透明颤菌血红蛋白研究现状及其在中药中的应用展望
透明颤菌属,,]透明颤菌属;,血红蛋白类;,基因;,转基因,1VHb的结构及特性,2VHb基因的克隆、表达与调控,3VHb的生理功能,4VHb在中
[关键词]透明颤菌属; 血红蛋白类; 基因; 转基因Current research status of Vitreoscilla hemoglobin and the prospective application in traditional Chinese medicine
HU ZhiBi
(Institute of Chinese Materia Medica, Shanghai University of Traditional Chinese Medicine, Shanghai 201203, China)
KEY WORDS Vitreoscilla; hemoglobins; genes; transgenes
氧传递直接或间接影响着需氧生物的初级代谢和次级代谢。在哺乳动物中，血红蛋白具有氧结合特性，过去曾认为这种氧结合蛋白只存在于哺乳动物中，近期发现，它几乎普遍存在于动物、植物和微生物中[1]。透明颤菌血红蛋白(Vitreoscilla hemoglobin, VHb)是由透明颤菌属(Vitreoscilla sp. C1)中产生的一种可溶性血红蛋白，这种血红蛋白能在贫氧条件下被大量诱导合成，使透明颤菌在微氧条件下能够很好地生存。随着研究的深入，发现该基因的表达在转录水平上受氧浓度调控。因此在以溶氧为限制条件的生物反应器中，尤其是在大规模、高密度微生物发酵和动植物细胞培养解决供氧问题领域具有潜在的应用前景。
1VHb的结构及特性
透明颤菌是一种专性好氧的革兰氏阴性丝状菌，属于贝日阿托氏菌属(Beggiatoe)，在沼泽、腐烂植物等贫氧的环境中生长旺盛。VHb在透明颤菌中被发现，最初被认为是“细胞色素o(cytochrome o, Cyo)”蛋白，具有末端氧化酶的性质[2]。Cyo在不同的环境条件下可呈现三种不同的状态，即氧化态、还原态、氧合态，并可以相互转化；其中还原态是生理活性态，而氧合态则是富氧条件下的表现形式。它在577、544和420 nm处有最大吸收峰，若向溶液中鼓入CO气体，则可形成蛋白CO复合物，在566、535及419 nm处呈现特征吸收峰[3]。但是随着1983年真正的Cyo的分离和确定[4]，实验表明该蛋白在光谱学和氧结合动力学性质上与氧合肌红、血红蛋白相似[3, 5]。1986年，Wakabayashi等[6]结合蛋白质初级结构、光谱性质、氧结合动力学确定了该蛋白的结构，并将该蛋白正式命名为透明颤菌血红蛋白。
VHb为同型二聚体 ......
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