌酮T细胞 PKC激活剂胸腺细胞 其他DNA拓扑异构酶抑制 剂 白血病细胞放射线淋巴样细胞 抑制剂 细胞因子IL—2 T H1细胞 IL—4 T H2细胞 IL—10 B、T细胞 IFN—ΥT细胞 IL—4 B细胞 黏附分子LFA—1、ICAM—1 B细胞 VLA—4、VCAM—1 B细胞 胞内信号分子调节 剂 PKC激活剂T、B细胞 细胞凋亡（apoptosis）是一种由基因控制的细胞自主死亡方式。1972年，英国教授Kerr首先提出凋亡的概念。近十余年来，细胞凋亡现象引起了广泛重视，有关的研究工作取得重要进展，并成为医学生物学各学科共同关注的极为活跃的研究领域。 细胞凋亡与组织器官的发育、肌体正常生理活动的维持、某些疾病的发生以及细胞恶变等过程均有密切的关系。
1．形态学变化： 细胞凋亡的形态变化大致可分为三个阶段： 1）胞体缩小，与周围细胞失去联系，细胞器变致密，核体积缩小，核仁消失，染色质浓集于核膜内表面下，形成新月形致密小斑块。 2）染色体断裂，核膜与细胞膜均内陷，包裹胞内成分（胞浆、细胞器、碎裂的染色质及核膜）形成“泡”样结构，此为“凋亡小体”。最后，整个细胞均裂解成这种“小体”。 3）凋亡小体被邻近的巨噬细胞、上皮细胞等识别、吞噬、消化。 上述三个阶段维持时间很短，通常在几分钟、十几分钟内即可完成。 2．细胞凋亡的生化改变： 1）胞内Ca2+浓度增高 所有细胞凋亡过程中均出现胞内Ca2+浓度增高，这可能是Ca2+内流所致。 2）内源性核酸内切酶激活 细胞发生凋亡时，由于内源性核酸内切酶被激活，DNA被从核小体连接处水解，形成180—200bp 或其整倍数的片段。 3）生物大分子的合成 凋亡过程的发生一般依赖于新的RNA和蛋白质的合成，如在激素、射线作用下，或由于去除生长因子等所引起的细胞凋亡中，情况均为如此。 常用的检测方法： 1．形态学方法 借助普通光学显微镜、荧光显微镜或透射电镜可对组织切片、切片涂片或细胞悬液进行形态学观察，凋亡细胞在组织中散在分布，表现为核致密浓染、核碎裂等。该方法简便、经济，可定性、定位。但在组织成分及细胞死亡类型复杂的情况下，难以判断结果，也无法定量。 2．电泳法 对凋亡细胞的基因组DNA进行琼脂凝胶电泳，由于存在180—200bp或其整倍数的片段，故电泳结果可见“梯状”（ladder）DNA条带。该法简便，可定性及定量，但无法显示组织细胞形态结构，也不能反映凋亡细胞与周围组织的关系。
(完整word版)蛋白质糖基化类型与点
1.2蛋白质糖基化类型与特点 蛋白质的糖基化是一种最常见的蛋白翻译后修饰,是在糖基转移酶作用下将糖类转移至蛋白质,和蛋白质上特殊的氨基酸残基形成糖苷键的过程。研究表明,70%人类蛋白包含一个或多个糖链,1%的人类基因组参与了糖链的合成和修饰。哺乳动物中蛋白质的糖基化类型可分为三种:N-糖基化、0-糖基化和GPI糖基磷脂酰肌醇锚。大多数糖蛋白质只含有一种糖基化类型,但是有些蛋白多肽同时连有N-糖链、O-糖链或糖氨聚糖。 (l) N-糖基化:糖链通过与蛋白质的天冬氨酸的自由NH 基共价连接,将这种 2 糖基化称为N-糖基化。N-连接的糖链合成起始于内质网(ER),完成于高尔基体。N-糖链合成的第一步是将一个14糖的核心寡聚糖添加到新形成多肽链的特征序列为Asn-X-Ser/Thr(X代表任何一种氨基酸)的天冬酰胺上,天冬酰胺作为糖链受体。