基于氨基酸序列预测蛋白质功能性点突变位点

突变是研究蛋白质结构和功能的重要方法。点突变实验中,突变位点的选择随机性大,若能对突变后蛋白质功能是否发生变化做出预测,将大大减少实验的盲目性。为此,作者设计了一个基于信号处理的单点替换突变预测模型,对序列上每个位点所有可能的氨基酸替换的效果进行估计。使用蛋白质突变数据库(Protein Mutant Database,PMD)里的11个蛋白共2600多个点突变的数据集,对以上模型进行了验证。结果表明正确率高达81.2%,并且推荐出的替换选择位点仅占所有可能替换突变的3.1%。在体外定点突变实验中,使用本模型推荐的高可能性功能突变位点将有助于提高实验的成功率。该模型使用蛋白质的氨基酸序列信息,特别是对未知结构的蛋白质同样适用。然而,由于缺乏足够的突变实验数据,本模型的应用仍需进一步完善和验证。     

遗传工程改造氨基酸产生菌取得新进展——苏联获得产苏氨酸高产菌种居领先地位

1981年苏联工业微生物遗传与育种研究所S.I.Alichania等在创建工业微生物高产菌株方面取得进展,通过基因工程途径获得一株产苏氨基酸突变株(E.coli),产量为30克/升/30余小时,比目前所有用于实践的苏氨酸产生菌的产率都要高(微生物学动态,1981,1,20)。     

外来种互花米草对盐沼土壤微生物多样性的影响——以江苏滨海为例

研究了江苏滨海外来种互花米草的生长对潮间带土壤微生物特征的影响,结果显示:与原有光滩相比,互花米草的大面积生长,使当地潮间带土壤微生物量增加,并随植被的生长状况发生变化,潮间带土壤微生物对碳和营养物质的利用相对较少;同时微生物生理功能群中占优势的活动组分发生了变化,组成可能更复杂。土壤微生物群落生理功能多样性(CLPP)分析结果显示,潮间带土壤微生物群落对碳源底物的利用能力不高,所利用碳源以糖类、氨基酸类、羧酸类占优势;其中互花米草盐沼微生物利用的碳源种类多于光滩,并且不同季节土壤微生物群落碳源利用类型存在差异;潮间带土壤微生物在不同的季节中其生理功能群组成发生着变化,互花米草盐沼的土壤微生物在植被生长减弱时具有与光滩相近的代谢类群,在生理功能上具有一定的相似性;当植被生长旺盛时,其代谢类群增多,代谢强度升高,微生物群落功能多样性增加。外来种互花米草在滨海潮间带的大面积生长,改善了土壤理化性质,为该处土壤微生物提供了不同的碳源,增强了土壤微生物的活动,改变了土壤微生物群落生理功能结构。     

内蒙古贝加尔针茅草原不同利用方式土壤微生物功能多样性

基于Biolog-ECO技术,研究了贝加尔针茅草原在自由放牧、刈割和围封3种不同利用方式下土壤微生物群落功能多样性变化。结果表明:不同的利用方式能显著改变土壤微生物群落代谢活性,反映微生物活性的平均颜色变化率表现为围封>自由放牧>刈割,围封时土壤微生物群落代谢活性最高;不同的利用方式改变了土壤微生物群落多样性指数,自由放牧土壤微生物群落丰富度指数、均匀度指数和优势度指数均最高,围封次之,刈割最低。主成分分析结果表明:在自由放牧和刈割2种利用方式下土壤微生物群落碳源利用模式及代谢功能相似,而围封土壤微生物群落具有不同的碳源利用模式和代谢功能;糖类、氨基酸类和代谢中间产物及次生代谢物为土壤微生物利用的主要碳源。不同的利用方式改变了贝加尔针茅草原土壤微生物群落功能多样性。     

