恶臭假单胞菌整细胞的腈水合酶催化特性

丙烯酰胺是一个重要的精细化工产品,其生产工艺早期采用硫酸法,因存在产品精制困难、环境污染等问题而被淘汰.近年来,美、日等国开发了使用高效铜系催化剂直接水合法来生产丙烯酰胺,目前该方法已成为丙烯酰胺的主要生产工艺,七十年代以后,国外相继开展了分离筛选水合丙烯腈生成丙烯酰胺的菌种并对具有腈水合酶的微生物细胞进行固定化的研究.近年来,我们开展了腈水合酶菌种的分离筛选和发酵条件的试验研究,分离筛选出优良菌株恶臭假单胞菌JP-1.本文报道恶臭假单胞菌游离细胞丙烯腈水合酶催化的特性.     

紫外光谱法实时测定腈水合酶的催化动力学

采用紫外光谱法研究了腈水合酶催化丙烯腈水合的过程,在不同丙烯腈初始浓度下,测定了催化过程中275nm紫外吸光度的变化,计算出丙烯酰胺的生成速率.用Michaelis-Menten方程对不同丙烯腈浓度下的Nocardiasp.腈水合酶催化速率进行了拟合,得到该酶以丙烯腈为底物的米氏常数(K_m)为8.46mmol/L,单位质量腈水合酶的催化速率常数(k_cat)为2398μmol/(min·mg).     

腈水合酶及其在丙烯酰胺生产中应用的研究进展

对近年来国内外腈水合酶的研究进行了回顾,就腈水合酶的种类、分布、生理合成调节、结构特点、反应机理、光敏性、热稳定性等方面及影响酶活性的几个主要因素做了具体的阐述.并进一步探讨了其在工业中的应用和发展,提出了一些建议和设想.     

含三元环腈的生物转化反应与应用*

腈的对映选择性生物转化反应是合成高光学活性羧酸及其酰胺衍生物的有力手段。 本文介绍了在红球菌AJ270催化下,一系列含三元环结构的腈,包括环丙腈、环氧丙腈和氮杂环丙腈的生物转化反应。提出了腈水合酶和酰胺水解酶酶活中心的假设,即腈水合酶可能位于比较疏散的立体空间环境中,而酰胺水解酶则处于相对深埋的位置且空间大小有限。另外本文还探讨了腈的生物催化反应在天然产物及生物活性分子合成中的应用。     

微生物腈水合酶的研究进展

腈水合酶 ( Nitrile Hydratase E C4.2 .1 .84,简称 NHase)是一种微生物酶 ,它可催化多种腈化合物水解生成酰胺[1] ,酰胺在酰胺酶 ( Amidase)的作用下 ,进一步转化生成羧酸及氨气 .这与腈水解酶( Nitrilase)催化腈水解一步生成羧酸的途径有所不同 .微生物 NHase可广泛地应用于氨基酸、酰胺、羧酸及其衍生物的合成 . 1 980年 ,Asano等人[2 ] 首次发现微生物 Rhodocococcus sp. N- 774NHase可降解有毒的乙腈 ,不久即被成功地应用于工业生产丙烯酰胺 .近来 ,NHase也被用于制备手性药物 ,如 Gilligan 等 [3 ]成功地用 Rhodocococcus equ…     

