vk2研究现状课件

维生素K2研究进展维生素K2研究进展1CONTENTS维生素k2的研究背景及简介01维生素k2的用途02生产菌株03维生素k2的代谢途径04与维生素k2代谢相关的基因05国内外研究的现状06CONTENTS维生素k2的研究背景及简介01维生素k2的用2研究背景维生素K2是一类重要的脂溶性凝血类维生素，是罕见的油脂资源。因其在食品中含量极少，素有“铂金维生素”之称，具有预防和治疗骨质疏松川、动脉钙化、心血管疾病、肿瘤及帕金森症等多种重要的生理作用。传统的维生素K2一般采用化学合成法生产，但存在化学前体原料来源限制、化学反应产生大量异构体、副产物多、产率低、带来环境污染等问题，且合成的维生素K2，其异戊二烯侧链多是顺式结构，活性较低。而活性更高的天然维生素K2仅能通过微生物发酵法获得，因此，微生物发酵法越来越受到人们的欢迎，具有广阔的应用前景。研究背景3维生素k2简介维生素K2类化合物的结构式（n=1，2，3，....14)维生素k2简介维生素K2类化合物的结构式（n=1，2，3，.4vk2的用途维生素K2在血液凝固中的作用维生素K2在骨骼代谢中的作用维生素K2的其他生理功能vk2的用途维生素K2在血液凝固中的作用维生素K2在骨骼代谢5维生素k2在血液凝固中的作用

在体内,维生素K2作为一个辅因子参与某些蛋白质中谷氨酸残基转移后的羧化作用。这些蛋白质包括维生素依赖性的凝血因子II(凝血素)、VII(前转化素)、IX(克雷斯马斯因子)、X(斯图亚特因子)、蛋白质C,蛋白质S,蛋白质Zv和生长抑制专一因子(Gas6)。和凝血级联系统中其他的维生素K依赖性蛋白相比，蛋白质C和X扮演者抗凝剂的角色。在凝血过程中,凝血酶原酶在Ca2+的促进下与磷脂质体聚合,而当缺乏维生素K2时,凝血酶原就失去了对Ca2+的亲和性。维生素k2在血液凝固中的作用在体内,维生素K26维生素快k2在骨骼代谢中的作用

研究人员己经在人体骨骼中发现两种维生素依赖性蛋白-------骨钙素，也被称之为Y_羧基谷氨酸(骨Gla蛋白或者BGP)和基质Gla蛋白(MGP)，y-羧化作用的发生即是由维生素K依赖性的Y_羧化酶催化的。体内和体外实验表明维生素K可能直接参与骨骼的代谢。体外实验己经证明，维生素K2可以通过抑制前列腺素E2和白细胞介素-6等骨再生物质的产生从而抑制骨骼的再吸收，维生素K2还能够提高成骨细胞诱导的矿化作用水平，并且在类固醇处理的和切除卵巢的大鼠试验中能够抑制骨的流失。维生素快k2在骨骼代谢中的作用研究人员己经在人7维生素k2的其他生理作用

维生素K2可降低病毒性肝硬化女性患者发生肝癌的风险。TsangCK等研究发现维生素K2能够促进以神经生长因子为媒介的PC12D细胞的轴突生长。PC12D细胞在神经生长因子的存在下经过维生素K2处理，大大增加了神经细胞的比例以及乙酞胆碱醋酶的活动。Natural公司宣称，维生素K2己经被证实对白种人的心血管健康有利，原因在于维生素K2能够协助调控Ca2十的利用和促进martxiGla-protein的活性，此蛋白能够抑制血管的钙化。维生素k2的其他生理作用维生素K2可降低病毒性8

原核生物的细胞呼吸作用发生在细胞膜上，泛醌（COQ和萘醌(MK)是两类在原核生物的膜结合蛋白复合体中传递电子的脂溶性化合物，与菌体的呼吸代谢紧密相关。电子供体在酶的作用下传递2个电子给MK,MK再在另一个酶的作用下将这2个电子传递给电子受体，在这一过程中，主要依赖MK与MKH:之间的不断循环，从而为呼吸链源源不断地传递电子，因此这一过程也被成为维生素K循环，它在需氧和厌氧呼吸系统中的电子传递链上均发挥着至关重要的作用。其电子传递示意图如图所示。维生素k循环与菌体呼吸原核生物的细胞呼吸作用发生在细胞膜上，泛醌（9维生素K循环维生素K循环10合成维生素K2的微生物有黄杆菌属(Flavobacteriumsp.)、分枝杆菌属(Mycobacteriumsp.)、诺卡氏菌属(Nocardiumsp.)、乳酸菌(Lacto—

bacillus)、链霉菌(Streptomyces)、纳豆芽抱杆菌(Bacillussubtilisnatto)生产菌种合成维生素K2的微生物有黄杆菌属(Flavobacteriu11维生素k2的代谢途径