铜绿假单胞菌存活时间延长可提高生物燃料电池的产电量

铜绿假单胞菌产生的次生代谢产物吩嗪化合物具有电子传递作用,可用于构建微生物燃料电池。如何通过改进微生物自身性质来提升微生物燃料电池产电量是研究的热点与难点之一。本文以铜绿假单胞菌SJTD-1和其敲除突变株SJTD-1(ΔmvaT)为对象,研究了以其搭建的微生物燃料电池的放电过程,分析了影响其放电量的主要因素。结果显示,假单胞菌产生的吩嗪化合物和发酵系统中细菌的活性与存活数量均会直接影响燃料电池的产电量。敲除突变株SJTD-1(ΔmvaT)可产生较多的吩嗪化合物,在生物燃料电池系统可持续放电超过160 h,产生2.32 J的总电量;而野生菌株SJTD-1仅能放电90 h,产生1.30 J的总电量。细胞生长分析结果进一步显示,与野生菌株相比,突变菌株SJTD-1(ΔmvaT)在发酵过程中维持了较长的稳定期生长,细胞存活时间更长,放电时间更持久。因此,铜绿假单胞菌存活时间延长,可增加其在微生物燃料电池中的放电时间,从而提升微生物燃料电池的总产电量。本研究可为通过工程菌株改造来提升微生物燃料电池总产电量的研究提供思路,有利于推进微生物燃料电池的实际应用。     

基于H~距离对P53肿瘤抑癌基因的研究与应用（英文）

为了更深入的研究P53肿瘤抑癌基因,首先我们基于扩展的碱基表C={D,A,C,O,G,T,P}分别获得了加法运算和乘法运算,然后根据密码子集C~3={XYZ},定义了汉明距离d_H,继而通过加权和改进的汉明距离提出了H~*距离.进一步地,我们定义了密码子的外积和H~*内积.此外,也获得了DNA序列间的H~*距离d_(H~*)和H~*内积X_1Y_1Z_1,X_2Y_2Z_2).我们选取了9种与P53肿瘤抑癌基因相关的人类癌症基因序列,并分析了他们的代数结构,获取了如下结果:当0≤d_H≤1,我们发现它对任意的氨基酸突变位置没有任何影响,而d_(H~*)和(X_1Y_1Z_1,X_2Y_2Z_2)对氮基酸突变位置是敏感的,如d_(H~*),当氨基酸第一位碱基突变时,0.75≥d_(H~*)≥0.25;当氨基酸第二位碱基突变时,3≥d_(H~*)≥1;当氮基酸第三位碱基突变时,0.08≤dH_(H~*)≤0.25;如X_1Y_1Z_1,X_2Y_2Z_2,当氮基酸的第一位或第三位碱基突变时,X_1Y_1Z_1,X_2Y_2Z_2值都大于0;而当氮基酸第二位碱基突变时,-2≤X_1Y_1Z_1,X_2Y_2Z_2≤4,但其中65.22%都小于或等于0,且氨基酸的理化性质都发生了变化.同时,我们也可认为当X_1Y_1Z_1,X_2Y_2Z_2)小于或等于0时,第二位碱基将发生变化.通过以上的分析结果可知,较之于汉明距离,H~*距离及其内积更有利于研究氨基酸的理化性质.这些研究结果不仅有助于更深入的研究基因突变的密码子编码的氨基酸性质,也为人类癌症的预防与控制提供了一些参考.     

不同培养条件下杏鲍菇对硒的耐受性与硒形态分析

为了明确不同培养条件下杏鲍菇对外源硒的耐受性,分别在固体培养基、液体发酵培养基和栽培基质中添加不同量的亚硒酸钠,并检测杏鲍菇子实体中富集硒的存在形态。结果表明：固体培养条件下,硒浓度低于160 mg/L时,对菌丝的生长没有显著影响;液体培养条件下,4 mg/L的硒元素即可对杏鲍菇菌丝体的生长产生显著抑制;栽培模式下,基质中补充10~600 mg/kg的硒元素,不会影响杏鲍菇菌丝体的生长,且子实体中的硒含量会随基质中硒浓度的增加而增加。子实体硒形态分析表明,富集硒以硒代蛋氨酸、甲基硒代半胱氨酸、硒代胱氨酸和亚硒酸盐［Se（IV）］四种形式存在,其中硒代蛋氨酸是硒与氨基酸的主要结合形式。     