氧化锰晶体作为催化材料调控氨氧化反应产物选择性

有机腈类化合物作为一类重要的化工原料,被广泛应用于医药/农药制造、精细化学品合成和高性能纤维/橡胶生产中.传统合成有机腈类化合物一般使用剧毒的氰化物作为腈化试剂,这类氰化物在危害人体健康的同时,也会严重污染生态环境.针对无氰化物的腈化过程,发展了很多新的反应路线,其中,采用氨气作为氮源的直接氨氧化引起了广泛关注.在该反应中,高温气固相氨氧化反应容易发生过氧化等副反应.与之相比,液相体系中的氨氧化过程反应条件则相对温和,可以有效抑制过氧化.但是,在液相反应中,腈类产物很容易被水合成酰胺类化合物,从而导致该反应的产物选择性大幅降低.本文研究发现,通过改变氧化锰晶体结构可以有效地调控醇类分子氨氧化反应中腈和酰胺产物的选择性.MnO2(包括α,β,γ和δ相)催化的氨氧化过程中,主要得到了酰胺(选择性>99.0％),而在相同反应条件下,α-Mn2O3却可以高选择性地催化醇氨氧化到腈类产物(选择性>99.0％),在该体系中,即使额外增加反应体系中水和催化剂的用量,腈类产物依然不会转化为酰胺产物.动力学研究结果表明,α-Mn2O3催化腈水合到酰胺的反应速率几乎为零,这说明该类催化剂可以有效抑制腈水合反应.原位红外光谱结果表明,α-Mn2O3表面无法有效活化水分子,并且对腈类分子的吸附较弱,这些因素都导致了腈水合反应难以进行,从而可以高选择性地形成腈类化合物.与之相反,MnO2催化材料则可以高效地活化水分子,并且对腈类分子吸附较强,从而有效促进了水合反应并获得了酰胺产物.综上,通过调控氧化锰的晶体类型就可以简单、有效地改变氨氧化反应中的产物选择性.即使在苛刻的反应条件下,例如较大量的水存在下,α-Mn2O3催化的反应体系中依然可以高选择性地获得腈类化合物.本文为高效调控氨氧化反应的产物选择性提供了一个可靠方案.     

基于虚拟筛选从中药中发现抗铜绿假单胞菌的活性成分

针对铜绿假单胞菌的耐药性问题,采用虚拟筛选技术快速筛选出具有抗铜绿假单胞菌活性的中药成分.采用AutoDock Vina程序对铜绿假单胞菌LasR信号受体蛋白的2UV0、3IX3和6MVM三个共晶结构进行方法学研究,然后利用Lipinsky规则对陶术中药数据库进行初步筛选,通过分子对接进行再次筛选,并对满足Lip-in...     

曲利本蓝与阿米卡星相互作用的共振瑞利散射光谱及其应用

硫酸阿米卡星(AMK)是一种氨基糖苷类抗生素,对多数肠杆菌科细菌、铜绿假单胞菌及其他假单胞菌、不动杆菌属、产碱杆菌属等有良好作用,虽然其抗菌活性较庆大霉素略低,但其突出的优点是对许多肠道革兰阴性杆菌所产生的氨基糖苷类钝化酶稳定,不会为此类酶钝化而失去抗菌活性.     

腈水合酶的发酵及酶学性质

红球菌Rhodococceus rhodochrous J1在含有脲和钴的培养基中发酵产生腈水合酶,可以催化丙烯腈水合为丙烯酰胺。调节培养条件使发酵液的酶活力达到6150u／ml。温度30℃,反应体系呈中性酶活性很高并且稳定。底物浓度,酶浓度,反应时间的正交实验表明,底物丙烯腈是显著因子,最佳浓度7％,超过此浓度酶会失活;1min内,水合反应转化率可达80％。浓度超过15％的丙烯酰胺会抑制酶的活性。     

内酯酶产生菌的筛选及其催化拆分手性内酯的性能

以γ-丁内酯系列化合物作为唯一碳源,通过富集培养从土壤中分离得到180株产内酯酶的菌株.经反复筛选,从中挑选出两株内酯水解活性和选择性均较高的菌株.经鉴定,这两株真菌皆为镰孢霉菌属,分别命名为Fusarium moniliformeECU2001和Fusarium prollyeratum ECU2002.对这两株菌的产酶特性进行了研究,发现ECU2001的内酯酶属于胞内酶,而ECU2002的内酯酶同时存在于胞内和胞外.选择戊二醛交联的方法对这两株菌进行了细胞固定化,结果表明,ECU2002固定化细胞的活力、选择性和稳定性都优于ECU2001.ECU2002固定化细胞反应的适宜温度和pH分别为50℃和7.0～7.5.考察了ECU2002固定化细胞的底物专一性,发现底物为α-羟基-γ-丁内酯时,固定化细胞的活性最高,其催化速率是γ-丁内酯的54.3倍.利用ECU2002固定化细胞催化α-羟基-γ-丁内酯的对映选择性水解,固定化细胞重复使用10批后活力仍保持为初始活力的92.8%,水解产物经内酯化后得到(R)-α-羟基-γ-丁内酯的光学纯度为92.8%～96.1?.     