核心寡聚糖是由两分子N-乙酰葡萄糖胺、九分子甘露糖和三分子葡萄糖依次组成,第一位N-乙酰葡萄糖胺与ER双脂层膜上的磷酸多萜醇的磷酸基结合,当ER膜上有新多肽合成时,整个糖链一起转移。寡聚糖转移到新生肽以后,在ER 中进一步加工,依次切除三分子葡萄糖和一分子甘露糖。在ER形成的糖蛋白具有相似的糖链,由Cis面进入高尔基体后,在各膜囊之间的转运过程中,原来糖链上的大部分甘露糖被切除,但又由多种糖基转移酶依次加上了不同类型的糖分子,形成了结构各异的寡糖链。血浆等体液中蛋白质多发生N-糖基化,因此N-糖蛋白又称为血浆型糖蛋白。 (2) O-糖基化:糖链与蛋白质的丝氨酸或苏氨酸的自由OH基共价连接。0-糖基化位点没有保守序列,糖链也没有固定的核心结构,组成既可是一个单糖,也可以是巨大的磺酸化多糖,因此与糖基化相比,0-糖基化分析会更加复杂。0-连接的糖基化在高尔基体中进行,通常第一个连接上去的糖单元是N-乙酰半乳糖,连
生物学中常用英文缩写
SSB蛋白：单链结合蛋白 ARS:真核生物DNA的复制子ORC:识别复合物 Tn:转座子 IS：插入序列 AmpR:内酰胺酶 UPE：上游启动子元件 UAS：上游激活序列 snRNPs:与RN相结合的核蛋白SRP:信号识别蛋白 DP:停靠蛋白/SRP受体蛋白NLS：核定位序列 RE：限制性核酸内切酶 SNP:单核苷酸多态性 RDA:cDNA差示分析法 SAGE:基因表达系列分析技术AE：锚定酶 ISH:原位杂交 FISH:荧光原位杂交 RNAi：RNA干扰 RISC:沉默复合物 MALDI-TOF:电离—飞行时间质谱ESI-MS:电喷雾质谱 EMSA:凝胶阻滞试验 RBS：核糖体结合位点 DAG:二酰基甘油 PKC：蛋白激酶C PTK:酪氨酸激酶 HRE:顺式作用元件/激素应答元件SHBS:表面抗原主蛋白 Ig:免疫球蛋白 MHC：组织相容性复合体HLA：白细胞抗原 HGP:人类基因组计划 TCA三羧酸循环 DMSO:二甲亚砜 Ara:阿拉伯糖 Fru:果糖 Gal:半乳糖 Glc:葡糖糖 Lyx:来苏糖 Man:甘露糖 Rha:鼠李糖 Rib:核糖
Xyl:木糖 ECM:细胞外基质 CAM：细胞黏着分子 GAG:糖胺聚糖、粘多糖 HA：透明质酸 CS：硫酸软骨素 KS：硫酸角质素 Hp：肝素 GPC:凝胶渗透层析 HPLC：高效液相色谱 HPAEC-PAD:高效阴离子交换色谱HPGPC:高效凝胶渗透层析GLC：气相色谱 TLC：薄层层析 IR：红外光谱 NMR：核磁共振 FA:脂肪酸 PG：前列腺素 TX:凝血噁烷 TG:三酰甘油 AS:动脉粥样硬化 LDL:低密度脂蛋白 VLDL:极低密度脂蛋白 IDL:中间密度脂蛋白 HDL:高密度脂蛋白 SOD：超氧化物歧化酶 PITC：苯异硫氰酸酯 DTT:二硫苏糖醇 TMS：四甲基硅 DNFB/FDNB:二硝基氟苯 DNS：丹磺酰氯 PA：纤溶酶原激活剂 t-PA：组织型PA ORD：旋光色散 CD：圆二色 FMN：黄素腺嘌呤单核苷酸NAD：烟酰胺腺嘌呤二核苷酸PDB：蛋白质晶体结构数据库SDS:十二烷基硫酸钠 ATC:天冬氨酸转甲酰酶 Hb：血红蛋白 BPG：2,3-二磷酸甘油酸 IgG:免疫球蛋白 Mb：肌红蛋白
糖苷酶及其抑制剂的研究
