专家论藻类学的新前沿

随着可供利用的陆生资源的日益枯竭以及系统生物学与整合生物技术的兴起,藻类学研究正面临着许多前所未有的挑战与机遇。在312次香山科学会议——《藻类学的新前沿》上,与会专家围绕“系统生物学时代的藻类学研究”、“面向资源环境新需求的藻类生物技术”、“藻类学科和藻类产业的可持续发展”、“藻类与环境”等关键问题,进行了深入的探讨。     

Conformational changes associated with cofactor/substrate binding of 6-phosphogluconate dehydrogenase from Escherichia coli and Klebsiella pneumoniae: Implications for enzyme mechanism

6-Phosphogluconate dehydrogenase (6PGDH), the third enzyme of the pentose phosphate pathway, catalyzes the oxidative decarboxylation of 6-phosphogluconate, making ribulose 5-phosphate, along with the reduction of NADP⁺ to NADPH and the release of CO₂. Here, we report the first apo-form crystal structure of the pathogenic Klebsiella pneumoniae 6PGDH (Kp6PGDH) and the structures of the highly homologous Escherichia coli K12 6PGDH (Ec6PGDH) complexed with substrate, substrate/NADPH and glucose at high resolution. The binding of NADPH to one subunit of the homodimeric structure triggered a 10° rotation and resulting in a 7 Å movement of the coenzyme-binding domain. The coenzyme was thus trapped in a closed enzyme conformation, in contrast to the open conformation of the neighboring subunit. Comparison of our Ec/Kp6PGDH structures with those of other species illustrated how the domain conformation can be affected upon binding of the coenzyme, which in turn gives rise to concomitant movements of two important NADP⁺-interacting amino acids, M14 and N102. We propose that the catalysis follows an ordered binding mechanism with alternating conformational changes in the corresponding subunits, involving several related amino acid residues.     

Enterobacter cloacae Z0206细菌胞外多糖的体外抗氧化活性研究

本实验旨在对Enterobacter cloacae Z0206菌进行发酵培养,以制备胞外多糖,并对其体外抗氧化活性进行初步研究。通过产多糖菌E.cloacaeZ0206的深层发酵制备细菌胞外多糖,在此基础上对其清除DPPH自由基、超氧阴离子、抑制羟自由基的能力以及还原力等四个方面进行实验,评价其抗氧化活性。结果表明,深层发酵制备的E.cloacaeZ0206胞外多糖产量为6.62g/L,其在5mg/mL时对DPPH自由基和羟自由基的清除率分别达到61.57%和40.08%。提示E.cloacaeZ0206细菌胞外多糖具有显著的抗氧化能力,具有开发为抗氧化类食品或药品的潜力。     

果胶酶高产菌种的紫外诱变选育及其培养条件的响应面法优化

以果胶酶产生菌黑曲霉EIM6为出发菌株,初始果胶酶活为14 539 U/mL,经紫外诱变反复处理,摇瓶复筛和遗传稳定性试验,最终获得一株果胶酶高产菌株EIMU2。EIMU2菌株的形态特征发生了明显的改变,相较于原出发菌株EIM6,孢子色泽更黑,孢子团也较出发菌株大,菌丝与孢子上凝结有更多的液珠。复筛后EIMU2酶活为32 161 U/mL,较原出发菌株提高了1.212倍。进一步通过响应面法对EIMU2菌株的液体发酵培养条件进行优化。优化后的培养条件为甜菜渣1.83%,花生饼粉1.69%,(NH_4)_2SO_4 0.5%,K_2HPO_4 0.3%,CaCO_3 0.2%,MgSO_4 0.15%(w/v),接种量6%(v/v),装液量21.36 mL。优化的突变菌株产酶活性进一步提高至98 794.3 U/mL,提高了2.07倍。     

G蛋白偶联受体激酶5在稳定表达α-Synuclein的SHSY5Y细胞中的基因表达调控功能

目的观测G蛋白偶联受体激酶5（G protein-coupled receptor kinase,GRK5）在稳定表达hα-synuclein（人突触核蛋白）的SHSY5Y细胞的胞核、胞浆中的表达情况并对其在帕金森病中的可能作用进行研究。方法应用Western blotting、组蛋白去乙酰化酶（histone deacetylase,HDAC）活性检测技术以及shRNA干扰技术等对稳定表达hα-synuclein的SHSY5Y细胞中GRK5的表达及其亚细胞分布、胞核内GRK5蛋白的功能进行研究。结果发现GRK5蛋白在过表达hα-synuclein的细胞核以及细胞浆内均表达增加,胞核中的GRK5蛋白通过影响组蛋白去乙酰化酶的活性对bcl-2基因的转录和表达进行调控。结论帕金森模型中GRK5通过对bcl-2基因的表达进行调控发挥作用。     

