导读:本文包含了中心代谢途径论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:免疫代谢,人参,代谢通量分析,细胞间通讯网络
中心代谢途径论文文献综述
胥连杰[1]（2017）在《人参对人体细胞间无线通讯网络及中心代谢途径的影响》一文中研究指出本研究目的是检测不同种类以及不同剂量的人参经过志愿者服用后是如何发挥以及发挥什么免疫代谢作用。志愿者分别服用园参(500 mg/人)、林下参(500 mg/人)、野山参(100 mg/人、200 mg/人)和人参皂甙(100 mg/人、300 mg/人、500mg/人),检测细胞因子和代谢网络通量以及中心代谢途径中各种酶活性的变化,构建具有显着性变化的细胞因子通过循环系统所形成的细胞间通讯网络(cell-cell communication(CCC)networks)和代谢网络,并进行两个网络之间的相关性分析,以探索人参对机体免疫代谢的调节作用。结果显示:不同种类以及不同剂量的人参均可显着性改变循环系统中的多种细胞因子。服用500 mg/人的园参通过改变细胞因子IL-1RA↑等促进先天免疫细胞、T细胞介导的细胞免疫和B细胞介导的体液免疫。代谢通量分析结果表明:该过程依赖于乳酸通量(亦即有氧糖酵解:由42.27增加到176.94)。服用500 mg/人的林下参主要是通过细胞因子sCD40L↑促进先天免疫细胞、T细胞介导的细胞免疫,下调B细胞介导的体液免疫作用。但是,500 mg/人的林下参不依赖于有氧糖酵解(由42.27降低到18.02),而主要依赖于增加PPP途径(由15.37增加到63.93)、TCA和氧化磷酸化。服用100 mg/人的野山参主要是通过细胞因子GRO↑、IL1-β↑等促进先天免疫细胞、T细胞介导的细胞免疫,下调B细胞介导的体液免疫发挥作用。100 mg/人的野山参不依赖于有氧糖酵解(由42.27降低到18.80),而主要依赖于增加PPP途径(由15.37增加到62.43)、TCA和氧化磷酸化。服用200 mg/人的野山参的变化趋势与100 mg/人的野山参基本相同,但是作用强度不如100 mg/人的野山参,能量提供者为糖的分解和氧化磷酸化。服用100 mg/人的人参皂甙可以通过IL1-RA↑、IL-1α↑、G-CSF↑、TGF-α↑、IL-3↑、FIt-3L↑、GM-CSF↑、IL-2↑、IL-4↓、IL-5↓、IL-10↓等细胞因子,促进先天免疫和T细胞介导的细胞免疫,并促进干细胞、造血细胞和免疫细胞等细胞的增殖,同时下调B细胞介导的体液免疫。代谢通量分析结果表明:该过程依赖于乳酸通量(亦即有氧糖酵解:由42.27增加到49.33)。服用300 mg/人的人参皂甙则主要通过IL1-RA↑、IL-1α↑、G-CSF↑、TGF-α↑、IL-3↑、FIt-3L↑、GM-CSF↑、IL-4↓、IL-5↓、IL-6↓等细胞因子,促进先天免疫和T细胞介导的细胞免疫,同时下调B细胞介导的体液免疫,但是这个过程却并不依赖于有氧糖酵解(由42.27降低到12.24),而是依赖于增加PPP途径(由15.37增加到75.64)、脂肪酸β-氧化和酮体代谢(由0.25增加到0.43)的代谢通量。与中剂量相比,服用500 mg/人的人参皂甙变化趋势基本相同,但是不如中剂量的作用强度,而且其能量主要依赖于糖的氧化磷酸化,不再依赖于酮体代谢(由0.25降低到-0.98)。这些结果说明:免疫应答活性可以不依赖于有氧糖酵解,而细胞增殖则必需依赖于有氧糖酵解作为蛋白质和脂肪酸合成的基础。可见,通过细胞通讯网络和代谢网络及其相关性分析可以定量化描述人参等植物化合物(phytochemicals)的体内免疫代谢调节作用及作用机制。(本文来源于《天津商业大学》期刊2017-05-01）
