vk研究現(xiàn)狀 ppt課件

1、維生素K2研究進(jìn)展,,,CONTENTS,維生素k2的研究背景及簡介,,01,維生素k2的用途,,02,生產(chǎn)菌株,,03,維生素k2的代謝途徑,,04,與維生素k2代謝相關(guān)的基因,,05,國內(nèi)外研究的現(xiàn)狀,,06,研究背景 維生素K2是一類重要的脂溶性凝血類維生素，是罕見的油脂資源。因其在食品中含量極少，素有“鉑金維生素”之稱，具有預(yù)防和治療骨質(zhì)疏松川、動(dòng)脈鈣化、心血管疾病、腫瘤及帕金森癥等多種重要的生理作用。傳統(tǒng)的維生素

2、K2一般采用化學(xué)合成法生產(chǎn)，但存在化學(xué)前體原料來源限制、化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生大量異構(gòu)體、副產(chǎn)物多、產(chǎn)率低、帶來環(huán)境污染等問題，且合成的維生素K2，其異戊二烯側(cè)鏈多是順式結(jié)構(gòu)，活性較低。而活性更高的天然維生素K2僅能通過微生物發(fā)酵法獲得，因此，微生物發(fā)酵法越來越受到人們的歡迎，具有廣闊的應(yīng)用前景。,維生素k2簡介,維生素K2類化合物的結(jié)構(gòu)式（n=1，2，3，....14),,,vk2的用途,維生素K2在血液凝固中的作用,維生素K2在骨骼代謝中的作

3、用,維生素K2的其他生理功能,維生素k2在血液凝固中的作用,在體內(nèi),維生素K2作為一個(gè)輔因子參與某些蛋白質(zhì)中谷氨酸殘基轉(zhuǎn)移后的羧化作用。這些蛋白質(zhì)包括維生素依賴性的凝血因子II(凝血素)、V II(前轉(zhuǎn)化素)、IX(克雷斯馬斯因子)、X(斯圖亞特因子)、蛋白質(zhì)C,蛋白質(zhì)S,蛋白質(zhì)Zv和生長抑制專一因子(Gas6)。和凝血級(jí)聯(lián)系統(tǒng)中其他的維生素K依賴性蛋白相比，蛋白質(zhì)C和X扮演者抗凝劑的角色。在凝血過程中,凝血酶原酶在Ca2+的促進(jìn)下與磷

4、脂質(zhì)體聚合,而當(dāng)缺乏維生素K2時(shí),凝血酶原就失去了對(duì)Ca2+的親和性。,維生素快k2在骨骼代謝中的作用,研究人員己經(jīng)在人體骨骼中發(fā)現(xiàn)兩種維生素依賴性蛋白-------骨鈣素，也被稱之為Y_羧基谷氨酸(骨Gla蛋白或者BGP)和基質(zhì)Gla蛋白(MGP)，y-羧化作用的發(fā)生即是由維生素K依賴性的Y_羧化酶催化的。 體內(nèi)和體外實(shí)驗(yàn)表明維生素K可能直接參與骨骼的代謝。體外實(shí)驗(yàn)己經(jīng)證明，維生素K2可以通過抑制前列腺素E2和白細(xì)胞介素

5、-6等骨再生物質(zhì)的產(chǎn)生從而抑制骨骼的再吸收，維生素K2還能夠提高成骨細(xì)胞誘導(dǎo)的礦化作用水平，并且在類固醇處理的和切除卵巢的大鼠試驗(yàn)中能夠抑制骨的流失。,維生素k2的其他生理作用,維生素K2可降低病毒性肝硬化女性患者發(fā)生肝癌的風(fēng)險(xiǎn)。 Tsang C K等研究發(fā)現(xiàn)維生素K2能夠促進(jìn)以神經(jīng)生長因子為媒介的PC 12D細(xì)胞的軸突生長。PC 12D細(xì)胞在神經(jīng)生長因子的存在下經(jīng)過維生素K2處理，大大增加了神經(jīng)細(xì)胞的比例以及乙酞膽堿醋酶

6、的活動(dòng)。 Natural公司宣稱，維生素K2己經(jīng)被證實(shí)對(duì)白種人的心血管健康有利，原因在于維生素K2能夠協(xié)助調(diào)控Ca2十的利用和促進(jìn)martxi Gla-protein的活性，此蛋白能夠抑制血管的鈣化。,原核生物的細(xì)胞呼吸作用發(fā)生在細(xì)胞膜上，泛醌（COQ和萘醌(MK)是兩類在原核生物的膜結(jié)合蛋白復(fù)合體中傳遞電子的脂溶性化合物，與菌體的呼吸代謝緊密相關(guān)。電子供體在酶的作用下傳遞2個(gè)電子給MK, MK再在另一個(gè)酶的作用下將這

7、2個(gè)電子傳遞給電子受體，在這一過程中，主要依賴MK與MKH:之間的不斷循環(huán)，從而為呼吸鏈源源不斷地傳遞電子，因此這一過程也被成為維生素K循環(huán)，它在需氧和厭氧呼吸系統(tǒng)中的電子傳遞鏈上均發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。其電子傳遞示意圖如圖所示。,維生素k循環(huán)與菌體呼吸,維生素K循環(huán),合成維生素K2的微生物有黃桿菌屬(Flavobacterium sp. )、分枝桿菌屬(Mycobacterium sp. )、諾卡氏菌屬( Nocardium sp.