2,3,4,6-四-O-苄基井冈霉烯胺的合成

1972年,Kameda Y等人[1]从脱氮假单胞菌Pseudomonas denitrificans的降解产物中分离得到井冈霉烯胺(valienamine),其半椅式构象能模拟酶催化糖苷键水解的氧碳鎓正离子中间体(见图1),是a-葡萄糖苷酶抑制剂阿卡波糖、伏格列波糖的药效必需结构团.     

假单胞菌对A3钢在枝孢霉菌溶液中腐蚀行为的影响

采用动电位扫描法、电化学交流阻抗法和表面分析方法研究了假单胞菌的加入对A3钢在枝孢霉菌溶液中腐蚀行为的影响. 结果表明, 假单胞菌的存在影响了A3钢在枝孢霉菌体系中阳极的反应过程, 假单胞菌与枝孢霉菌混合体系(简称假-枝混合菌体系)中A3钢的自腐蚀电流小于枝孢霉菌单种菌体系, A3钢的腐蚀速率减小；随着浸泡时间的延长, 从第7天开始, A3钢电极在假-枝混合菌体系中的阻抗值较之同样浸泡天数的枝孢霉菌单种菌体系的阻抗值大, 假单胞菌的存在抑制了枝孢霉菌对A3钢的腐蚀. SEM结果表明, A3钢在枝孢霉菌和假-枝混合菌体系中均发生了点蚀,枝孢霉菌单菌体系中A3 钢的点蚀坑大而深, 假-枝混合菌体系中的点蚀坑与枝孢霉菌体系相比小而浅.     

外源微生物对PAHs污染土壤细菌群落结构的影响

研究了添加分枝杆菌(Mycobacterium sp.)、假单胞菌(Pseudomonas sp.)和混合菌(分枝杆菌和假单胞菌)对多环芳烃(PAHs)污染土壤中细菌群落结构的影响.采用DGGE研究土壤细菌群落结构及多样性的变化,通过测序鉴定细菌种类.研究结果表明:投加微生物能够改变土壤细菌群落结构的组成,促进或加强了有PAHs降解能力的菌株如假单胞菌、如微杆菌(Micrococcus sp.)的出现;投加微生物改变了土壤中的细菌多样性指数,分枝杆菌处理组的多样性指数变化稍大.研究结果为PAHs污染土壤的修复理论与技术进一步发展奠定理论基础,也为PAHs污染土壤修复中微生物的选择提供依据.     

腈水解酶在医药中间体生物催化研究中的最新进展

腈水解酶是生物催化领域中的一种重要催化剂,可用于羧酸的生物合成,反应过程具有条件温和、催化效率高、选择性突出、工艺绿色环保等特点,在医药中间体的制备中具有重要应用,符合原子经济性和绿色化学的发展方向。相关酶种的挖掘及改造已逐步成为新的研究热点,许多腈水解酶催化剂已被开发应用于医药中间体的合成。随着现代分子生物学技术的进步以及生物催化进入第三次发展浪潮,利用基因工程手段构建的基因工程菌或纯化酶作为催化剂已变得较为普遍,提高催化剂的催化潜力、改善其催化特性以最大程度的体现腈水解酶合成反应的独特优势,将为腈水解酶应用于更多医药中间体的合成奠定基础。本文综述了用于医药中间体合成的腈水解酶的应用与发展现状,并探讨了该领域研究所面临的前所未有的机遇与挑战。     

铜绿假单胞菌PAO1Ⅲ型分泌系统新型抑制剂的合成和生物活性研究

铜绿假单胞菌PAO1是一种革兰氏阴性机会性人类病原菌,易感染免疫受损的人群.Ⅲ型分泌系统(Type threesecretion system,T3SS)是其主要的致病因子.T3SS抑制剂的策略是抑制铜绿假单胞菌表达及分泌毒力蛋白,阻止其对宿主细胞的侵染.在一种已知T3SS抑制剂的结构基础上,设计和合成了20种α-苯氧基酰胺新衍生物,系统研究了它们的构效关系,研究表明有5种新衍生物对铜绿假单胞菌的一个效应子编码基因exoS的表达具有明显抑制作用.其中N-(2-吡啶基甲基)-2-(2,4-二氯苯氧)-丁酰胺(5r)的活性强于已知的抑制剂MBX1641,并具有很好的水溶性.     