王会松[2]（2016）在《白藜芦醇对大鼠中心代谢途径的影响》一文中研究指出近年来,白藜芦醇在延寿和对抗现代文明病方面得到了大量的研究,其最主要的作用机理就是直接或者间接通过AMPK途径激活SIRT基因,从而对机体的各项生理机能进行调控的。而延寿、代谢紊乱性疾病、AMPK以及SIRT基因,它们的发病机理、作用机理或者功能性机理都是与机体的代谢直接相关联的,所以,通过了解白藜芦醇对机体代谢的影响情况,可以更科学且精确的弄清楚白藜芦醇的效果以及作用机理。目前,国际上关于白藜芦醇的报道比较多,大多集中在病理方面,而关于其直接对代谢影响情况的报道还比较少,特别是在对以整个机体作为研究对象进行代谢网络的研究更是没有。因此,本文依托血液循环系统,以“有向加权”的乳酸代谢网络作为研究理论和方法,以8-10周龄的雄性SD大鼠作为研究对象,设置了空白组以及低(3mg/kg)、中(10mg/kg)、高(30mg/kg)叁个白藜芦醇实验组,每组18只。经过五天的适应后,在中午的12点进行灌胃后,并于灌胃后2.5、3和3.5小时进行取血并分离血清,用于代谢网络通量分析及其中心代谢途径中所涉及到了13种酶的表达量的测定及研究。结果表明,低、中两个白藜芦醇实验组呈现出分解代谢降低、合成代谢增强的结果,且以低剂量组最为显着,这个剂量下可能更有益于延寿和对抗代谢紊乱性疾病。高剂量组呈现出分解代谢增强的结果,在这个剂量下可能并不会具有有益的功能,甚至推测,由于灌胃白藜芦醇的剂量过多,可能增强了机体的免疫监视和诱导的作用,促使机体产生炎症状态,从而通过增强分解代谢以应对损伤,也就是在高剂量下白藜芦醇可能呈现出了毒性的作用。总体而言,低剂量组的白藜芦醇可能更有益。代谢反应是由酶来催化的,所以,我们也对网络中所涉及的酶进行了测定,13种酶的表达量相对与空白组而言,在低剂量组,显着性降低的酶有PFK(p<0.05)、GAPDH(p<0.05)、PDHC(p<0.05)以及α-KGDHC(p<0.01);显着性提高的酶有IDH(p<0.01)以及MDH(p<0.01)。在中剂量组,显着性降低的酶有IDH(p<0.01);显着性增加的酶有MDH(p<0.01)。在高剂量组,显着性降低的酶有ALD(p<0.05)以及IDH(p<0.01);显着性增加的酶有HK(p<0.01)、G6PDH(p<0.01)、PDHC(p<0.01)以及α-KGDHC(p<0.01)。总体而言,低剂量组对应的酶的表达量是相对来说最低的。代谢反应(代谢通量)是由酶调控的,他们构成了代谢网络的整体,而整体的代谢网络又由什么来调控的呢?食品与机体间不仅有物质和能量流,还有信息流。研究表明,功能性食品是通过与机体之间的信息交流来发挥的作用。功能性食品在肠道中与相应的受体相互作用,进一步影响肠道细胞间以及全身的其他细胞间的信息交流(这个过程是由细胞因子等进行传递的),调节肠道或机体的免疫,并最终作用于代谢水平,这是一个因果逻辑关系的信号传导过程。基于此,我们将有显着性的变化的酶和灌胃后有显着性变化的细胞因子(细胞因子部分由团队内其他人与该实验同时进行并完成)进行皮尔逊相关分析,用以寻找两个网络之间的关系,进一步探索食品是如何通过细胞间通讯来对代谢进行调控的。结果表明,低剂量组,EGF(-0.997)、IL-17A(0.988)与13种酶的相关系数都在-1到1的范围内;中剂量组,IL-12p70(0.955)、Eotaxin(0.988)的相关系数都在-1到1范围内;高剂量组,MIP-1α(0.998)、IL-18(0.92)、MCP-1(0.992)、VEGF(-0.982)以及Fractalkine(-0.993)的相关性系数都在-1到1范围内。相关性数值为正(负)数说明其细胞因子的变化与酶的表达量的变化成正(负)相关,也就是若细胞因子的浓度升高,则酶的表达量就会升高(降低)。结果表明,灌胃了不同剂量的白藜芦醇之后,通过改变相对应的细胞因子的合成和分泌的浓度,来进一步正调节(相关数值为正数,正相关调节)或负调节(相关数值为负数,负相关调节)中心代谢途径中的酶的表达量,从而对整个代谢网络进行调控。这也进一步证实了机体内功能性食品信号传递途径的存在。该方法(包括细胞因子网络、代谢网络以及两者之间的结合)可以为食品或功能性食品的生理功能性(免疫和代谢水平以及信号传递的途径)评价提供一整套更加科学的研究方法和指导理论。(本文来源于《天津商业大学》期刊2016-05-01）
