融合自组装双亲短肽对重组过氧化氢酶酶学性质的影响

[目的]利用融合自组装双亲短肽策略对源自枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)的过氧化氢酶KatA进行改性,以强化重组过氧化氢酶在工业中的应用适应性。[方法]将自组装双亲短肽S1vw通过连接肽PT-linker融合在KatA的N端,构建重组质粒pHT254-S1vw-PT-katA,将其与携带天然酶基因的pHT254-katA分别转入枯草芽孢杆菌WB800N中进行分泌表达,之后将分离纯化得到的纯酶进行酶学性质研究。[结果]成功构建出工程菌并将胞外粗酶液通过乙醇沉淀、DEAE阴离子交换层析、疏水层析和凝胶过滤层析4步纯化,最终获得电泳纯的重组酶蛋白。酶学性质研究结果显示,融合酶S1vw-PT-KatA和天然酶KatA的最适反应温度均为30℃,最适反应pH值均为11.0。然而,融合酶在pH 12.0下孵育30 min的相对酶活为77.3%,是相同处理条件下天然酶相对酶活的14.9倍,在65℃和70℃下孵育30 min的相对酶活分别为19.8%和17.5%,是相同处理条件下天然酶相对酶活的1.8倍和1.7倍。此外,融合酶在4℃储存14 d后相对酶活为88.6%,而天然酶仅具有44.3%的相对酶活。同时,融合酶的k_cat/K_m提高到天然酶的2.3倍。[结论]融合自组装双亲短肽S1vw提高了重组过氧化氢酶KatA的pH稳定性、温度稳定性、储存稳定性和催化效率,不仅获得了催化效率和应用适应性改良的重组酶蛋白,为针对过氧化氢酶的进一步分子改造提供了策略参考和实验依据,而且促进了其在工业上的规模化制备和应用。     

d-阿洛酮糖3-差向异构酶重组枯草芽孢杆菌构建及固定化应用

d-阿洛酮糖3-差向异构酶 (d-allulose-3-epimerase) 是异构化d-果糖生成d-阿洛酮糖 (d-allulose) 的关键酶。为提高d-阿洛酮糖3-差向异构酶的热稳定性并获得可重复使用的d-阿洛酮糖3-差向异构酶重组枯草芽孢杆菌固定化细胞,N端融合双亲短肽,通过聚丙烯酰胺凝胶电泳 (SDS-PAGE) 分析,异源d-阿洛酮糖3-差向异构酶在枯草芽孢杆菌中正确折叠,蛋白大小为33 kDa。40 ℃孵育48 h,SAP1-DSDPEase残余酶活仍保持在58%。固定化细胞最优条件为海藻酸钠浓度2%、二氧化钛添加量1︰4 (二氧化钛︰海藻酸钠)、氯化钙溶液浓度2%、戊二醛0.02%作为交联剂。该条件下固定化细胞酶活回收率高达82%,固定化细胞与游离细胞相比,最适反应温度不变均为80 ℃,热稳定性提高,连续10次操作使用,酶活回收率仍保留58%,机械强度仍保持100%,转化率仍保持在28.8%,残余酶活保持在70.5%。在海藻酸钠溶液中加入二氧化钛可减少固定化细胞的细胞泄露,增大了机械强度。     

白地霉脂肪酶在毕赤酵母表面展示

将白地霉脂肪酶基因N端与酿酒酵母FLO絮凝结构域序列融合,构建成脂肪酶毕赤酵母表面展示载体并转化毕赤酵母GS115。免疫荧光检测证实脂肪酶已展示于毕赤酵母细胞表面。甲醇诱导96 h后展示酶活性达到81 U/g干细胞,酶的热稳定性较游离酶有较大提高,50℃孵育4 h后酶活仍保持初始酶活70%以上。     

毕赤酵母展示表达南极假丝酵母脂肪酶B

将南极假丝脂肪酶B(CALB)基因N端和C端,分别与酿酒酵母絮凝蛋白(Flo1p)絮凝结构域序列的N端(FS)和C端(FL)融合,构建成脂肪酶毕赤酵母表面展示载体KFS和KFL,并转化毕赤酵母GS115后获得重组子KFS-CALB和KFL-CALB。免疫荧光检测证实脂肪酶已展示于毕赤酵母细胞表面。甲醇诱导120 h后展示酶活性分别达到286 U/g干细胞和182 U/g干细胞。酶的热稳定性较游离酶有较大提高,50℃孵育4 h后KFS-CALB菌株的残留酶活力仍保持初始酶活力70%以上;KFL-CALB在50℃孵育2 h后的酶活力也达到初始酶活力50%,远远高于游离态的CALB,其在50℃孵育0.5 h后仅残留18%的初始酶活力。     