糖苷酶及其抑制剂的研 究 Document number：PBGCG-0857-BTDO-0089-PTT1998
糖苷酶及其抑制剂的研究 摘要：糖苷酶是生命体正常运转的关键性酶，糖苷酶抑制剂 可抑制糖苷酶的活性，阻断碳水化合物的分解，因此对一些 糖代谢紊乱性疾病如糖尿病、肥胖病等有临床应用价值。本 文研究了糖苷酶中的β－半乳糖苷酶、β－葡萄糖苷酶以及蔗 糖酶的抑制剂。重点研究了β－半乳糖苷酶的分子结构和活性 基团，并从结构出发筛选其抑制剂，发现此酶的抑制剂种类 较少且抑制活性较低。本实验采用混合交叉筛选法筛选了多 种金属离子和氨基酸对β－半乳糖苷酶的抑制作用，同时也筛 选了天然产物和合成化合物。 关键词：糖苷酶β－半乳糖苷酶β－葡萄糖苷酶蔗糖酶抑制剂的筛选混合交叉法 1、前言 糖苷酶和糖基转移酶不仅参与了体内碳水化合物的消化，而且是糖脂、糖蛋白生物合成中寡糖链的修剪酶，它对糖蛋白中寡糖链的形成极为重要；糖链的组成与结构是糖蛋白特异生物功能的识别
部位，因此糖苷酶活性对糖蛋白生物合成有关键作用，而后者又涉 及到免疫反应、神经细胞的分化、肿瘤的转移以及病毒和细菌的感染. 因此, 糖苷酶不仅是生命体正常运转的关键性酶,同时又是许多疾病的相关酶. 与病毒感染、癌症及一系列新陈代谢紊乱性疾病如 糖尿病、肥胖病有关。由于糖苷酶重要的生物学意义，糖苷酶抑制 剂的研究也引起了人们的极大兴趣。 糖苷酶抑制剂即是可抑制糖苷酶的活性，阻断碳水化合物的分解，抑制淀粉、麦芽糖、蔗糖转变成单糖；影响糖脂、糖蛋白生物合成中寡糖链的修剪；所以糖苷酶抑制剂不但对一些糖代谢紊乱性 疾病如糖尿病、肥胖病等有临床应用价值[1] ，而且可作为抗AIDS病毒[2]、抗鼠白血病毒[3]的潜在治疗试剂。 本论文重点研究了糖苷酶中的β－半乳糖苷酶 β－半乳糖苷酶（β－galactosidase）又称β－D－半乳糖苷水解酶，（β－D－galactosid- -e galacto-hydrolase ,EC.3.2.1.23）,商品名为乳糖酶（Lactase），它广泛存在于豆类及其他各种动植物体内和微生物中。它能够催化β－半乳糖苷化合物中的β－半乳糖苷键发生水解，还具有转半乳糖苷的作用。由于它具有糖苷键结构特 异性，可作为乳糖降解和双糖合成催化剂[4,5]，并有水解生物体内储存的多糖和半乳糖残基.引起血型转化等生理功能[6,7]而受到人们广 泛关注，成为生物化学和酶催化化学的重要研究课题。
糖苷酶及抑制剂的深入研究(doc 9页)
糖苷酶及抑制剂的深入研究(doc 9 页) 部门： xxx 时间： xxx 整理范文，仅供参考，可下载自行编辑
糖苷酶及其抑制剂的研究 摘要：糖苷酶是生命体正常运转的关键性酶，糖苷酶抑制剂可抑制糖苷酶的活性，阻断碳水化合物的分解，因此对一些糖代谢紊乱性疾病如糖尿病、肥胖病等有临床应用价值。本文研究了糖苷酶中的β－半乳糖苷酶、β－葡萄糖苷酶以及蔗糖酶的抑制剂。重点研究了β－半乳糖苷酶的分子结构和活性基团，并从结构出发筛选其抑制剂，发现此酶的抑制剂种类较少且抑制活性较低。本实验采用混合交叉筛选法筛选了多种金属离子和氨基酸对β－半乳糖苷酶的抑制作用，同时也筛选了天然产物和合成化合物。 关键词：糖苷酶β－半乳糖苷酶β－葡萄糖苷酶蔗糖酶抑制剂的筛选混合交叉法 1、前言 糖苷酶和糖基转移酶不仅参与了体内碳水化合物的消化，而且是糖脂、糖蛋白生物合成中寡糖链的修剪酶，它对糖蛋白中寡糖链的形成极为重要；糖链的组成与结构是糖蛋白特异生物功能的识别部位，因此糖苷酶