路丽君[3]（2015）在《中心代谢途径改造对L-色氨酸合成的碳流偏转研究》一文中研究指出L-色氨酸是人及动物必需的氨基酸,在生物体内可以转化为5-羟色胺、褪黑素、烟酸等多种生理活性物质,在食品和医药行业具有广泛的应用价值。提高微生物生产L-色氨酸的性能是目前研究的重点和热点。本研究运用分子手段强化中心代谢途径中芳香族前体物质磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)和赤藓糖-4-磷酸(E4P)的合成,考察其对芳香族氨基酸合成的碳流的偏转,旨在减少过程中的碳流消耗,增强合成L-色氨酸的碳流。为了增强合成L-色氨酸的碳流,分别选择了中心代谢途径中作用于PEP的非编码RNA csr B和PEP合酶pps A,以及作用于E4P的转醛醇酶基因tal B和转酮醇酶基因tkt A,构建相应的重组质粒并导入E.coli KT1306中,发酵结果显示过表达pps A重组菌L-色氨酸产量仅为对照的92.3%,而csr B、tkt A和tal B过表达的重组菌L-色氨酸产量分别提高了15%,14.7%和30.5%。表明csr B、tkt A、tal B的过表达能够增加中心碳流向芳香族途径偏转。为考察csr B、tkt A和tal B共表达效果,分别构建了csr B-tkt A、csr B-tal B基因共表达工程菌,发酵结果显示重组菌株E.coli KT1306/p RSF-tac-csr B-tac-tkt A对L-色氨酸累积提高了38.7%,且质粒稳定,具有较好的发酵性能。20 g·L-1葡萄糖,10 g·L-1硫酸铵,20 m L/250 m L的装液量更符合该重组菌对碳氮源及溶氧的需求,在此基础上重组菌的生物量和L-色氨酸产量分别提高至原来的2.3和2.69倍,为7.26 g·L-1和2.35 g·L-1。与出发菌株相比,csr B和tkt A过表达与共表达的重组菌的生物量相似,都能减少菌体消耗葡萄糖的速率,提高L-色氨酸的产量。此外,重组菌中乙酸、琥珀酸、乳酸等均有不同程度的减少,其中csr B过表达重组菌有机酸含量最少,分别为对照的88%、6.3%和53%,表明csr B加强糖异生的作用能减少糖酵解(EMP)途径中碳代谢流的剩余。csr B和tkt A基因的存在均能够提升单位碳源对L-色氨酸的转化率,当葡萄糖浓度为0.1%时,共表达csr B-tkt A重组菌的L-色氨酸转化率为0.21 g·g-1,接近于大肠杆菌非生长状态下的最大理论产率。3 L罐中E.coli KT1306/p RSF-tac-csr B-tac-tkt A发酵显示L-色氨酸产量为40.1 g·L-1,较出发菌株提高了15.7%;单位碳源对L-色氨酸的转化率为15.4%;乙酸、乳酸等副产物始终处于较低水平,最高仅为对照的12.5%和46.5%;L-phe和L-tyr的累积低于2 g·L-1。研究结果提供了一种通过中心代谢改造强化芳香族途径的碳流流向,提高菌株L-色氨酸生产性能的新思路。(本文来源于《江南大学》期刊2015-06-01）
周燕[4]（2013）在《大肠杆菌合成番茄红素过程中DXP途径及中心代谢途径基因的影响》一文中研究指出以番茄红素为代表的类胡萝卜素是一类具有巨大商业价值的天然产物。目前,微生物生产的许多天然产物变的越来越重要。本实验通过研究大肠杆菌中的异源合成番茄红素过程中1-脱氧木酮糖-5-磷酸途径(DXP途径)及中心代谢途径一些关键基因的影响以理解大肠杆菌生产番茄红素时涉及到的代谢机制,为提高大肠杆菌合成番茄红素的产量提供一定的理论依据。本实验首先对一些关键中心代谢基因进行敲除以研究这些基因对大肠杆菌异源合成番茄红素的影响,这些基因包括6-磷酸葡萄糖异构酶基因(pgi),谷氨酸脱氢酶基因(gdhA)和6-磷酸葡萄糖脱氢酶基因(zwf)。结果显示,zwf基因的敲除使得番茄红素产量提高超过130%,而pgi和gdhA基因敲除减少了番茄红素的合成量。其次,考察了DXP途径中的关键基因,包括异戊烯焦磷酸异构酶基因(idi),1-脱氧木酮糖-5-磷酸合酶基因(dxs)和4-二磷酸胞苷-2C-甲基-D-赤藓糖醇合酶基因,2C-甲基-D-赤藓糖醇2,4-环焦磷酸合酶基因(ispDF)在大肠杆菌中过量共表达对番茄红素产量的影响。实验结果表明这些基因的共表达可得番茄红素的产量从0.89mg g-1DCW提高至5.39mg g-1DCW,进而验证了DXP途径的重要性。最后,将中心代谢基因的敲除同时结合DXP途径基因的过表达得到番茄红素产量进一步提高的工程菌(番茄红素的最高产量可达到6.85-7.55mg g-1DCW)。基因转录水平更进一步揭示了大肠杆菌产番茄红素的代谢机制。除此之外,本研究首次揭示了胞外代谢物吲哚对番茄红素产量的抑制作用。本课题以大肠杆菌合成番茄红素为例,研究构建一类有利于理解类胡萝卜素物质异源合成中的代谢调控特征的基础平台。(本文来源于《华东理工大学》期刊2013-05-27）