有机溶剂中脂肪酶催化的2—辛醇动力学拆分

利用有机溶剂中假单胞菌脂肪酶催化的对映选择性酯化反应，对外消旋（Ｒ，Ｓ）－２－辛醇进行了光学拆分。分别考察了冻干时酶缓冲液的ｐＨ值和浓度以及２－辛醇酯化的酰基给体（脂肪酸），有机溶剂，反应温度等因素对脂及酶催化性能的影响。结果表明，冻干时酶缓冲液的ｐＨ值和浓度对酶的活力影响很大，而对选择性影响较小。以ｐＨ值为８．３，浓度为２０ｍｍｏｌ／Ｌ的磷酸盐缓冲液最为适合。     

腈的生物转化不对称合成β-氨基酸和β-氨基酰胺

含有腈水合酶和酰胺水解酶的红球菌Rhodococcus erythropolis AJ270能在非常温和的条件下催化一系列β-氨基苯丙腈衍生物的水解反应, 生成相应的β-氨基酸和β-氨基酰胺. 底物结构对生物转化反应的效率及立体选择性影响很大. 3-氨基-3-苯丙腈的生物水解反应显示了较低的立体选择性, 而氮甲基取代衍生物的水解反应则显示了中等立体选择性, 生成相应S构型β-氨基酸和R构型β-氨基酰胺. 氮上大位阻取代基显著降低生物催化效率.     

催化炔烃马氏水合反应研究进展

羰基是有机合成中的重要骨架结构单元,而催化炔烃马氏水合为酮来构建羰基是环境友好、具有100%原子经济性的反应,也是近年来有机化学研究的热点之一.按催化剂分类总结了炔烃水合反应的研究进展以及催化炔烃水合反应的机理,并对今后催化炔烃水合反应的发展方向进行了展望.     

结合分子模拟探讨共聚酯PBSH在不同溶剂中的PC脂肪酶催化降解

采用固定化洋葱假单胞菌(PC)脂肪酶为催化剂,研究了在氯仿和四氢呋喃(THF)中不同摩尔比的聚(丁二酸丁二醇-co-丁二酸己二醇酯)(PBSH)的酶促降解规律及其差异性.通过PBSH降解前后的相对分子质量变化、降解产物的MALDI-TOF-MS分析研究了共聚酯降解规律,并以分子动力学(MD)及分子对接模拟分别研究了PC酶的溶剂效应及酶与底物的结合机制.研究结果表明,PC酶在2种溶剂中均可催化PBSH降解,但在氯仿中酶的活性较大,PBSH降解率大.分子动力学模拟数据表明,在THF中,PC酶整体氨基酸残基的涨落比氯仿中大,且THF会进入酶活性口袋中与催化残基Ser87结合,破坏了催化残基Ser87和His286之间的相互作用.分子对接结果分析发现,含丁二酸己二醇酯(HS)单元底物与PC酶活性位点的对接比含丁二酸丁二醇酯(BS)单元的更为稳定.     

光合细菌氢支持固氮活性的天然电子载体

本文证明整体英膜红假单孢光合菌Rhodospseudomonas Capsulata的氢酶有再循环利用分子氢,支持固氮活性的功能。从这个菌分离的铁氧还蛋白若以分子氢为电子供体,可被细菌自身的氢酶催化还原。分子氢-氢酶系统产生的还原力经Fd可偶联于固氮酶的乙炔还原反应。从荚膜红假单孢菌的粗提液分离到一个天然分部,具有电子载件的功能,参与分子氢-氢酶系统和固氮酶乙炔还原活性之间的电子传递。在这一天然分部内分离提取了一个低电位的细胞色素C_3,并检测出了NADPH专一、偶联甲基紫精的黄递酶活性。本文对Fd-细胞色素C_3复合体作为荚膜红假单孢菌的电子载体系统参与氢代谢和光合固氮间的联系的可能机理进行了讨论。