活性对糖蛋白生物合成有关键作用，而后者又涉及到免疫反应、神经细胞的分化、肿瘤的转移以及病毒和细菌的感染. 因此, 糖苷酶不仅是生命体正常运转的关键性酶,同时又是许多疾病的相关酶. 与病毒感染、癌症及一系列新陈代谢紊乱性疾病如糖尿病、肥胖病有关。由于糖苷酶重要的生物学意义，糖苷酶抑制剂的研究也引起了人们的极大兴趣。 糖苷酶抑制剂即是可抑制糖苷酶的活性，阻断碳水化合物的分解，抑制淀粉、麦芽糖、蔗糖转变成单糖；影响糖脂、糖蛋白生物合成中寡糖链的修剪；所以糖苷酶抑制剂不但对一些糖代谢紊乱性疾病如糖尿病、肥胖病等有临床应用价值[1] ，而且可作为抗AIDS病毒[2]、抗鼠白血病毒[3]的潜在治疗试剂。 本论文重点研究了糖苷酶中的β－半乳糖苷酶 β－半乳糖苷酶（β－galactosidase）又称β－D－半乳糖苷水解酶，（β－D－galactosid- -e galacto-hydrolase ,EC.3.2.1.23）,商品名为乳糖酶（Lactase），它广泛存在于豆类及其他各种动植物体内和微生物中。它能够催化β－半乳糖苷化合物中的β－半乳糖苷键发生水解，还具有转半乳糖苷的作用。由于它具有糖苷键结构特异性，可作为乳糖降解和双糖合成催化剂[4,5]，并有水解生物体内储存的多糖和半乳糖残基.引起血型转化等生理功能[6,7]而受到人们广泛关注，成为生物化学和酶催化化学的重要研究课题。 β－半乳糖苷酶的应用有着长远的历史，最初在食品工业中用来降解乳
鼠李糖脂在生态农业中的应用
鼠李糖脂在生态农业中的应用 一、鼠李糖脂简介 1.1 鼠李糖脂的来源 鼠李糖脂通常是由铜绿假单胞菌在一定培养条件下，通过生物发酵的方法产生的具有表面活性的糖脂类产物[1]。1949年，Jarvis和Johnson最早对使用铜绿假单胞菌（Pseudomonas spp.）生产鼠李糖脂进行了报道[2]。目前，人们通常采用假单胞菌（Pseudomonas spp.）发酵生产鼠李糖脂。发酵法的关键是首先筛选出性能优良的高产菌株，然后再进行培养条件的优化来提高产量、降低成本。培养基中的碳源是决定生物表面活性剂产量和结构的重要因素。鼠李糖脂在菌株培养中生产的限制条件是发酵过程中累积的次级代谢产物，这些限制条件不包括碳源，而氮源和磷则会限制鼠李糖脂的生产[3]。鼠李糖脂发酵的关键首先是能筛选或者构建出鼠李糖脂产量高的菌株，然后再对合适的生产菌株的发酵的各种条件进行优化，从而达到高产量低成本的目标。条件优化主要从碳源、氮源、无机盐离子以及pH、温度等方面来进行[4]。 目前主要通过代谢工程和基因工程方法来提高鼠李糖脂产量，这些策略的主要目的是：(a)不使用化学消泡剂获得高浓度的鼠李糖脂；(b)利用可再生资源生产鼠李糖脂，降低生产底物成本；(c)控制生产过程中的其他产物，获得单一的鼠李糖脂而不是混合物；(d)建立鼠李糖脂的非致病性生产菌株；(e)寻常基础材料生物催化鼠李糖脂的生产[5]。实际工业生产中，鼠李糖脂生产条件的优化主要是通过添加脂肪酸、生产菌株随机突变、控制发酵pH值、控制底物摄取量和运用Tween-80及Triton X-100提高鼠李糖脂的产量。之前有研究者将鼠李糖基转移酶复合物I(Rh1AB)在相对较安全的生产宿主恶臭假单胞菌KT2440中异源表达，但是产量提高的很少[6]。可以通过构建工程菌株提高鼠李糖脂产量，之前有研究证明自转运酯酶参与了细胞膜的形成和运动，也参与了脂类的运输，当敲除自转运酯酶基因，鼠李糖脂产量明显降低，由此可知，自转运酯酶也参与了鼠李糖脂的形成，过量表达自转运酯酶EstA[7]和鼠李糖基转移酶复合物I(Rh1AB)提高鼠李糖脂产量[8]。 1.2 鼠李糖脂的结构