王智文[5]（2011）在《产核黄素Bacillus subtilis中心代谢途径代谢工程和比较基因组学》一文中研究指出本文首先以调控中心代谢途径通量为代谢工程策略,研究了戊糖磷酸途径和糖异生途径中关键酶基因扰动对枯草芽孢杆菌核黄素合成的影响;其次,利用454 GS FLX高通量测序系统测定了核黄素生产菌B.subtilis 24和B.subtilis RH33的基因组,实现了基于全基因组的突变分析和分类,并构建了用于突变分析和菌株重构的技术平台。利用定点突变技术改造C.glutaminum的zwf和gnd基因,得到解除变构抑制作用的编码酶基因zwf243和gnd361。分别表达zwf243和gnd361时能够显着提高B.subtilis RH33核黄素的合成,核黄素摇瓶产量分别达到4.66g/L和4.82g/L,提高了18.0%和22.0%。两突变基因同时表达时,核黄素摇瓶产量为5.17g/L,葡萄糖限制补料培养核黄素产量为15.7g/L,分别提高了30.9%和39%。基于LC-MS的胞内代谢物谱分析表明,工程菌胞内戊糖磷酸途径代谢物如核黄素及其前体物AIR、DRL和Ru5P浓度均比宿主菌显着增加,提高了15%-46%;相反,叁羧酸循环和糖酵解途径中的代谢物浓度比工程菌降低。构建了糖异生途径关键酶基因pckA、gapB和fbp整合型表达载体pUC18-TPA,pUC18-NPB,pUC18-SPF以及fbp与gapB共表达载体pUC18-PFB和fbp,gapB与pckA共表达载体pUC18-PFBA。以葡萄糖为碳源的摇瓶发酵结果表明,fbp基因的过表达对核黄素的合成影响最大,核黄素产量达到4.73g/L,提高18%左右;关键酶基因共表达核黄素发酵结果表明,fbp和gapB基因共表达对核黄素的合成影响最大,产量提高22%左右,达到4.89g/L。利用Roche 454 GS FLX系统测定了核黄素生产菌B.subtilis 24和B.subtilis RH33基因组,平均读长分别为388bp和394bp,覆盖率高达48倍和46倍;结合Sanger法测序补齐缺口,组装全基因组,B.subtilis24和B.subtilis RH33的全基因组的大小分别为4194978bp和4195221bp,G+C含量均为43.55%。全基因组的突变分析表明,B.subtilis 24中含有突变512个,其中插入突变29个,缺失突变20个,替代突变463个;B.subtilis RH33中含有突变549个,其中插入突变31个,缺失突变24个,替代突变494个;两基因组的比对分析结果表明,B.subtilis 24和B.subtilis RH33共有的突变468个,而B.subtilis 24独有的突变44个,B.subtilis RH33独有的突变81个。本文对突变进行了注释,根据突变基因在代谢途径中的功能进行分类,并确定了突变分析验证的原则。利用upp基因作为负筛选标记,建立了枯草芽孢杆菌菌株重构系统。(本文来源于《天津大学》期刊2011-06-01）
庞伟[6]（2008）在《~（13）C标记技术测定Escherichia coli TUQ2厌氧中心碳代谢途径通量分布》一文中研究指出本文拟采用气质联用(GC-MS)的定量分析手段,通过对~(13)C标记的中间代谢产物标记状态的定量分析,对Escherichia coli TUQ2的中心碳代谢网络通量进行确定,为今后分析确定大肠杆菌生产琥珀酸新的基因改造靶点提供指导依据。本文通过实验确定GC-MS实验前期的恒化操作条件参数和步骤,并建立起实验前期的标记策略、实验后期的GC-MS谱图解析和数据处理的一整套比较完整的分析方法。由于GC-MS底物定量选取策略的复杂性,本文主要采用定性的方法对底物标记方法进行确定。GC-MS的样品取自大肠杆菌添加了~(13)C标记底物的恒化培养经过3个停留时间所得到的中间代谢物的水解产物,为后期中心代谢网络通量的计算提供可靠的实验数据基础。FiatFlux是一款定量研究胞内代谢通量的软件,对于不熟悉数学方法和同位素示踪实验的用户也可以进行胞内通量计算。该软件面向非专业用户,可以满足他们进行特殊研究的要求,包括用~(13)C标记底物、混合物以及生物体。本文中心代谢网络通量的计算可分为四个步骤,首先建立适合该菌体的模型,用MATLAB对模型进行适当的修正。然后是对实验得出的GC-MS谱图的各氨基酸峰进行手动标记,选取一种合适的标记方案,再根据液相色谱测得的胞外通量和反应网络中各步反应的是否发生和其可逆性结合计算,最后以模拟计算和实验数据拟合的最小平方估计F值为优化目标,计算得到大肠杆菌中心代谢网络的通量值。(本文来源于《天津大学》期刊2008-05-01）