融合双亲短肽提高腈水合酶的热稳定性研究

腈水合酶(Nitirle hydratase, NHase)催化腈类物质转化为酰胺类物质,目前用于工业生产丙烯酰胺。但在催化过程中释放的热量易导致酶分子失活。研究通过蛋白质融合技术对腈水合酶进行分子改造,提高热稳定性。将2种双亲自组装肽（self-assembling peptides, SAPs）EAK16和ELK16分别融合至恶臭假单胞菌Pseudomonas putida NRRL-18668来源NHase非催化亚基β的N末端,构建出2种融合型NHase：EAK16-NHase和ELK16-NHase。经过表达、纯化后测定酶活力,发现EAK16-NHase和ELK16 NHase的酶活力分别为(426±14) U/mg和(372±12) U/mg,保留野生型酶活力的97%和85%。在50 ℃条件下孵育0~60 min,每5 min取样后测定残存酶活力,EAK16-NHase和ELK16-NHase酶活力半衰期（T₅₀）分别为35 min和40 min,野生型NHase为20 min。说明融合EAK16和ELK16均能提高NHase的热稳定性。研究表明融合SAPs能在不显著影响酶活力的条件下提高酶的热稳定性。     

Ⅱ型葡萄糖异构酶N端随机卷曲序列的嫁接效应

木糖/葡萄糖异构酶（xylose/glucose isomerase, XIase/GIase）是果葡糖浆生产的关键用酶,也是重要的模式酶,其组成域的结构和功能一直是研究的热点。本研究采用重叠PCR技术将源自超嗜热菌Thermoanaerobacter thermohydrosulfuricus的Ⅱ型葡萄糖异构酶（TTGIase）N端31个氨基酸序列融合到嗜热菌Thermobifida fusca的I型葡萄糖异构酶（TFGIase）的N端,构建了融合蛋白N-TFGIase。发酵实验结果显示,在相同培养和诱导条件下,N-TFGIase菌体单位浓度产酶量比TFGIase高出约40%;酶学检测结果显示,N-TFGIase比酶活较TFGIase高出26%,最适温度较TFGIase高出5℃,75℃下的半衰期较TFGIase延长30%,最适pH较TFGIase降低1.0。序列分析表明,TTGIase N端序列的mRNA二级结构不形成有阻碍的颈环结构,提高了融合蛋白的表达效率;其含有的31个氨基酸残基的疏水性指数均小于0,利于融合蛋白的初始折叠和包装;其含有的酸性氨基酸残基比例约为碱性氨基酸残基比例的两倍,减小了酸性介质环境对融合蛋白分子表面的影响。实验结果提示,将来自超嗜热菌的Ⅱ型XIase/GIase的N端随机卷曲序列融合到I型XIase/GIase N端,能够提高后者的热稳定性、酸稳定性和表达效率等酶学性质,与我们的预测结果相一致,这为酶的分子改造和生产应用提供了参考。     

脂肪氧合酶结构、分子改造与发酵研究进展

脂肪氧合酶(EC 1.13.11.12)能专一催化氧化含有Z,Z-1,4-戊二烯结构的多元不饱和脂肪酸,形成具有共轭双键的脂肪酸氢过氧化物,广泛应用于食品加工、化工、医药等领域。1932年首次在大豆中发现脂肪氧合酶以来,人们已在多种动植物组织和微生物中检测到脂肪氧合酶。广泛的来源使脂肪氧合酶结构亦呈现多样性,包括经典结构、融合结构、无N端β-折叠结构及含锰离子结构等。为提高应用性能,定点突变和融合自组装双亲短肽等分子改造技术已用于提高脂肪氧合酶比酶活和热稳定性。基于发酵法的天然优势,构建高产脂肪氧合酶的重组菌成为近年研究的热点。总结了典型脂肪氧合酶的结构、分子改造及发酵法生产研究进展,旨为后续研究提供参考。     