维生素K2由萘醌环和异戊二烯侧链组成，合成途径主要包括糖酵解(EMP)途径、磷酸戊糖(HMP)途径、甲羟戊酸(MVA)途径、甲萘醌合成(MK)途径4个部分，微生物以甘油为底物时，首先在甘油激酶(CK)作用下形成3-磷酸甘油，随后在磷酸甘油脱氢(NAD(P)十)作用下氧化形成磷酸二羟丙酮，由此进入糖酵解途径（EMP途径)生成丙酮酸，丙酮酸脱羧形成乙酞-CoA，进人三羧酸循环途径(TCA途径)。同时，乙酞-CoA进人甲羟戊酸途径(MVA途径)形成聚异戊二烯焦磷酸(OPP);3-磷酸甘油进入磷酸戊糖途径(PPP途径)，维生素k2的代谢途径维生素K2由萘醌环和异戊二12在转酮酶作用下形成4一磷酸赤鲜糖，通过合成、脱水、脱氢形成莽草酸，最后反应生成分支酸;由此进入MK途径，menF,D,C,E,B基因簇编码的6种关键酶和水解酶作用下形成醌骨架1,4一二羚基一2-萘甲酸(DHNA),最后与MVA途径形成的聚异戊二烯焦磷酸在，men.A,UbiE/menG编码的转移酶脱作用下脱羧、甲基化形成甲萘醌(MK)。在转酮酶作用下形成4一磷酸赤鲜糖，通过合成、脱水、脱氢形成莽13维生素k2的合成途径维生素k2的合成途径14维生素k2合成过程中各基因参与作用位置与vk2代谢相关的基因维生素k2合成过程中各基因参与作用位置与vk2代谢相关的基因15

从上图中可以看出，共有八个酶分别控制从异分支酸开始的甲萘醌母环的合成以及从异戊烯焦磷酸开始的侧链的合成，共有9个基因参与这一过程，它们分别是menA,menB,menC,menD,menE,menG,menH,hepT和hepS，其中hepT和hepS分别控制侧链上同一个酶的两个亚基的合成。根据测序结果，维生素K2合成途径中的9个基因大小如下表。从上图中可以看出，共有八个酶分别控制从异分支酸16维生素k2合成途径中基因menA序列维生素k2合成途径中基因menA序列17维生素k2合成途径中基因menB序列维生素k2合成途径中基因menB序列18维生素k2合成途径中基因menC序列维生素k2合成途径中基因menC序列19vk2研究现状课件20LOREMIPSUMDOLOR维生素k2合成途径中基因menD序列LOREMIPSUMDOLOR维生素k2合成途径中基因m21LOREMIPSUMDOLORLOREMIPSUMDOLOR22LOREMIPSUMDOLOR维生素k2合成途径中基因menE序列LOREMIPSUMDOLOR维生素k2合成途径中基因m23LOREMIPSUMDOLORLOREMIPSUMDOLOR24维生素k2合成途径中基因menG序列维生素k2合成途径中基因menG序列25维生素k2合成途径中基因menH序列维生素k2合成途径中基因menH序列26维生素k2合成途径中基因hepT序列维生素k2合成途径中基因hepT序列27vk2研究现状课件28维生素k2合成途径中基因hepS序列维生素k2合成途径中基因hepS序列29基于各个基因的上下游序列设计的引物基于各个基因的上下游序列设计的引物30国内外的研究现状国内外的研究现状31MK-7FermentationProceduresFermentationwasconductedina3-Lfermentor(BioFlo/CelliGen115,NewBrunswickScientificCo.,USA).Thefermentorwasequippedwithatop-drivenstirrerwithtwosix-bladeRushtonimpellers(i.e.diameter45mm,width14mm,length14mm)andfourbaffles(i.e.width14mm).Filteredairwasinjectedthroughaperforatedpipespargerlocatedunderthebottomimpeller.Themaximumadjustablelevelsforaerationandstirrercontrollerswere5vvmand1,000rpm,respectively.Fermentationmediaconsistedof5%(w/v)yeastextract,5%(w/v)glycerol,18.9%(w/v)soypeptoneand0.06%(w/v)K2HPO4.B.subtilisnattosporesolutionwasaddedtothefermentationmediausinganinoculumsizeof2%(v/v).MK-7FermentationProceduresFe32LOREMIPSUMDOLORThefermentationmediaweremixedwithvegetable(soybean)oildropletsduringthefermentationperiodwhichwasusedastheanti-foamingagentwiththefinalratioof1/6(media/oil,v/v).Aftereachrun,themixtureofoilandmediawerecentrifugedat6,000rpmfor10mintoseparatetwophases.TheconcentrationofMK-7ineachphasewasthenmeasured.Allthefermentationexperimentswereconductedat40°C.LOREMIPSUMDOLORThefermentat33Thanks!Thanks!34维生素K2研究进展维生素K2研究进展35CONTENTS维生素k2的研究背景及简介01维生素k2的用途02生产菌株03维生素k2的代谢途径04与维生素k2代谢相关的基因05国内外研究的现状06CONTENTS维生素k2的研究背景及简介01维生素k2的用36研究背景维生素K2是一类重要的脂溶性凝血类维生素，是罕见的油脂资源。因其在食品中含量极少，素有“铂金维生素”之称，具有预防和治疗骨质疏松川、动脉钙化、心血管疾病、肿瘤及帕金森症等多种重要的生理作用。传统的维生素K2一般采用化学合成法生产，但存在化学前体原料来源限制、化学反应产生大量异构体、副产物多、产率低、带来环境污染等问题，且合成的维生素K2，其异戊二烯侧链多是顺式结构，活性较低。而活性更高的天然维生素K2仅能通过微生物发酵法获得，因此，微生物发酵法越来越受到人们的欢迎，具有广阔的应用前景。研究背景37维生素k2简介维生素K2类化合物的结构式（n=1，2，3，....14)维生素k2简介维生素K2类化合物的结构式（n=1，2，3，.38vk2的用途维生素K2在血液凝固中的作用维生素K2在骨骼代谢中的作用维生素K2的其他生理功能vk2的用途维生素K2在血液凝固中的作用维生素K2在骨骼代谢39维生素k2在血液凝固中的作用