王静[7]（2008）在《大肠杆菌生物合成中心代谢途径的改造及其对工程菌色氨酸产量的影响》一文中研究指出色氨酸作为必需的氨基酸之一,对于人和动物的生长发育及其新陈代谢都有着重要的意义。广泛应用于医药、食品和饲料添加领域,国内国际市场对色氨酸的需求量也在不断增加。而传统的化学合成法和酶法转化等方法的工艺成本又居高不下,这些原因的存在导致我国至今尚未实现色氨酸生产的工业化。近年来,微生物发酵法生产色氨酸因原料来源十分广泛易得、适宜大规模投产而成为研究热点,因此利用基因工程技术重新设计大肠杆菌代谢系统,构建色氨酸工程菌是本实验研究内容。目的:改造大肠杆菌色氨酸生物合成的中心代谢途径,构建pZA31-ppsA-tktA重组质粒,并与之前构建的pZE12-aroGfbr-trpEDfbr重组质粒共同转化入E.coliMG1655ΔRT-R菌株,构建高产色氨酸菌株;并进行实验室发酵的初步实验,分别对培养基、装量、糖浓度变化和pH变化进行摸索比较,选取最优的培养基和装量,并得到针对此工程菌科学的补充碳、氮源的时间频率。方法:根据ppsA和tktA基因序列分别合成引物进行PCR扩增,将PCR扩增所得PLlacO1-tktA-T1片段和pZA31质粒连接,经筛选鉴定正确的pZA31-tktA重组质粒和PCR扩增所得PLlacO1-ppsA-T1片段连接,构建pZA31-ppsA-tktA重组质粒,并进行测序鉴定。将鉴定正确的pZA31-ppsA-tktA和pZE12-aroGfbr-trpEDfbr重组质粒共转化至E.coli MG1655ΔRT-R,获得的重组菌株命名为E.coliMG1655ΔRT-R[pZA31-ppsA-tktA/pZE12-aroGfbr-trpEDfbr](工程菌)。对工程菌进行发酵瓶发酵实验。首先根据工程菌在不同培养基中的生长状况,确定了适合工程菌发酵的培养基,然后采用正交实验设计方法,研究了发酵瓶装量,糖浓度以及诱导剂浓度叁个试验因素对工程菌生长以及色氨酸产量的影响。以pZE12-aroGfbr-trpEDfbr重组质粒转化至E.coliMG1655ΔRT-R得到的重组菌株E.coli MG1655ΔRT-R[pZE12-aroGfbr-trpEDfbr]作为对照菌株,加入0.5mM异丙基-β-D-硫代半乳糖苷(IPTG)诱导表达,3 hr后收集部分菌体行PpsA、TktA酶活性测定,其余发酵液继续培养4 -5 hr后,监测调整培养基中葡萄糖浓度和pH值保持不变,48 hr后检测色氨酸产量。结果:PCR扩增所得片段均与预期DNA表达片段大小一致;pZA31-ppsA-tktA重组质粒测序显示,克隆的tktA和ppsA基因序列与报告序列完全相同。工程菌PpsA和TktA酶活性(U)与对照菌株比较,分别提高了3和3.5倍(分别为0.25±0.04 vs. 0.08±0.02,P < 0.05;0.21±0.03 vs. 0.06±0.02,P < 0.05);确定了适合工程菌发酵的培养基,工程菌实验室发酵瓶发酵的最优条件为:发酵瓶装量为100ml、葡萄糖浓度为1%、诱导剂浓度为0.5mM。色氨酸产量(g/L)与对照菌株比较,提高了1.3倍(1.10±0.05 vs. 0.80±0.05,P<0.05)。结论:成功克隆中心代谢途径上两个关键酶基因ppsA和tktA,与对照菌株比较,重组菌酶活分别提高了3和3.5倍。改造了大肠杆菌色氨酸生物合成的中心代谢途径,使碳源流向中心代谢途径,为构建高产色氨酸基因工程菌,进一步提高色氨酸产量打下基础。实验室发酵瓶发酵的实验摸索了最适培养基和优化了培养条件,工程菌E.coliMG1655ΔRT-R[pZA31-ppsA-tktA/pZE12-aroGfbr-trpEDfbr]色氨酸产量达到1.3g/L。为下一步利用发酵罐发酵工程菌打下了基础。(本文来源于《河南中医学院》期刊2008-04-30）
