2018 iGEM专栏序言

国际基因工程机器大赛(iGEM),作为一项以合成生物学为主题,集合了多种交叉学科的学生科研赛事,已成为了当今生物科研领域属于年轻人的最具活力和影响力的舞台。近年来,许多来自国内的大学和高中队伍不仅在比赛中取得了优异成绩,还做出了具有创新性的科研成果。为此,我们特组织出版了此iGEM专栏,集中报道近年来国内多支iGEM参赛队的研究工作,同时关注、探讨iGEM大赛在中国的发展情况和对大学生科研能力培养的启示。     

BK通道的生物物理特性与门控及其最新研究进展

BK_(Ca)通道是细胞膜上受Ca~(2+)和膜电位双重调控的离子通道,其与细胞信号系统偶联并发挥着重要作用,该通道高度表达于高等动物的多种组织.最近的研究证实,在心肌细胞膜上存在力敏感BK通道并参与了心脏收缩与舒张的调控.本文将介绍BK通道与L-型钙通道功能上的耦合,心肌细胞质膜力敏感BK通道门控和功能的研究,以及对基底刚度的响应.这有助于更好地理解力敏感离子通道相关心脏疾病的病理和生理学基础.     

无细胞合成生物学：革新生物医药产业的新策略

无细胞合成生物系统,能够在体外完成生命转录翻译过程,因体系灵活开放、便于控制、表达周期短、高耐受性等特点,可表达细胞系统难以表达的蛋白质。随着无细胞生物传感和体系冻干技术的不断发展,其在医药健康领域的应用不断拓展。本文综述了无细胞合成生物学在按需生物医药合成和便携式医疗检测等医药健康领域的研究进展,该体系的进一步发展有潜力实现更复杂后修饰蛋白质药物的合成、可丰富无细胞生物传感器类型并提高其灵敏性。无细胞合成生物学作为新兴工程策略,未来必将更好地应用于高通量医药蛋白质筛选、新型病原体的检测等医药健康领域。     

假密环菌cDNA文库的构建及其阿拉伯糖苷酶基因的克隆(英文)

用SMART技术构建了载体为λTriplEx2的假密环菌的表达型cDNA文库。文库滴度为1．0×106pfu／ml,重组率约为98．3％,扩增后滴度为3．1×108pfu／ml,容量约为4．2×1010。从文库中随机挑选176个克隆进行5’端测序,得到147条表达序列标签(EST),并将测序结果提交到EMBL数据库。随机测序结果表明:插入片段长度均在200-800之间。测序结果经过生物信息学分析,发现有43条序列与已知序列有明显同源性,其中序列AJ620046与多形拟杆菌的阿拉伯糖苷酶序列有很高的序列一致性。用SMART-RACE技术成功获得了AJ620046的全长cDNA,克隆了AJ620046的开放阅读框AF,并成功构建了重组质粒pHIL-S1-AF,在毕赤酵母菌中进行了初步表达。     

利用RAPD和ISSR分子标记分析怀地黄种质遗传多样性

用RAPD与ISSR技术对怀地黄的8个品种和2个脱毒品系进行了种质遗传多样性分析。分别从80条RAPD引物和44条ISSR引物中筛选出适合怀地黄种质分析的17条RAPD引物和10条ISSR引物,用于RAPD和ISSR分析。17条RAPD引物共扩增出177条带, 多态性位点数为109; 多态性位点比率为61.58%;平均多样性指数(I)为0.3135;每个位点的有效等位基因数（Ne）是1.3641; 10条ISSR引物共扩增出110条带. 多态性位点数为79; 多态性位点比率为71.58%;平均多样性指数(I)为0.3577;每个位点的有效等位基因数（Ne）是1.4037。 基于扩增条带数据库建立了各自的Jaccard遗传相关系数矩阵,构建了相似的分子树状图,将10个供试材料分为2类:一类群含组培85.5、大田85.5、组培9302、大田9302、金状元和金白6个材料;另一类群含北京1号、大红袍、地黄9104和野生地黄4个材料。两种分子标记的分析结果呈极显著正相关(r＝0.649)。结果表明,RAPD与ISSR标记适合于怀地黄种质遗传多样性分析,ISSR标记技术是一种多态性和重复性优于RAPD技术的实用技术。     