利用机器学习提高M. jannaschii酪氨酰tRNA合成酶底物特异性分子建模预测的准确度

设计结合不同化学结构底物的酶结合袋是一个巨大的挑战. 传统的湿实验要筛选成千上万甚至上百万个突变体来寻找对特定配体结合的突变体,此过程需要耗费大量的时间和资源. 为了加快筛选过程,我们提出了一种新的工作流程,将分子建模和数据驱动的机器学习方法相结合,生成具有高富集率的突变文库,用于高效筛选能识别特定底物的蛋白质突变体. M. jannaschii酪氨酰tRNA合成酶（Mj. TyrRS）能识别特定的非天然氨基酸并催化形成氨酰tRNA,其不同的突变体能够识别不同结构的非天然氨基酸,并且已经有了许多报道和数据的积累,因此我们使用TyrRS作为一个例子来进行此筛选流程的概念验证. 基于已知的多个Mj. TyrRS的晶体结构及分子建模的结果,我们发现D158G/P是影响残基158~163位α螺旋蛋白骨架变化的关键突变. 我们的模拟结果表明,在含有687个突变体的测试数据中,与随机突变相比,分子建模和打分函数计算排序可以将目标突变体的富集率提高2倍,而使用已知突变体和对应的非天然氨基酸数据训练的机器学习模型进行校准后,筛选富集率可提高11倍. 这种分子建模和机器学习相结合的计算和筛选流程非常有助于Mj.TyrRS的底物特异性设计,可以大大减少湿实验的时间和成本. 此外,这种新方法在蛋白质计算设计领域具有广泛的应用前景.     

利用串联质谱鉴定氨基酸突变的生物信息学算法

氨基酸突变能够改变蛋白的结构和功能,影响生物体的生命过程.基于串联质谱的鸟枪法蛋白质组学是目前大规模研究蛋白质组学的主要方法,但是现有的质谱数据鉴定流程为了提高鉴定结果的灵敏度往往会有意压缩数据库中的氨基酸突变信息.因此,如何挖掘数据中的氨基酸突变信息成为当前质谱数据鉴定的一个重要部分.当前应用于氨基酸突变鉴定的串联质谱鉴定方法大致可以分为3大类:基于序列数据库搜索的方法、基于序列标签搜索的算法以及基于图谱库搜索的算法.本文首先详细介绍了这3种氨基酸突变鉴定算法,并分析了各种方法的特点和不足,然后介绍了氨基酸突变鉴定的研究现状和发展方向.随着基于串联质谱的蛋白质组学的不断发展,蛋白序列中的氨基酸突变信息将被更好地解析出来,从而得以深入探讨由氨基酸突变引起的蛋白结构和功能改变,为揭示氨基酸突变的生物学意义奠定基础.     

带脉冲输入和Beddington-DeAngelis功能反应时滞恒化器模型的动力学分析（英文）

本文研究了一类带时滞、周期脉冲输入营养液的恒化器模型.我们得到了存在一个全局吸引的微生物灭绝周期解;同时给出了带时滞和脉冲输入系统持续生存的充分条件.我们表明了脉冲效应破坏了连续系统的平衡点产生了周期解,本文结论可用于微生物的培养.     

