细菌Rieske型非血红素铁加氧酶研究进展

细菌Rieske型非血红素铁加氧酶是催化芳香化合物好氧降解第一步反应的酶,能够激发好氧环境下大量芳香或取代芳香化合物的生物降解,同时还可作为有机化合物的合成子.这是一类新型且丰富的酶资源,在受污环境的生物修复方面有着巨大的潜力,并且符合“绿色化学”的要求.本文综述了该类酶的分类、晶体结构、作用机理及其基因改造等最新研究进展. 图4表1参17     

细菌芳烃外二醇双加氧酶研究进展

外二醇双加氧酶(EDOs)是一种多功能细菌芳烃开环氧化酶,在环境保护、化工合成及生物技术等领域中有着巨大的应用潜力.本文综述了EDOs自开发以来的研究成果,包括分类学研究,酶的催化机制,在生物降解、生物合成、生物技术中的应用及其开发改造新技术.EDOs属于3个进化关系相互独立的酶家族,它们利用活性位点金属离子Fe/Mn(II)与底物和氧气结合,通过形成一种烷基过氧化中间产物,使芳香化合物开环断裂.利用这一催化机制,EDOs可以广泛地降解多种环境污染物,同时,某些EDOs还能够参与生物活性物质的合成,并且在生物传感器等生物技术中也有着广泛的应用.近年来,结合宏基因组、杂交酶等技术手段,研究人员开发改造出更多的EDOs资源,旨在为EDOs的深入研究提供更全面的信息.     

靛蓝的微生物合成研究新进展

靛蓝是一种广泛应用于印染、医药等行业的有机色素,利用微生物法合成靛蓝已引起国内外学者的广泛关注.本文综述了微生物法合成靛蓝的研究进展及动态.靛蓝的微生物合成可归纳为3个阶段:野生型微生物催化合成、基因工程菌全细胞催化转化及代谢工程调控转化.多数芳烃降解菌及其编码酶均具备催化吲哚合成靛蓝的能力,采用定向进化、宏基因组技术以及两相体系等对已知酶资源进行深尺度研究,将为靛蓝生物合成过程注入新的活力.同时,靛蓝合成过程中产生的羟基吲哚及靛蓝衍生物是新型药物及化工中间体,也具有较大的研究价值.然而,由于靛蓝合成过程涉及的中间产物及副产物间转化关系及合成脉络仍不明晰,靛蓝产率低,因此将分子生物学及代谢工程手段融入到靛蓝合成机理及产业化应用的探索将成为该方向的研究重点.     

硝基芳香化合物的植物作用研究进展

硝基芳香化合物是环境中难以降解的污染物之一。因其用途广泛,大量残留于土壤,水体和大气中,造成的环境污染日趋严重。多种植物对该类污染物具有吸收、富集和代谢降解作用,利用植物对其环境污染进行治理是一种有效的方法。文章在总结国内外有关硝基芳香化合物的植物作用研究基础上,重点阐述了植物对硝基芳香化合物的吸收、转运和代谢过程,分析了吸收、代谢机理以及影响吸收的因素;硝基芳香化合物的理化特性、浓度和植物自身特性及其它外界条件都会影响植物对该类化合物的吸收,植物可以通过体内降解、体外联合代谢、根部释放酶催化的机制实现该类化合物的降解。目前,硝基芳香化合物进入植物细胞膜的机理认知不足,模拟模型缺乏有力数据验证;代谢机制中参与反应的酶、化合物等体系和反应产物环境特性仍不明确,植物修复可行性缺乏有力证据。未来将在模型预测构建、降解机理和修复工程的实际应用方面作进一步探究,以形成系统的认知,为硝基芳香化合物污染土壤和农产品的生态风险评价以及植物修复提供理论依据。     

三维原子场全息作用矢量用于芳香类化合物的三维QSAR研究

采用新型的的三维原子场全息作用矢量(3D-HoVAIF)研究了200种芳香化合物的化学结构与其生物毒性的定量构效关系(QSAR).首先对芳香化合物进行了结构参数化表达,然后采用逐步回归(SMR)对变量进行筛选,建立了三维定量构效关系模型.其87个无氢键分子的模型和113个有氢键分子的模型的复相关系数和标准偏差分别为R2=0.801,SD=0.473和R2=0.929,SD=0.318.模型具有良好的稳定性和预测能力,证明了该三维原子场全息作用矢量在分子结构表征和生物毒性预测上的适用性.     