王静,于金龙,张婷,郭长江,徐琪寿[8]（2008）在《大肠杆菌生物合成中心代谢途径的改造及其对工程菌色氨酸产量的影响》一文中研究指出目的改造大肠杆菌色氨酸生物合成的中心代谢途径,以进一步提高色氨酸产量。方法根据ppsA和tktA基因序列分别合成引物行PCR扩增,将PCR扩增所得PLacO1-tktA-T1片段和pZA31质粒连接,经筛选鉴定正确的pZA31-tktA重组质粒和PCR扩增所得PLacO1-ppsA-T1片段连接,构建pZA31-ppsA-tktA重组质粒,并进行测序鉴定。将鉴定正确的pZA31-ppsA-tktA和pZE12-aroGfbr-trpEDfbr重组质粒共转化至E.coliMG1655ΔRT-R,获得的重组菌株命名为E.coliMG1655ΔRT-R[pZA31-ppsA-tktA/pZE12-aroGfbr-trpEDfbr](工程菌);以pZE12-aroGfbr-trpEDfbr重组质粒转化至E.coliMG1655ΔRT-R得到的重组菌株E.coliMG1655ΔRT-R[pZE12-aroGfbr-trpEDfbr]作为对照菌株,加入异丙基-β-D-硫代半乳糖苷(IPTG)诱导表达,3h后收集部分菌体行ppsA、tktA酶活性测定,其余发酵液继续培养4～5h后,监测调整培养基中葡萄糖浓度和pH值保持不变,48h后检测色氨酸产量。结果PCR扩增所得片段均与预期DNA表达片段大小一致;pZA31-ppsA-tktA重组质粒测序显示,克隆的tktA和ppsA基因序列与报告序列完全相同。工程菌ppsA和tktA酶活性(U)与对照菌株比较,分别提高了3和3.5倍(分别为0.25±0.04vs.0.08±0.02,P<0.05;0.21±0.03vs.0.06±0.02,P<0.05);色氨酸产量(g/L)与对照菌株比较,提高了1.3倍(1.10±0.05vs.0.80±0.05,P<0.05)。结论成功改造了大肠杆菌色氨酸生物合成的中心代谢途径,进一步提高了色氨酸产量,为构建高产色氨酸基因工程菌打下了基础。(本文来源于《中国医药生物技术》期刊2008年02期）
李迈[9]（2006）在《若干中心代谢途径单基因敲除对大肠杆菌代谢影响的研究》一文中研究指出人类基因组计划的实行推动了大肠杆菌基因组测序的完成，为大肠杆菌突变菌的构建和代谢研究提供了遗传学的基础。本文选取有代表性的中心代谢途径单基因敲除大肠杆菌进行考察，包括lpdA、poxB、sucA和sucC基因敲除大肠杆菌。其中，前两个基因编码连接糖酵解途径和叁羧酸循环的酶，后两个基因编码叁羧酸循环酶。根据生长特性、基因表达、酶活、胞内代谢物浓度以及基于碳13标记实验的代谢通量分析来考察这些单基因敲除对大肠杆菌代谢的影响。lpdA基因敲除大肠杆菌中丙酮酸脱氢酶复合体和α-酮戊二酸脱氢酶复合体均缺陷，该突变菌株的表型与野生菌有显着不同。在LB培养基中，利用葡萄糖阶段，葡萄糖的利用速率降低，细胞生长缓慢，由于生成大量的丙酮酸，细胞产率非常低；吸收丙酮酸阶段，产生D-乳酸、乙酸、琥珀酸和L-谷氨酸。基于酶活和胞内代谢物浓度的测量结果，发现丙酮酸的吸收是丙酮酸氧化酶和磷酸烯醇式丙酮酸合酶-磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶共同作用的结果。通过丙酮酸氧化酶吸收的丙酮酸被转化成乙酸然后通过乙酰辅酶A合成酶、磷酸乙酰转移酶-乙酸激酶共同作用生成乙酰辅酶A来支持细胞的生长。lpdA突变菌中积累的丙酮酸在基因表达水平和酶活水平激活了D-乳酸脱氢酶，造成了D-乳酸的积累。叁羧酸循环的中断激活了乙醛酸途径。L-谷氨酸在突变菌中的大量积累是由于其前体代谢物α-酮戊二酸的积累造成的。poxB基因敲除降低了大肠杆菌细胞的葡萄糖吸收速率、细胞生长速率和生物量产率，升高了大肠杆菌的氧气消耗速率和二氧化碳释放速率。丙酮酸氧化酶的缺失并没有导致显着的丙酮酸积累，从这一点我们可以看出，有氧条件下丙酮酸的代谢主要依赖于丙酮酸脱氢酶复合体，而丙酮酸氧化酶并不起决定作用。酶活的测定结果表明丙酮酸氧化酶的缺失导致了中心代谢途径酶活的改变。poxB突变菌在合成培养基中葡萄糖激酶酶活上升，但是由于其它一些糖酵解酶如6-磷酸果糖激酶和1，6-二磷酸果糖醛缩酶活力的下降导致糖酵解途径的代谢通量降低。在LB培养基中，叁羧酸循环酶如柠檬酸合酶和苹果酸脱氢酶在poxB突变菌中被抑制。丙酮酸氧化酶的缺陷同时也导致了6-磷酸葡萄糖脱氢酶和乙酰辅酶A合成酶活力的升高。这说明该酶虽然在正常大肠杆菌的代谢中不起决定作用，但还是具有一定的调节作用。特别是该酶在lpdA突变菌中起着非常重要的作用，如果在lpdA突变菌中如果抑制丙酮酸氧化酶，细胞停止生长。sucA和sucC基因位于同一个操纵子sucABCD，均编码叁羧酸循环酶。