地衣芽胞杆菌来源角蛋白酶N端对活力及其热稳定性的影响

【目的】通过对一株地衣芽孢杆菌来源的角蛋白酶N端进行分子改造,研究其对角蛋白酶活力和热稳定性的影响,进而提高角蛋白酶的热稳定性。【方法】将角蛋白酶N端前5个氨基酸进行分段缺失,并通过序列比对将N端的前5个氨基酸替换为来源于Thermoactinomyces vulgaris的嗜热蛋白酶的N端,将野生型和突变体角蛋白酶基因在枯草芽孢杆菌WB600中进行表达,并对重组酶进行纯化与酶学性质研究。【结果】角蛋白酶N端不同长度的缺失大幅度地降低了角蛋白酶的活力,其中缺失前5个氨基酸完全丧失了酶活力。将角蛋白酶N端前5个氨基酸替换为嗜热蛋白酶N端前12个氨基酸,虽然降低了近70%的活力,但是却增加了角蛋白酶的热稳定性,60°C条件下的半衰期t1/2由原来的9 min提高到20 min。【结论】角蛋白酶的N端对其酶活力具有较大的影响,与嗜热蛋白酶来源的N端进行替换可以有效提高角蛋白酶的热稳定性。     

一种可促进重组蛋白表达量和稳定性的多功能纯化标签的开发与利用

自组装双亲短肽(Self-assembling amphipathic peptides,SAPs)是一类亲疏水氨基酸按一定规律分布、具有自聚合效应的短肽,融合在酶蛋白N端时,具有促进表达和稳定化的功能。根据前期研究结论,设计一条全新的基于SAPs (S1vw,HNANARARHNANARARHNANARARHNARARAR)的可促进融合蛋白表达和稳定性,并可用于镍柱亲和层析的多功能短肽标签,在大肠杆菌表达系统中,将S1vw以PT-linker(PTPPTTPTPPTTPTP)融合在碱性果胶酶(Alkaline polygalacturonate lyase,PGL)、脂肪氧合酶(Lipoxygenase,LOX)及绿色荧光蛋白(Green fluorescent protein,GFP)的N末端时,与对应的野生型相比,PGL及LOX的粗酶活分别提高了3.1倍和1.89倍,GFP的荧光强度提高了16.22倍。S1vw的3种融合酶均可用镍柱进行亲和纯化,并具有较高的回收率。PGL及LOX在对应的热处理条件下,与野生型相比,半衰期分别提高了2.16倍和3.2倍。将GFP-S1vw在枯草芽孢杆菌及毕赤酵母表达系统中表达,发现在枯草芽孢杆菌中融合蛋白表达量提高明显,但在毕赤酵母中表达量几乎没有改变。说明在原核表达体系中,S1vw可作为一种新型的促表达、稳定化及可纯化的多功能标签。     

拉达克轮丝菌TGase在大肠杆菌中的分子改造

【背景】谷氨酰胺转氨酶是一种能够催化酰基转移反应的酶,催化各种蛋白质分子之间或之内发生交联反应,在食品、化妆品、医药等领域具有重要的潜在价值。【目的】克隆来自拉达克轮丝菌(Streptoverticillium ladakanum) B1的谷氨酰胺转氨酶(TGase)基因并对其进行分子改造,使其在大肠杆菌中获得高效异源表达。【方法】分别克隆来自拉达克轮丝菌谷氨酰胺转氨酶的自身前导肽(pro)和除前导肽以外的成熟谷氨酰胺转氨酶(TGase)基因,以pET-22b为表达载体构建pro、TGase共表达和融合表达两种表达模式,在这两种表达模式的基础上进一步用定点突变的方法对成熟TGaseN端前4个氨基酸进行改造,检测不同表达模式以及突变对酶活的影响。【结果】当采用前导肽与TGase共表达时,可以直接得到活性形式的TGase,比酶活达到37.71 U/mg。在融合表达的基础上,将TGaseN端前3个氨基酸DSD突变为AAA,比酶活达到14.04U/mg,相较于原始表达模式提高了14.05%。【结论】前导肽与TGase共表达可以直接产生活性TGase,对于融合表达模式,合适位点的突变有利于提高TGase酶活。     

Curcuminoids as inhibitors of thioredoxin reductase: A receptor based pharmacophore study with distance mapping of the active site