在体内,维生素K2作为一个辅因子参与某些蛋白质中谷氨酸残基转移后的羧化作用。这些蛋白质包括维生素依赖性的凝血因子II(凝血素)、VII(前转化素)、IX(克雷斯马斯因子)、X(斯图亚特因子)、蛋白质C,蛋白质S,蛋白质Zv和生长抑制专一因子(Gas6)。和凝血级联系统中其他的维生素K依赖性蛋白相比，蛋白质C和X扮演者抗凝剂的角色。在凝血过程中,凝血酶原酶在Ca2+的促进下与磷脂质体聚合,而当缺乏维生素K2时,凝血酶原就失去了对Ca2+的亲和性。维生素k2在血液凝固中的作用在体内,维生素K240维生素快k2在骨骼代谢中的作用

研究人员己经在人体骨骼中发现两种维生素依赖性蛋白-------骨钙素，也被称之为Y_羧基谷氨酸(骨Gla蛋白或者BGP)和基质Gla蛋白(MGP)，y-羧化作用的发生即是由维生素K依赖性的Y_羧化酶催化的。体内和体外实验表明维生素K可能直接参与骨骼的代谢。体外实验己经证明，维生素K2可以通过抑制前列腺素E2和白细胞介素-6等骨再生物质的产生从而抑制骨骼的再吸收，维生素K2还能够提高成骨细胞诱导的矿化作用水平，并且在类固醇处理的和切除卵巢的大鼠试验中能够抑制骨的流失。维生素快k2在骨骼代谢中的作用研究人员己经在人41维生素k2的其他生理作用

维生素K2可降低病毒性肝硬化女性患者发生肝癌的风险。TsangCK等研究发现维生素K2能够促进以神经生长因子为媒介的PC12D细胞的轴突生长。PC12D细胞在神经生长因子的存在下经过维生素K2处理，大大增加了神经细胞的比例以及乙酞胆碱醋酶的活动。Natural公司宣称，维生素K2己经被证实对白种人的心血管健康有利，原因在于维生素K2能够协助调控Ca2十的利用和促进martxiGla-protein的活性，此蛋白能够抑制血管的钙化。维生素k2的其他生理作用维生素K2可降低病毒性42