8、)、乳酸菌 (Lacto— bacillus )、鏈霉菌( Streptomyces )、納豆芽抱桿菌(Bacillus subtilis natto ),生產(chǎn)菌種,維生素k2的代謝途徑,維生素K2由萘醌環(huán)和異戊二烯側(cè)鏈組成，合成途徑主要包括糖酵解(EMP)途徑、磷酸戊糖(HMP)途徑、甲羥戊酸(MVA)途徑、甲萘醌合成(MK)途徑4個(gè)部分，微生物以甘油為底物時(shí)，首先在甘油激酶(CK)作用下形成3-磷酸甘油，隨后在磷酸甘油脫氫(NAD

9、(P)十)作用下氧化形成磷酸二羥丙酮，由此進(jìn)入糖酵解途徑（EMP途徑)生成丙酮酸，丙酮酸脫羧形成乙酞-CoA，進(jìn)人三羧酸循環(huán)途徑(TCA途徑)。同時(shí)，乙酞-CoA進(jìn)人甲羥戊酸途徑(MVA途徑)形成聚異戊二烯焦磷酸(OPP) ;3-磷酸甘油進(jìn)入磷酸戊糖途徑(PPP途徑)，,在轉(zhuǎn)酮酶作用下形成4一磷酸赤鮮糖，通過合成、脫水、脫氫形成莽草酸，最后反應(yīng)生成分支酸;由此進(jìn)入MK途徑，menF, D, C,E,B基因簇編碼的6種關(guān)鍵酶和水解酶作用下

10、形成醌骨架1 ,4一二羚基一2-萘甲酸(DHNA),最后與MVA途徑形成的聚異戊二烯焦磷酸在，men.A,UbiE/menG編碼的轉(zhuǎn)移酶脫作用下脫羧、甲基化形成甲萘醌(MK)。,維生素k2的合成途徑,維生素k2合成過程中各基因參與作用位置,與vk2代謝相關(guān)的基因,從上圖中可以看出，共有八個(gè)酶分別控制從異分支酸開始的甲萘醌母環(huán)的合成以及從異戊烯焦磷酸開始的側(cè)鏈的合成，共有9個(gè)基因參與這一過程，它們分別是men A,men B, men C

11、, men D, men E, men G, men H, hep T和hep S，其中hep T和hep S分別控制側(cè)鏈上同一個(gè)酶的兩個(gè)亞基的合成。根據(jù)測序結(jié)果，維生素K2合成途徑中的9個(gè)基因大小如下表。,維生素k2合成途徑中基因men A序列,維生素k2合成途徑中基因men B序列,維生素k2合成途徑中基因men C序列,LOREM IPSUM DOLOR,維生素k2合成途徑中基因men D序列,LOREM IPSUM DOLOR,

12、LOREM IPSUM DOLOR,維生素k2合成途徑中基因men E序列,LOREM IPSUM DOLOR,維生素k2合成途徑中基因men G序列,維生素k2合成途徑中基因men H序列,維生素k2合成途徑中基因hepT序列,維生素k2合成途徑中基因hepS序列,基于各個(gè)基因的上下游序列設(shè)計(jì)的引物,,,,,,,國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀,MK-7 Fermentation Procedures,Fermentation was conduct

13、ed in a 3-L fermentor (BioFlo/CelliGen 115, New Brunswick Scientific Co., USA). The fermentor was equipped with a top-driven stirrer with two six-blade Rushton impellers (i.e. diameter 45 mm, width 14 mm, length 14 mm) a

14、nd four baffles (i.e. width 14 mm). Filtered air was injected through a perforated pipe sparger located under the bottom impeller. The maximum adjustable levels for aeration and stirrer controllers were 5 vvm and 1,000 r

15、pm, respectively. Fermentation media consisted of 5 % (w/v) yeast extract, 5 % (w/v) glycerol, 18.9 % (w/v) soy peptone and 0.06 % (w/v) K2HPO4. B. subtilis natto spore solution was added to the fermentation media using

16、an inoculum size of 2 % (v/v).,LOREM IPSUM DOLOR,The fermentation media were mixed with vegetable (soybean) oil droplets during the fermentation period which was used as the anti-foaming agent with the final ratio of 1/6

17、 (media/oil, v/v). After each run, the mixture of oil and media were centrifuged at 6,000 rpm for 10 min to separate two phases. The concentration of MK-7 in each phase was then measured. All the fermentation experiments