糖苷酶及其抑制剂的研究
糖苷酶及其抑制剂的研究 摘要：糖苷酶是生命体正常运转的关键性酶，糖苷酶抑制剂可抑制糖苷酶的活性，阻断碳水化合物的分解，因此对一些糖代谢紊乱性疾病如糖尿病、肥胖病等有临床应用价值。本文研究了糖苷酶中的β－半乳糖苷酶、β－葡萄糖苷酶以及蔗糖酶的抑制剂。重点研究了β－半乳糖苷酶的分子结构和活性基团，并从结构出发筛选其抑制剂，发现此酶的抑制剂种类较少且抑制活性较低。本实验采用混合交叉筛选法筛选了多种金属离子和氨基酸对β－半乳糖苷酶的抑制作用，同时也筛选了天然产物和合成化合物。 关键词：糖苷酶β－半乳糖苷酶β－葡萄糖苷酶蔗糖酶抑制剂的筛选混合交叉法 1、前言 糖苷酶和糖基转移酶不仅参与了体内碳水化合物的消化，而且是糖脂、糖蛋白生物合成中寡糖链的修剪酶，它对糖蛋白中寡糖链的形成极为重要；糖链的组成与结构是糖蛋白特异生物功能的识别部位，
因此糖苷酶活性对糖蛋白生物合成有关键作用，而后者又涉及到免疫反应、神经细胞的分化、肿瘤的转移以及病毒和细菌的感染. 因此, 糖苷酶不仅是生命体正常运转的关键性酶,同时又是许多疾病的相关酶. 与病毒感染、癌症及一系列新陈代谢紊乱性疾病如糖尿病、肥胖病有关。由于糖苷酶重要的生物学意义，糖苷酶抑制剂的研究也引起了人们的极大兴趣。 糖苷酶抑制剂即是可抑制糖苷酶的活性，阻断碳水化合物的分解，抑制淀粉、麦芽糖、蔗糖转变成单糖；影响糖脂、糖蛋白生物合成中寡糖链的修剪；所以糖苷酶抑制剂不但对一些糖代谢紊乱性疾病如糖尿病、肥胖病等有临床应用价值[1] ，而且可作为抗AIDS病毒[2]、抗鼠白血病毒[3]的潜在治疗试剂。 本论文重点研究了糖苷酶中的β－半乳糖苷酶 β－半乳糖苷酶（β－galactosidase）又称β－D－半乳糖苷水解酶，（β－D－galactosid- -e galacto-hydrolase ,EC.3.2.1.23）,商品名为乳糖酶（Lactase），它广泛存在于豆类及其他各种动植物体内和微生物中。它能够催化β－半乳糖苷化合物中的β－半乳糖苷键发生水解，还具有转半乳糖苷的作用。由于它具有糖苷键结构特异性，可作为乳糖降解和双糖合成催化剂[4,5]，并有水解生物体内储存的多糖和半乳糖残基.引起血型转化等生理功能[6,7]而受到人们广泛关注，成为生物化学和酶催化化学的重要研究课题。 β－半乳糖苷酶的应用有着长远的历史，最初在食品工业中用来降解乳糖含量以满足乳糖不适症患者的需要，然而随着生物技术的发
微生物糖苷酶的新型突变酶_硫代糖苷酶的产生及应用