甲型肝炎病毒细胞受体结构区氨基酸突变分析

利用ＰＣＲ引导的基因突变技术,对位于甲型肝炎病毒衣壳蛋白ＶＰ１上的细胞受体结合区进行氨基酸定点突变。结果发现当第１１４３,１１８７,１２０２和１２２５位氨基酸发生突变时,突变株病毒在细胞中的增殖动力学改变,病毒增殖量呈不同减少,提示这些位置上的氨基酸可能与细胞受体结合。     

血栓病治疗药物-纤溶酶的生物来源

血栓病的干预方式包括抗血小板凝集、抗凝血和溶栓,对应临床应用的分别是抗血小板、抗凝血酶和纤溶酶溶栓药物;纤溶酶是主要的溶栓类药物,主要用于血栓发病后的治疗。纤溶酶种类多来自于生物体,更多来自于微生物的次级代谢。本文从作用方式、安全性和市场开发等方面总结了国内外纤溶酶的类别、研究现状和发展趋势,并对不同产纤溶酶的微生物菌株类别进行了总结,对不同来源的纤溶酶基因和氨基酸序列等信息进行了比较,发现不同物种的纤溶酶基因虽然有差异,但主要是丝氨酸蛋白酶类,氨基酸序列一致性比较高,说明丝氨酸蛋白酶活性功能区域是相对保守的。     

不同栽培基质对肺形侧耳营养成分及呈味物质的影响

以3种林木枝条废弃物（金银花、松木、杨木）作为栽培基质,对4株综合性状较优异的肺形侧耳菌株进行栽培,测定不同栽培基质的肺形侧耳子实体中粗蛋白、水解氨基酸、游离氨基酸、总糖及5′-核苷酸组成与含量,研究不同菌株、不同栽培基质下肺形侧耳子实体营养成分及呈味物质的含量,以柞木+棉籽壳传统栽培基质作为对照。结果表明不同菌株之间、不同栽培基质之间肺形侧耳子实体的营养成分及呈味物质都具显著差异,其中以金银花作为栽培基质时,菌株P2、P3、P45子实体粗蛋白和水解氨基酸含量在4种基质中最高;以松木作为栽培基质时其游离氨基酸总量在4种基质中普遍最高;所有样品中的等鲜浓度值（EUC）范围为67.91-146.13g MSG/100g,其中以金银花为基质的菌株P3子实体EUC值最高,而以柞木+棉籽壳为基质的菌株P7子实体EUC值最低。本研究可为基于各地农林废弃物开展肺形侧耳的栽培生产提供一定的理论指导。     

arg-13可能参与鸟氨酸在粗糙脉孢霉线粒体的过膜转运(英文)

arg-13为精氨酸代谢途径里的一个渗露型突变。经研究发展了该突变的严格选择方法。该法省略了基本培养基的氮源而加上相似浓度的鸟氨酸与赖氨酸。此法在严紧山梨糖/葡萄糖条件下能强烈抑制arg-13突变株生长,但在斑点试验条件下允许arg-13突变株生长。由于鸟氨酸是通过线粒体合成和由细胞质至线粒体的过膜转运而积累,我们构建了arg-4,arg-13双突变株,其中arg-4阻断了线粒体鸟氨酸合成。在斑点试验条件下,arg-4,arg-13双突变株能利用鸟氨酸作为唯一氮源与精氨酸合成前体,但受赖氨酸与刀豆氨酸强烈抑制。具正常鸟氨酸转运功能的arg-4单突变株在鸟氨酸基本培养基的生长只受微弱的赖氨酸抑制。已有报道arg-13为嘧啶合成代谢途径里pyr-3(CPSACT~ )突变的部分抑制基因,序列分析表明arg-13编码一线粒体转运酶。本文数据提示arg-13在线粒体鸟氨酸过膜转运过程中起主要作用。arg-13突变株仍携带一定的线粒体鸟氨酸转运功能并受碱性氨基酸赖氨酸、刀豆氨酸抑制,可能为另一线粒体碱性氨基酸转运酶介导。     

甲型肝炎病毒细胞受体结合区氨基酸突变分析

利用PCR引导的基因突变技术,对位于甲型肝炎病毒农壳蛋白VP1上的细胞受体结合区进行氨基酸定点突变。结果发现当第1143、1187、1202和1225位氨基酸发生突变时,突变株病毒在细胞中的增殖动力学改变,病毒增殖量呈不同程度减少,提示这些位置上的氨基酸可能与细胞受体结合。若发生突变将影响病毒对敏感细胞的吸附和脱衣壳过程,使病毒感染力下降。     