米曲霉GX0015蔗糖酶基因克隆及生物信息学分析

在亚洲,低聚果糖的工业生产通常利用米曲霉或黑曲霉发酵蔗糖而来,而曲霉含有水解蔗糖和低聚果糖的蔗糖酶。因此要生产高纯度低聚果糖,必须抑制蔗糖酶的水解活性。本研究以工业生产低聚果糖的米曲霉菌株GX0015为研究材料,采用RT-PCR技术,克隆获得蔗糖酶基因(GenBank登录号:EU181219)。利用生物信息学手段对蔗糖酶基因进行分析:该酶为525个氨基酸残基组成的亲水性膜外蛋白;功能域分析结果显示:该酶具有信号肽序列,糖苷酶32家族N端特征序列和糖苷酶32家族特征序列;并具有糖苷酶32家族酶活性中心的NDPNG、RDP和EC保守序列。米曲霉蔗糖酶与酵母菌的转化酶在进化树上的位置最近。     

脑组织特异表达S100B转基因小鼠的建立

目的S100B在多种神经损伤性疾病中高表达,高浓度的S100B蛋白对中枢神经系统具有毒性作用。建立脑组织特异表达S100B转基因小鼠,用于研究该基因在帕金森病（Parkinson＇s disease,PD）发病中的作用。方法ELISA法检测S100B蛋白在α-synuclein A53T转基因小鼠脑组织中的表达情况。构建PDGF-hS100B表达载体,显微注射法建立S100B转基因小鼠。PCR鉴定转基因鼠的基因型,Western blot检测基因表达水平。Rota-rod实验检测S100B转基因鼠的运动协调能力。结果S100B在9月龄和12月龄α-synucleinA53T转基因小鼠脑组织中的表达高于野生型小鼠。建立了2个品系的脑组织特异表达S100B转基因小鼠。与野生型小鼠相比S100B转基因小鼠表现出明显的进行性运动协调能力障碍。结论S100B转基因小鼠的建立为研究该基因在PD中的作用提供了工具。     

人肠道病毒71型亚单位疫苗的研制

目的利用原核表达技术制备人肠道病毒71型（EV71）的亚单位融合疫苗,并通过小鼠模型对其保护效果进行评价。方法在大肠杆菌中融合表达EV71的亚单位肽段,随后将肽段免疫雌鼠,对其交配后产下的幼鼠进行病毒感染,通过检测其组织内的病毒拷贝数和病理变化,对疫苗的保护效果进行评价。结果通过肽段融合的方法,得到五种备选疫苗,分别为VacA,VacB,VacC,VacD和VacE,这五种疫苗均具有一定的体外保护能力,并且VacB和VacC与正常人大脑组织无明显交叉反应。动物模型评价结果显示,VacB和VacE能赋予幼鼠抗病毒感染的保护效果。结论利用EV71的小鼠感染模型评价了针对EV71的亚单位联合疫苗,VacB和VacE的保护效果较好,此外,VacB与人脑组织间无明显交叉反应,可以作为潜在的无神经毒性的临床使用疫苗。     

乙烯、超长链脂肪酸、活性氧、油菜素内酯和赤霉素相互作用调控棉纤维伸长发育的分子机制研究

棉纤维细胞的快速极性生长与植物激素的合成、细胞膜和细胞壁的合成、细胞壁的松弛和延展密切相关。其中,植物激素作为调控因子一直是纤维发育领域研究的热点。该文对植物激素乙烯、油菜素内酯、赤霉素、活性氧以及超长链脂肪酸的生物合成及信号转导途径进行了综述,并介绍了它们在棉纤维发生发育过程中的作用机理及相互关系的最新研究进展,为深入阐明纤维细胞伸长的调控规律,最终提高棉纤维产量和品质提供理论依据。     

循环血中microRNAs作为疾病标志物的研究进展

新近研究发现成熟的microRNA能够游离于细胞之外,稳定存在于循环血中,具备疾病分子生物标志物的某些优点,已在多种肿瘤和非肿瘤疾病的早期诊断和预后中显示了独特的价值,同时循环血中microRNA的功能研究也已开始。该文针对近两年循环血中microRNA标志物及功能研究的成果,对microRNA研究中的这一热点问题进行综述。