微生物糖苷酶的新型突变酶———硫代糖苷酶的产生及应用 3 卢丽丽 肖 敏33 赵 晗 (山东大学微生物技术国家重点实验室 济南 250100) 摘要:微生物糖苷酶的酸碱功能氨基酸突变酶能催化硫代糖苷的合成,这类酶被称为硫代糖苷酶。目前发展的硫代糖苷酶有β2硫代葡糖苷酶、β2硫代甘露糖苷酶、β2硫代半乳糖苷酶、α2硫代木糖苷酶和α2硫代葡糖苷酶,来源于细菌和古细菌,能合成多种硫代糖苷。最近,硫代糖苷酶被应用于糖蛋白的糖基化修饰,首次人工合成硫代糖蛋白。微生物糖苷酶合成功能的新延伸,对糖生物学、生物技术和制药业的发展将有着重要意义。关键词:糖苷酶,硫代糖苷酶,合成 中图分类号:Q5,Q81 文献标识码:A 文章编号:025322654(2007)0420769204 N ovel Mutants of Microbial G lycosidases ———G eneration and Application of Thioglycoligases 3 LU Li 2Li XI AO M in 3 3 ZH AO Han (State K ey Laboratory o f Microbial Technology ,Shandong Univer sity ,Jinan 250100) Abstract :Acid Πbase mutants of glycosidases ,namely thioglycoligases ,are able to catalyze thioglycosides synthesis.N ow ,many thioglycoligases ,including β2thioglucoligase ,β2thiomannoligase ,β2thiogalactoligase ,α2thioxyloligase and α2thioglucoligase ,have been developed from bacteria and archaebacteria ,and applied in synthesizing various thioglycoligases.Recently ,thioglycoligases have been used to glycosylate the glycoprotein and firstly generate the thioglycoprotein.The novel extended synthetic function of glycosidases w ould prom ote the development of glycobiology ,biotechnology and pharmacy. K ey w ords :G lycosidases ,Thioglycoligases ,Synthesis 3国家“863”高技术研究发展计划项目(N o.2006AA10Z 338) 国家十五攻关计划项目(N o.2004BA713B04206) 33通讯作者 T el :0531288365128,E 2mail :m inxiao @https://www.360docs.net/doc/3817180214.html, 收稿日期:2006209227,修回日期:2006211222 微生物糖苷酶来源广泛,种类繁多。有些糖苷酶除具有水解活性外,还具有转基活性,该性质使其成为糖类合成的重要工具,被用于大规模合成多种O 2糖苷。近三年研究发现,微生物糖苷酶的一类新型突变酶即硫代糖苷酶(thioglycoligases )能催化硫代糖苷(thioglycosides )的合成,这一发现引起了科学家的极大兴趣。 