原核生物的细胞呼吸作用发生在细胞膜上，泛醌（COQ和萘醌(MK)是两类在原核生物的膜结合蛋白复合体中传递电子的脂溶性化合物，与菌体的呼吸代谢紧密相关。电子供体在酶的作用下传递2个电子给MK,MK再在另一个酶的作用下将这2个电子传递给电子受体，在这一过程中，主要依赖MK与MKH:之间的不断循环，从而为呼吸链源源不断地传递电子，因此这一过程也被成为维生素K循环，它在需氧和厌氧呼吸系统中的电子传递链上均发挥着至关重要的作用。其电子传递示意图如图所示。维生素k循环与菌体呼吸原核生物的细胞呼吸作用发生在细胞膜上，泛醌（43维生素K循环维生素K循环44合成维生素K2的微生物有黄杆菌属(Flavobacteriumsp.)、分枝杆菌属(Mycobacteriumsp.)、诺卡氏菌属(Nocardiumsp.)、乳酸菌(Lacto—

bacillus)、链霉菌(Streptomyces)、纳豆芽抱杆菌(Bacillussubtilisnatto)生产菌种合成维生素K2的微生物有黄杆菌属(Flavobacteriu45维生素k2的代谢途径

维生素K2由萘醌环和异戊二烯侧链组成，合成途径主要包括糖酵解(EMP)途径、磷酸戊糖(HMP)途径、甲羟戊酸(MVA)途径、甲萘醌合成(MK)途径4个部分，微生物以甘油为底物时，首先在甘油激酶(CK)作用下形成3-磷酸甘油，随后在磷酸甘油脱氢(NAD(P)十)作用下氧化形成磷酸二羟丙酮，由此进入糖酵解途径（EMP途径)生成丙酮酸，丙酮酸脱羧形成乙酞-CoA，进人三羧酸循环途径(TCA途径)。同时，乙酞-CoA进人甲羟戊酸途径(MVA途径)形成聚异戊二烯焦磷酸(OPP);3-磷酸甘油进入磷酸戊糖途径(PPP途径)，维生素k2的代谢途径维生素K2由萘醌环和异戊二46在转酮酶作用下形成4一磷酸赤鲜糖，通过合成、脱水、脱氢形成莽草酸，最后反应生成分支酸;由此进入MK途径，menF,D,C,E,B基因簇编码的6种关键酶和水解酶作用下形成醌骨架1,4一二羚基一2-萘甲酸(DHNA),最后与MVA途径形成的聚异戊二烯焦磷酸在，men.A,UbiE/menG编码的转移酶脱作用下脱羧、甲基化形成甲萘醌(MK)。在转酮酶作用下形成4一磷酸赤鲜糖，通过合成、脱水、脱氢形成莽47维生素k2的合成途径维生素k2的合成途径48维生素k2合成过程中各基因参与作用位置与vk2代谢相关的基因维生素k2合成过程中各基因参与作用位置与vk2代谢相关的基因49

从上图中可以看出，共有八个酶分别控制从异分支酸开始的甲萘醌母环的合成以及从异戊烯焦磷酸开始的侧链的合成，共有9个基因参与这一过程，它们分别是menA,menB,menC,menD,menE,menG,menH,hepT和hepS，其中hepT和hepS分别控制侧链上同一个酶的两个亚基的合成。根据测序结果，维生素K2合成途径中的9个基因大小如下表。从上图中可以看出，共有八个酶分别控制从异分支酸50维生素k2合成途径中基因menA序列维生素k2合成途径中基因menA序列51维生素k2合成途径中基因menB序列维生素k2合成途径中基因menB序列52维生素k2合成途径中基因menC序列维生素k2合成途径中基因menC序列53vk2研究现状课件54LOREMIPSUMDOLOR维生素k2合成途径中基因menD序列LOREMIPSUMDOLOR维生素k2合成途径中基因m55LOREMIPSUMDOLORLOREMIPSUMDOLOR56LOREMIPSUMDOLOR维生素k2合成途径中基因menE序列LOREMIPSUMDOLOR维生素k2合成途径中基因m57LOREMIPSUMDOLORLOREMIPSUMDOLOR58维生素k2合成途径中基因menG序列维生素k2合成途径中基因menG序列59维生素k2合成途径中基因menH序列维生素k2合成途径中基因menH序列60维生素k2合成途径中基因hepT序列维生素k2合成途径中基因hepT序列61vk2研究现状课件62维生素k2合成途径中基因hepS序列维生素k2合成途径中基因hepS序列63基于各个基因的上下游序列设计的引物基于各个基因的上下游序列设计的引物64国内外的研究现状国内外的研究现状65MK-7FermentationProceduresFermentationwasconductedina3-Lfermentor(BioFlo/CelliGen115,NewBrunswickScientificCo.,USA).Thefermentorwasequippedwithatop-drivenstirrerwithtwosix-bladeRushtonimpellers(i.e.diameter45mm,width14mm,length14mm)andfourbaffles(i.e.widt