其中sucA参与编码α-酮戊二酸脱氢酶复合体，sucC参与编码琥珀酰辅酶A合成酶。虽然sucA和sucC基因拥有这些相似点，但是这两个基因的缺失对大肠杆菌代谢的影响却有很大的差异。实验结果表明，叁羧酸循环酶的缺陷并不一定都会影响细胞的生长速率。sucA基因的缺失显着降低了大肠杆菌的生长速率，而sucC基因的缺失并没有明显影响细胞的生长速率。sucA突变菌中的α-酮戊二酸脱氢酶复合体的缺失导致了α-酮戊二酸的积累，而在大肠杆菌中α-酮戊二酸是合成谷氨酸的代谢前体，从而导致谷氨酸的积累。尽管sucC基因编码的琥珀酰辅酶A合成酶负责催化α-酮戊二酸脱氢酶复合体的下游反应，但是并没有导致α-酮戊二酸和L-谷氨酸的积累。sucA突变菌的葡萄糖吸收速率降低，乙酸的产量降低，并且能够吸收利用乙酸。乙酸激酶在sucA突变菌中活力下降直观地解释了该突变菌产生的乙酸量较少的原因，而糖酵解途径活力的降低揭示了乙酸产生量减少的根本原因是下降的糖酵解途径的代谢通量。乙醛酸途径的显着激活实现了乙酸的再利用。与之相对的是，sucC突变菌的葡萄糖吸收速率与野生菌相比并没有明显的变化，sucC突变菌产生非常大量的乙酸但是并不利用产生的乙酸。乙酸激酶在sucC突变菌中活力上升催化产生的乙酸量大大提高，乙醛酸途径并没有因为大量乙酸的生成而被激活，乙酸根本不可能再被吸收利用。连续发酵中，全局调控基因fadR和iclR在sucA突变菌中表达水平的降低促进了aceA基因的表达水平的升高导致了乙醛酸途径的激活，而在sucC突变菌中表达水平的稳定，使得aceA基因的表达水平与野生菌持平。全局调控基因arcA和fnr的基因表达水平在两个突变菌中的降低，导致一些叁羧酸循环酶的激活。由于叁羧酸循环被中断，sucA和sucC突变菌的氧化还原平衡发生了变化。还原态NADH、NADPH的量减少，氧化态NAD~+和NADP~+的浓度明显升高。这两个突变菌中高能物质ATP浓度均有明显增加。根据实验数据推测，对于sucC突变菌，由于乙酸生成途径是大肠杆菌中产生ATP的重要途径，大量乙酸的生成同时也生成了大量的ATP。但是对于sucA突变菌，因为乙酸生成量降低，所以生成大量ATP的主要途径显然不是乙酸的生成反应，在该突变菌中，氧化磷酸戊糖途径的活力明显升高，而该途径生成的NADPH可以通过电子传递链反应生成ATP。所以sucA和sucC两个突变菌虽然表现出来的ATP积累的表型是相同的，但是其代谢的机理却是截然不同的。来源于以均匀标记葡萄糖、首位标记葡萄糖和天然葡萄糖的混合物为底物进行的~(13)C标记实验的~1H-~(13)C NMR和GC-MS信号被用来研究基因敲除对胞内代谢通量分布的影响。标记实验的主要思想是跟踪来源于底物的标记碳原子，进行基于碳原子同位素的平衡计算。已知底物分子的同位素标记状态和代谢反应网络，根据同位素的平衡，给出一组代谢通量就能够确定中心代谢网络中的中间代谢物的同位素分子的分布，也就是说一组中间代谢物的同位素分子的分布对应着一组代谢通量。由于氨基酸的同位素分子分布可以从他们相对应的前体(中间代谢物)的同位素分子分布推断出来，而前体分子的标记状态是与代谢通量密切相关的，这样氨基酸的同位素分子分布就可以与代谢通量相关联。根据这个原理，模拟氨基酸的NMR和GC-MS信号也与代谢通量相关联。在NMR和GC-MS信号模拟过程中，要进行叁种校正，包括天然同位素丰度校正、非稳态校正和同位素的相位校正。最优的代谢通量分布(包括交换系数)是通过最小化NMR和GC-MS的实验数据和模拟数据之间的差别得到。首先利用MATLAB中自带的基因算法进行全局寻优，然后用MATLAB中局部寻优函数或二阶Powell收敛方法进行局部搜索，寻找最优解。为了保证结果的可靠性，我们在试验数据的基础上加入正态分布的噪音得到100个数据组，进行统计学分析。本论文在连续发酵生长条件下，以lpdA和sucA单基因敲除大肠杆菌的代谢通量的计算为例建立了计算细胞代谢通量的模型，并且计算所得的结果基本上和其他生物学手段测量的结果相一致。(本文来源于《浙江大学》期刊2006-08-31）
中心代谢途径论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