合成有机化合物的生物降解性研究

合成有机化合物的生物降解性研究,为预测各类化合物在环境中的滞留与影响,为某些化合物的生产、实用及向环境中排放提供立法的依据,以及对开发更有效的生物处理技术均有重要意义。本文从合成有机化合物生物降解性研究的意义、研究方法、化合物化学组成和结构与生物降解性的关系等方面,介绍了国内外研究工作的进展情况,并对苯及烷基苯类、芳香酸及其脂类、酚类、含氯有机物和含氮芳香化合物的生物降解规律和降解途径进行了综述。     

不对称还原α-氨基苯乙酮菌种的筛选及转化条件优化

芳香基手性胺醇是许多手性药物合成的重要手性砌块,生物催化不对称还原前手性酮是合成该类醇的重要方法之一.以α-氨基苯乙酮盐酸盐为模型底物从土壤中筛选获得两株能分别高立体选择性催化底物产生R型、S型相应醇的菌株,对映体过量值(e.e.)分别为99%和77%,编号为1403和4802,鉴定菌株所属为镰刀菌属和地霉属.对两株菌培养时期和转化条件的研究表明镰刀菌1403最适生长时间为24 h,最优菌体浓度20 g/L,最优底物浓度5 g/L;地霉4802最适生长时间24 h,最优菌体浓度80 g/L,最优底物浓度3 g/L.底物特异性研究表明,菌株1403和4802均可转化α-氯代苯乙酮、α-溴代苯乙酮、α-羟基苯乙酮和苯乙酮为相应醇,且以α-羟基苯乙酮为底物时,其产物均为S型,e.e.值达99%.     

多溴二苯醚及其代谢物的内分泌干扰活性和构效关系研究进展

多溴二苯醚(Polybrominated diphenyl ethers,PBDEs)作为一种良好的防火溴系阻燃剂(Brominated flame retardants,BFRs)广泛应用于各种家用和工业产品.研究表明,PBDEs容易从产品中溢出而进入环境.近年来,PBDEs及其代谢物已在各种环境介质和生物体中被广泛检出.毒理学研究发现,PBDEs及其代谢物具有生殖毒性、免疫毒性、神经毒性和内分泌干扰作用.在总结国内外相关研究基础上,论文综述了PBDEs及其代谢物的内分泌干扰活性,重点集中在对甲状腺激素活性、雌激素活性、雄激素活性及影响性激素转化和代谢的芳香化酶、CYP17酶、雌二醇磺基转移酶(E2SULT)活性的影响;分析了具有不同测试终点内分泌干扰活性的化合物的结构特征.研究发现,在内分泌干扰活性方面,PBDEs母体化合物的影响较小,主要是PBDEs代谢物产生的影响,特别是羟基化代谢物引起了较严重的内分泌干扰作用,即PBDEs化合物是一类通过代谢而被活化的内分泌干扰前趋物.为评价PBDEs及其代谢物对人和其他生物的健康危害,应加强其内分泌干扰活性机制的研究,以及具有同类型作用模式的PBDEs及其代谢物定量结构-活性关系的研究.     

环境微生物中芳环加氧酶的获取策略

芳环加氧酶可催化芳香环的羟基化反应,广泛应用于生物修复及化工合成行业.本文在综述芳环加氧酶的分类和应用的基础上,详细探讨基于纯培养技术与宏基因组技术的芳环加氧酶开发策略,并首次对这些策略进行比较和评估.利用传统的纯培养技术已经获得大量的芳环加氧酶,然而这些加氧酶种类单一,重复率高,且新颖性不足.新兴的宏基因组技术赋予了开发未培养微生物资源的新思路,但利用其获取芳环加氧酶的研究刚刚起步,存在着筛选效率低、异源表达困难等难题.本文从基因信息量、筛选通量与效率、时间与成本以及目的基因下游表达可行性等方面对这两种方法进行综合评价,并提出宏基因组技术筛选不同类型芳环加氧酶的适用方法.纯培养技术与宏基因组技术的有机结合,与蓬勃发展的各种组学技术一起,将有助于推动芳环加氧酶的理论研究及生物催化产业的快速发展.     

分子对接法研究多溴二苯醚衍生物与芳香化酶的作用机理

应用分子对接方法探讨了多溴二苯醚(PBDE)衍生物与人胎盘芳香化酶间的可能作用机理.通过分析对接生成的构象发现,羟基多溴二苯醚(HO-PBDEs)和甲氧基多溴二苯醚(Me O-PBDEs)与人胎盘芳香化酶间形成氢键的情况不同.对人胎盘芳香化酶有抑制活性的HO-PBDEs通过其羟基(—OH)与氨基酸残基Arg435、Arg115、Arg375、Asp309和Ala306形成氢键,而对人胎盘芳香化酶无抑制活性的Me O-PBDEs的甲氧基(Me O—)几乎不与芳香化酶内氨基酸残基形成氢键,这可能是二者对芳香化酶抑制活性不同的原因.由此推测,化合物作为氢键供体可能是多溴二苯醚衍生物具有抑制芳香化酶活性的结构基础.本研究从化合物结构及化合物与人胎盘芳香化酶结合的构象特征上解释化合物活性不同的原因,以期能够利用构象分析得到的结果进行筛选.