PAI双突变基因原核表达系统构建文献综述

 2022-08-17 09:08

PAI双突变基因原核表达系统综述

摘要:共轭亚油酸(Conjugated linoleic acid , CLA)是具有共轭双键的十八碳二烯酸化合物的统称,是普遍存在于人和动物体内的营养成分。共轭亚油酸无法通过人体自身合成,但其具有重要的保健作用和营养价值。共轭亚油酸具有良好的生理功能,例如降低机体脂肪含量、抗肿瘤作用、抗动脉粥样硬化、提高机体免疫力等。反刍动物肉、奶及其制品是CLA的天然食物来源,但含量较低。CLA以亚油酸(linoleic acid, LA)为底物,通过碱催化异构化反应化学生成的产物是两种异构体的混合物,分离、纯化困难,且产物中混有对食用具有安全隐患的脂肪酸环化副产物。生物法合成共轭亚油酸引发关注。自然界中某些微生物含有亚油酸异构酶(Linoleate Isomerase, PAI),来源于痤疮丙酸杆菌(Propionibacterium acnes)的PAI是目前唯一已知晶体结构的亚油酸异构酶,能催化LA为trans-10, cis-12-CLA。

酶的半理性设计先利用随机突变或电脑辅助寻找决定催化活性的关键结构位点,然后理性选择几个位点进行饱和突变,极大地减少了突变库的容量,同时理性选择突变位点也能提高获得有利突变的概率。大肠杆菌表达系统是目前应用比较成熟的表达系统,是基因表达技术中发展最早,目前应用最广泛的经典表达系统。

关键词:共轭亚油酸;亚油酸异构酶 ; 半理性设计;

一、文献综述

1.1共轭亚油酸的主要生理功能

共轭亚油酸( Conjugated linoleic acid , CLA) 是具有共轭双键的十八碳二烯酸化合物的统称。CLA具有良好的生理功能,例如降低机体脂肪含量、抗肿瘤作用、抗动脉粥样硬化、降低胆固醇、提高机体免疫力以及预防糖尿病等疾病。在细胞实验中发现CLA 能够降低甘油三酯的含量,抑制细胞内脂肪的分化从而起到降低机体脂肪含量的作用[1-3]。共轭亚油酸对多种肿瘤均有抑制作用,cis-9, trans-11-CLA对乳腺癌有抑制效果;trans-10, cis-12-CLA 异构体对抑制结肠癌和前列腺癌均有较显著的作用,其中共轭亚油酸浓度越高,抗前列腺癌效果就越明显;在胃癌方面,cis-9, trans-11-CLA 能够抑制胃癌细胞的生长,而且抑制效果与共轭亚油酸的浓度呈正相关。共轭亚油酸混合物能够降低血浆中总胆固醇和低密度脂蛋白,具有降低血脂和抗动脉粥样硬化的功能。共轭亚油酸能够直接调节免疫功能,但根据受试者身体状况的不同,效果也不尽相同,对免疫失衡者的免疫调节作用较好[4]。CLA被称为“绿色营养保健食品”,经实验证明,CLA是无毒无害作用的物质[2] 。现在,CLA已经逐渐成为食品、医药领域的研究热点。

1.2共轭亚油酸的主要来源与制备

天然食物中有共轭亚油酸的存在,反刍动物的胃、肌肉、牛奶,以及这些食品原料的副产品黄油、奶酪中均能检测出共轭亚油酸,这之中动物脂肪是共轭亚油酸含量最丰富的食物。然而这些物品中含有的共轭亚油酸含量较少,只能满足其动物自身的营养需求。且天然存在的共轭亚油酸种类复杂,无法进行单一的共轭亚油酸研究。碱催化亚油酸异构化反应合成的共轭亚油酸是其重要来源之一,该法具有高转化率、高产率等优点,但产物是cis-9, trans-11 -CLA 和trans-10, cis-12- CLA的两种异构体的混合物,分离、纯化困难,且产物中混有对食用具有安全隐患的脂肪酸环化副产物。共轭亚油酸的另一来源为生物合成法。生物合成是利用工程菌合成共轭亚油酸,或者催化生成共轭亚油酸。目前发现有能将亚油酸转化生成cis-9,trans-11 共轭亚油酸的溶纤维丁弧酸菌、罗伊氏乳酸杆菌和瘤胃溶纤维丁酸弧菌以及能产生trans-10,cis-12 共轭亚油酸的痤疮丙酸杆菌等。目前共轭亚油酸的生物合成是研究的一大热门。亚油酸异构酶作为生物合成共轭亚油酸的关键酶,近年来也成为了广大学者研究的热点[4-6]

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