Curcumin is the yellow pigment of turmeric that interacts irreversibly forming an adduct with thioredoxin reductase (TrxR), an enzyme responsible for redox control of cell and defence against oxidative stress. Docking at both the active sites of TrxR was performed to compare the potency of three naturally occurring curcuminoids, namely curcumin, demethoxy curcumin and bis-demethoxy curcumin. Results show that active sites of TrxR occur at the junction of E and F chains. Volume and area of both cavities is predicted. It has been concluded by distance mapping of the most active conformations that Se atom of catalytic residue SeCYS498, is at a distance of 3.56 from C13 of demethoxy curcumin at the E chain active site, whereas C13 carbon atom forms adduct with Se atom of SeCys 498. We report that at least one methoxy group in curcuminoids is necessary for interation with catalytic residues of thioredoxin. Pharmacophore of both active sites of the TrxR receptor for curcumin and demethoxy curcumin molecules has been drawn and proposed for design and synthesis of most probable potent antiproliferative synthetic drugs.     

A Unique Protease Cleavage Site Predicted in the Spike Protein of the Novel Pneumonia Coronavirus (2019-nCoV) Potentially Related to Viral Transmissibility

正Dear Editor,In December 2019, a novel human coronavirus caused an epidemic of severe pneumonia(Coronavirus Disease 2019,COVID-19) in Wuhan, Hubei, China(Wu et al. 2020; Zhu et al. 2020). So far, this virus has spread to all areas of China and even to other countries. The epidemic has caused 67,102 confirmed infections with 1526 fatal cases     

Comparative morphology of the carpel in the Liliaceae: Hewardieae, Petrosavieae, and Tricyrteae

The young pistils in the melanthioid tribes, Hewardieae, Petrosavieae and Tricyrteae, are uniformly tricarpellate and syncarpous. They lack raphide idioblasts. All are multiovulate, with bitegmic ovules. The Petrosavieae are marked by the presence of septal glands and incomplete syncarpy. Tepals and stamens adhere to the ovary in the Hewardieae and the Petrosavieae but not in the Tricyrteae. Two vascular bundles occur in the stamens of the Hewartlieae and Tricyrtis latifolia. Ventral bundles in the upper part of the ovary of the Hewardieae are continuous with compound septal bundles and placental bundles in the lower part. Putative ventral bundles occur in the alternate position in the Tricyrteae and putative placental bundles in the opposite. position in the Petrosavieae. The dichtomously branched stigma in each carpel of the Tricyrteae is supplied by a bifurcated dorsal bundle.     

鸡传染性法氏囊病病毒研究进展

传染性法氏囊病(Infection bursal disease, IBD)是由鸡传染性法氏囊病毒(Infectious bursal disease virus, IBDV)引起的鸡和火鸡的一种高度接触性传染病,给世界各国的禽养殖业带来了巨大损失.自IBDV发现至今新的变异株不断出现,分子结构的改变导致病毒致病力的改变及宿主对疫苗应答的改变,使得传统的疫苗已不能控制其流行,因此各国学者对其基因组结构和功能进行了广泛深入的研究,并积极研制新型有效的疫苗以达到防治的目的.     

Development of a Novel Reverse Transcription Loop-Mediated Isothermal Amplification Method for Rapid Detection of SARS-CoV-2

In conclusion, the novel visual RT-LAMP assay is a simple, rapid, and sensitive approach for detection of SARS-CoV-2, and it is ready for application in primary care and community hospitals or health care centers, and even patients' own houses in response to the current SARS-CoV-2 epidemic because the assay does not require sophisticated equipment and skilled personnel. Furthermore, it is also ready to be used in fields for screening samples from wild animals and environments to facilitate the identification of potential intermediate hosts that mediate the cross-species transmission of SARS-CoV-2 from bats to humans.     

Perinatal Vertical Transmission of Chikungunya Virus in Ruili,a Town on the Border between China and Myanmar

正Dear Editor,Chikungunya virus (CHIKV), an arbovirus in the family of Togaviridae, genus Alphavirus, is transmitted by the A.aegyptii or A. albopictus mosquito, and causes disease in humans characterized by fever, rash, and arthralgia (Silva and Dermody 2017; Suhrbier 2019). It was first reported in 1953 in Tanzania, and caused only a few outbreaks and sporadic cases in Africa and Asia in last century. However, in the epidemic in 2004, CHIKV acquired mutations that conferred enhanced transmission by the A. albopictus mosquito(Schuffenecker et al. 2006). Since then, it has successively caused outbreaks in Africa, the Indian Ocean, South East Asia, the South America, and Europe (Zeller et al. 2016).