近年来,白藜芦醇在延寿和对抗现代文明病方面得到了大量的研究,其最主要的作用机理就是直接或者间接通过AMPK途径激活SIRT基因,从而对机体的各项生理机能进行调控的。而延寿、代谢紊乱性疾病、AMPK以及SIRT基因,它们的发病机理、作用机理或者功能性机理都是与机体的代谢直接相关联的,所以,通过了解白藜芦醇对机体代谢的影响情况,可以更科学且精确的弄清楚白藜芦醇的效果以及作用机理。目前,国际上关于白藜芦醇的报道比较多,大多集中在病理方面,而关于其直接对代谢影响情况的报道还比较少,特别是在对以整个机体作为研究对象进行代谢网络的研究更是没有。因此,本文依托血液循环系统,以“有向加权”的乳酸代谢网络作为研究理论和方法,以8-10周龄的雄性SD大鼠作为研究对象,设置了空白组以及低(3mg/kg)、中(10mg/kg)、高(30mg/kg)叁个白藜芦醇实验组,每组18只。经过五天的适应后,在中午的12点进行灌胃后,并于灌胃后2.5、3和3.5小时进行取血并分离血清,用于代谢网络通量分析及其中心代谢途径中所涉及到了13种酶的表达量的测定及研究。结果表明,低、中两个白藜芦醇实验组呈现出分解代谢降低、合成代谢增强的结果,且以低剂量组最为显着,这个剂量下可能更有益于延寿和对抗代谢紊乱性疾病。高剂量组呈现出分解代谢增强的结果,在这个剂量下可能并不会具有有益的功能,甚至推测,由于灌胃白藜芦醇的剂量过多,可能增强了机体的免疫监视和诱导的作用,促使机体产生炎症状态,从而通过增强分解代谢以应对损伤,也就是在高剂量下白藜芦醇可能呈现出了毒性的作用。总体而言,低剂量组的白藜芦醇可能更有益。代谢反应是由酶来催化的,所以,我们也对网络中所涉及的酶进行了测定,13种酶的表达量相对与空白组而言,在低剂量组,显着性降低的酶有PFK(p<0.05)、GAPDH(p<0.05)、PDHC(p<0.05)以及α-KGDHC(p<0.01);显着性提高的酶有IDH(p<0.01)以及MDH(p<0.01)。在中剂量组,显着性降低的酶有IDH(p<0.01);显着性增加的酶有MDH(p<0.01)。在高剂量组,显着性降低的酶有ALD(p<0.05)以及IDH(p<0.01);显着性增加的酶有HK(p<0.01)、G6PDH(p<0.01)、PDHC(p<0.01)以及α-KGDHC(p<0.01)。总体而言,低剂量组对应的酶的表达量是相对来说最低的。代谢反应(代谢通量)是由酶调控的,他们构成了代谢网络的整体,而整体的代谢网络又由什么来调控的呢?食品与机体间不仅有物质和能量流,还有信息流。研究表明,功能性食品是通过与机体之间的信息交流来发挥的作用。功能性食品在肠道中与相应的受体相互作用,进一步影响肠道细胞间以及全身的其他细胞间的信息交流(这个过程是由细胞因子等进行传递的),调节肠道或机体的免疫,并最终作用于代谢水平,这是一个因果逻辑关系的信号传导过程。基于此,我们将有显着性的变化的酶和灌胃后有显着性变化的细胞因子(细胞因子部分由团队内其他人与该实验同时进行并完成)进行皮尔逊相关分析,用以寻找两个网络之间的关系,进一步探索食品是如何通过细胞间通讯来对代谢进行调控的。结果表明,低剂量组,EGF(-0.997)、IL-17A(0.988)与13种酶的相关系数都在-1到1的范围内;中剂量组,IL-12p70(0.955)、Eotaxin(0.988)的相关系数都在-1到1范围内;高剂量组,MIP-1α(0.998)、IL-18(0.92)、MCP-1(0.992)、VEGF(-0.982)以及Fractalkine(-0.993)的相关性系数都在-1到1范围内。相关性数值为正(负)数说明其细胞因子的变化与酶的表达量的变化成正(负)相关,也就是若细胞因子的浓度升高,则酶的表达量就会升高(降低)。结果表明,灌胃了不同剂量的白藜芦醇之后,通过改变相对应的细胞因子的合成和分泌的浓度,来进一步正调节(相关数值为正数,正相关调节)或负调节(相关数值为负数,负相关调节)中心代谢途径中的酶的表达量,从而对整个代谢网络进行调控。这也进一步证实了机体内功能性食品信号传递途径的存在。该方法(包括细胞因子网络、代谢网络以及两者之间的结合)可以为食品或功能性食品的生理功能性(免疫和代谢水平以及信号传递的途径)评价提供一整套更加科学的研究方法和指导理论。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
中心代谢途径论文参考文献
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[9].李迈.若干中心代谢途径单基因敲除对大肠杆菌代谢影响的研究[D].浙江大学.2006