具有三个年龄阶段的单种群自食模型

建立并研究了两个具有三个年龄阶段的单种群自食模型．这篇文章的主要目的是研究时滞对种群生长的作用,对于没有时滞的的模型,我们利用Liapunov函数,得到了系统平衡点全局渐近稳定的充分条件;而具有时滞的的模型,我们得到,随着时滞T增加,当系数满足一定条件时,正平衡点的稳定性可以改变有限次,最后变成不稳定;否则,时滞模型的正平衡点的稳定性不改变。     

番茄离体培养过程中器官发生的细胞组织学观察

对番茄下胚轴、子叶、茎段、叶片、叶柄不同类型外植体离体培养中有关细胞启动、分裂、分化以及器官发生作了细胞组织学观察。研究结果表明番茄不同类型外植体在同样的培养条件下,愈伤组织生长表现出明显差异,其中下胚轴、子叶诱导产生愈伤组织时,细胞启动最早,生长最快,其分裂方式基本为无丝分裂,未见有丝分裂,因此我们认为以不定芽方式获得转基因植株时,植株的所有性状变化,是否纯属目的基因所为,应该反复考察,不能忽视不定芽产生过程中的种种变化;下胚轴诱导愈伤组织形成时,细胞不规则的无丝分裂少于子叶,故下胚轴离体培养得到的正常芽的比例高于子叶的;番茄离体培养中不定芽通常发生在愈伤组织的周边区,也可起源于维管组织结节周围的形成层状细胞。不定根则由茎中柱鞘处发生。     

粉被虫草无性型单孢子株间和单孢子株内的营养亲和性

在含５％氯酸钾的ＫＭＭ和ＫＰＳ培养基上,粉被虫草无性型以３种途径产生不利用硝酸盐的突变株（ｎｉｔ突变株）。（１）由菌落基质菌丝形成的快速生长气生菌丝角变;（２）菌落表面快速生长的气生菌丝;（３）菌落基质菌丝缓慢生长形成的基质菌丝角变。来自１８个单孢子株的９４个ｎｉｔ突变株中,６４．８％的突变株是稳定的。配对试验结果表明：在全部１９个配对中,单孢子株内配对率为５７．９％,单孢子株间配对率为４２．１％     

对紫云英根瘤菌突变株的生长情况及产生细胞分裂素能力的考察

紫云英根瘤菌突变株96号,只有增强了原来培养基的缓冲能力并增加了氮源后,才能使其正常生长。96号突变株产生细胞分裂素的能力随着生长过程的不同而异。它产生细胞分裂素的最大量在菌体生长的稳定初期,为15.01μg/L,比出发菌株的2.18 μg/L提高了近7倍。经修改后的根瘤菌常规培养基能用于该菌株的发酵培养,并能正常产生细胞分裂素类物质。在培养液中加入腺嘌呤对菌体合成细胞分裂素类物质有强烈的诱导效应。     

测定绿脓杆菌冷休克率方法的研究

本研究基于某些革兰氏阴性杆菌当处于不同生长阶段时对冷敏感性表现不同的现象,建立了绿脓杆菌冷休克率的测定技术,可用于测定群体绿脓杆菌的生长情况。应用该技术,实验群体绿脓杆菌生长各期的肉汤培养物,观察冷休克率变化规律,对照群体细菌生长曲线可见两者有一定程度吻合,同时也有差别,后者主要在于细菌冷休克率峰值出现早于细菌活菌数峰值,而当细菌达到稳定期时,其数量居高不下而后才逐渐降低,此时,冷休克率的降低则迅速而明显,可清楚地表明细菌生长状态,较早地预示群体细菌生长势头。对实验动物及少量烧伤病人创面标本检测的结果表明冷休克率测定有助于检出生长的优势菌群,此点将在机会致病菌的微生物病原性确定方面有一定的应用前景。