硼缺乏导致花粉管细胞壁多糖分布的改变

集应用免疫细胞化学及显微红外光谱分析技术,深入研究了硼元素对花粉管生长的调节作用。用识别甲酯化果胶的单克隆抗体JIM7和识别酸性果胶的JIM5对离体培养的百合（LiliumlongiflorumThunb．）及烟草（NicotianatabacumL.cv．“PetitHavana”）花粉管进行免疫荧光标记,发现无硼培养导致细胞壁果胶成分呈异常分布,酸性果胶在花粉管顶端大量富集;苯胺蓝诱导荧光法揭示,无硼培养引起胼胝质在顶端细胞壁积累。通过显微红外光谱（FTIR）分析,进一步验证了无硼培养导致细胞壁酸性果胶质含量的增加,并发现酚酯含量比正常情况减少,而游离酚类化合物含量明显增加。上述结果表明,硼可能作为一种相关因子影响关键酶活性,改变细胞壁多糖网状结构以至细胞壁的延展性,从而调节花粉管生长;酚类积累对质膜完整性的影响也会对调节花粉管生长有间接作用。     

新基因 P15RS 表达产物在人胃癌细胞细胞周期中定位的研究

P15RS是在p15INK4b高表达的人黑色素瘤细胞MLIK6 G1期中发现和克隆的新基因.研究表明,该基因可能在G1期作为增殖负调因子起作用.为了观察P15RS基因产物在细胞中的定位,构建了表达P15RS-EGFP融合蛋白的真核表达质粒pEGFP-P15RS.用绿色荧光蛋白GFP作为报告基因,以人胃癌细胞BGC-823为实验模型,将pEGFP-P15RS转染BGC-823细胞.实验表明,P15RS基因表达产物在G1期、S期和G2期均定位于细胞核内,未见在核仁中分布,M期凝缩的染色体上未见.因此,P15RS可能定位在核质中.     

微藻生物柴油的发展

微藻生物柴油是一种具有较大发展潜力的可再生能源,与动、植物为原料制备的生物柴油相比,它有不占用耕地、产油效率高等优点。目前,微藻生物柴油在国内外都有很大发展,产业化的进程也在逐步推进。介绍了高油脂含量微藻的种类、微藻合成油脂的机理研究、微藻的培养技术及微藻生物柴油的产业化现状,并对微藻生物柴油发展中的一些问题进行了分析。     

Bodipy-C12在癌细胞过氧化物酶体中富集

目的:研究并比较Bodipy标记的月桂酸(Bodipy-C12)在癌细胞与正常细胞中的亚细胞定位。方法:在多种癌细胞和正常细胞的培养基中加入Bodipy-C12(1μg/m L),利用共聚焦显微镜活细胞定时间隔拍摄,结合不同细胞器的分子标记蛋白,观察Bodipy-C12五分钟内在不同细胞器中的定位。结果:在人肝癌细胞系HepG2细胞中,Bodpy-C12信号不仅仅存在于线粒体和脂滴,同时富集于过氧化物酶体中。我们分别采用Pex3-GFP、Pex14-GFP、GFP-Pex16、GFP-SKL和GFP-Pmp34等特异性定位的过氧化物酶体蛋白,确认Bodpy-C12信号富集于过氧化物酶体。此外,过氧化物酶体中Bodpy-C12信号的富集发生在更多的癌细胞系中,例如结肠癌细胞HCT116和乳腺癌细胞MCF7。不同的是,在正常细胞系如3T3-L1,NRK和COS7中,Bodipy-C12信号存在于线粒体和脂滴中,但未在过氧化物酶体中检测到。结论:Bodipy-C12信号存在于正常细胞和癌细胞的脂滴和线粒体中,且其在癌细胞过氧化物酶体中富集,而不存在于正常细胞的过氧化物酶体中,预示癌细胞中过氧化物酶体脂代谢的差异。