硫代糖苷是O 2糖苷类似物,糖单位组成和空间结构与O 2糖苷类似,不同之处仅在于糖苷键通过硫原子起连接作用,不易被糖苷酶水解,具有重要的研究价值:①由于化学水解和酶解速率低,可以解决O 2糖苷易被内源糖苷酶水解的问题,从而作为O 2糖苷替代品,应用于药物疗法 [1～3] ;②作为糖苷酶的 竞争性抑制剂,与糖苷酶形成稳定的复合物用于X 2 射线晶体结构分析 [4,5] ,研究糖苷酶特异性和作用 机制,探索其突变或缺陷引起人类疾病的分子机理;③用于制备亲和树脂纯化糖苷酶蛋白[6] ;④作为 非降解性配体用于凝集素研究等等 [7,8] 。由于硫代 糖苷在生物技术和制药业方面的潜在价值越来越受到关注,相应地,其大量获得也成为当今研究的热点。传统的化学法合成步骤繁琐,糖基转移酶法合成供体昂贵且酶来源有限。而硫代糖苷酶作为一类新型催化剂,其微生物来源十分广泛,合成方法简单,合成产物种类丰富,甚至还能合成硫代糖蛋白,用于药用糖蛋白的生产,因而显示出极大的优点,具有很好的应用前景。
糖苷酶与糖基转移酶催化转糖反应的特征与机理研究
题名: 糖苷酶与糖基转移酶催化转糖反应的特征与机理研究 作者: 周坤 答辩日期: 2013-1-23 中文摘要: 糖苷化合物的生物合成在合成领域中占有重要地位，然而目前报道的生物合成方法，无论是糖苷酶还是糖基转移酶，均无法实现效率与收益的双赢，因此寻找特异、有 效的糖苷类化合物的合成工具，并对其催化特性与催化机制的研究成为生物转糖的 一个重要方面。本文以生物转糖为研究对象，应用实验与计算结合的手段，进行了 生物转糖酶的筛选及其与底物识别结合等性质研究。基于所建立的快速有效的筛选 方法，对来自海洋的样品进行了筛选，首次从中国黄海海域筛选得到1株具有高效 转糖活性的菌株DL001。菌的形态学研究及16SrDNA序列分析表明，该菌为节杆 菌。对转糖产物的结构鉴定表明该菌能以α-1,4和α-1,6方式向底物转糖。采用四 步柱层析联用的方法，从DL001菌的发酵液上清中分离得到具有转糖活性的糖苷 酶AG-I。底物特异性分析表明该酶对水解底物和糖基供体的专一性高，但却能以葡 萄糖苷、木糖苷和烷基醇作为糖基受体。其中该酶对pNP-糖苷化合物的转糖效率 高达42-60%，并能进一步以转糖产物为受体继续发生糖基化反应，表明该酶可作 为一个有效的生物合成工具用于工业合成。我们以酵母来源的α-糖苷酶和羟基香豆 素类化合物为研究对象，组合应用对接方法、分子表面的静电势和轨道能分析等方 法，来阐明α-糖苷酶与其配体产生特异性结合的关键特征。结果表明，氢键、分子 静电势和分子轨道能量等特征对配体与α-糖苷酶特异性识别有重要作用，并且这些 特征作为一种推动力促使配体以最优构象与受体α-糖苷酶相互作用。我们建立了一 个糖基化位点的数据库，并基于此构建了一个基于先验概率的判别分析模型用于糖 基化位点的预测。进一步的特征分析表明位置R1上的氨基酸性质及所有位点中与 疏水性相关的氨基酸性质对糖基化影响较大，而糖基化位点C端的二级结构性质和 N端的的物化性质对糖基化的影响也不可忽略。这个模型不仅为糖基化位点的预测 提供了一个有效工具，并为深入理解糖基化的影响因素提供有效信息。考虑到我们 模型的公共可获得性，我们提供了一个可下载的程序供人们来预测糖基化位点。