植物基因工程三部曲（三）：—植物基因工程的成就和展望

1.抗病基因工程 黄瓜、马铃薯、番茄、烟草、苜蓿等植物,经常出现花叶病害而枯死。这些都是病毒引起的病害。人们在研究此病害过程中,发现了交叉保护现象,即先用弱病毒感染植物,再用强病毒感染植物,结果后者感染不上,达到兔疫防病作用。抗病毒基因工程有以下几方面。     

用蛋白质工程方法改变葡萄糖异构酶最适pH和最适温度

用寡核苷酸诱导的定点突变方法构建了葡萄糖异构酶基因的突变体（Ｎ１８４Ｄ和Ａ１９８Ｃ）。含突变体的重组质粒ｐＴＫＤ－ＧＩ１（Ｎ１８４Ｄ）和ｐＴＫＤ－ＧＩ２（Ａ１９８ｃ）在Ｅ．ｃｏｌｉＫ３８菌株中表达,用ＤＥＡＥ－Ｓｅｐｈａｒｏｓｅ ＦＦ和Ｓｅｐｈａｃｒｙｌ Ｓ－３００ＨＲ柱层析分离纯化突变酶。与野生型葡萄糖异构酶比较实验表明：（１）突变酶Ｎ１８４Ｄ的最适ｐＨ值下降了１个单位;等电点下降了０．６个单位     

新型双分子细胞因子融合蛋白研究进展

细胞因子通过相互协调、相互制约在体内发挥着重要的免疫调节作用,利用细胞因子的这一特点,近年来国内外设计并构建了新型的第二代细胞因子,即利用基因工程技术和蛋白质工程技术将两种细胞因子合二为一,使之成为具有多功能的嵌合蛋白新品种,为细胞因子的理论研究及临床应用提供了新的手段与方法.     

蛋白质中二硫键附近肽段识别规律研究

本文对蛋白质中二硫键附近的残基进行了计算机统计分析,结果发现平行和反平行残基间存在着特异的配对规律。这种残基间的相互作用或识别,可能与蛋白质折叠过程中正确地形成二硫键有关。该结果有助于蛋白质工程设计。     

蛋白质工程与生化制药

蛋白质类生化药物,如L-天门冬酰胺酶、激肽释放酶、尿激酶、细胞色素C、胰岛素等,在临床应用上具有针对性强、毒副作用小、疗效好、容易为人体吸收和代谢等特点;但它们往往稳定性差易变性,而失去生物活性。异体蛋白具有抗原性而引起过敏反应等不足,因此人们一直希望能得到比天然蛋白质性能更为优良的蛋白质类生化药物,以便更好地为人类健康服务。 获得更为良好的蛋白质有以下四种方法:1.随机的基因突变、诱变种的筛选来获得新的蛋白质。但是,这种方法受到许多限制,特别是当要求改变蛋白质分子中某一特定的残基或区域是难以控制的;2.用化学修饰方法改良蛋白质的某些性能,这种方法已经取得了不少可喜的成果,但这种方法还是有很大局限性的,往往不易按人们的意愿来     

发育工程与家畜改良

二十世纪七十年代后胚胎移植几乎引起一场家畜繁殖技术的革命,并波及到胚胎学、发育生物学、免疫学、遗传学等基础学科。随之产生了一些新尖的技术与之相互配合,形成了熔各种知识和技术手段于一炉,瞄准应用的研究领域——发育工程。本文集中讨论胚胎移植、冷冻、性别鉴定、卵母细胞体外受精、受精卵核移植和嵌合体及转基因动物制作等发育工程技术的兴起及其对家畜遗传改良所产生的积极影响。     

合成生物制造2022

本文对2022年《生物工程学报》发表的与合成生物制造相关的综述和研究论文进行了评述,重点讨论了DNA测序、DNA合成、DNA编辑、基因表达调控和数学细胞模型等底层技术,酶的设计、改造和应用技术,化学品生物催化、氨基酸及其衍生物、有机酸、天然化合物、抗生素与活性肽、功能多糖、功能蛋白质等重要产品的生物制造技术,一碳化合物和生物质原料利用技术以及合成微生物组技术,以帮助读者从一个侧面了解合成生物制造相关技术和产业的发展情况。     

代谢工程改造大肠杆菌一碳模块高效合成L-甲硫氨酸

L-甲硫氨酸又名L-蛋氨酸,是人体必需8种氨基酸之一,在饲料、医药、食品领域具有重要应用。以实验室前期构建的M2(Escherichia coli W3110?IJAHFEBC/PAM)为出发菌株,以模块化代谢工程策略构建了一株L-甲硫氨酸高产菌株。首先通过过表达亚甲基四氢叶酸还原酶(methylenetetrahydrofolate reductase,MetF)和筛选不同来源的丝氨酸羟甲基转移酶(hydroxymethyltransferase,GlyA),增强了一碳模块甲基供体的生成,优化了一碳模块。随后针对一碳模块的前体供应,过表达了胱醚裂解酶(cysteamine lyase,MalY)和半胱氨酸内运基因(fliY),有效地提高了L-高半胱氨酸和L-半胱氨酸的供应。最终摇瓶发酵L-甲硫氨酸的产量由2.8 g/L提高至4.05 g/L,5 L发酵罐中达到18.26 g/L。研究结果表明,一碳模块对L-甲硫氨酸的生物合成具有十分重要的影响,在细胞内通过优化一碳模块,可以实现L-甲硫氨酸的高效生物合成。本研究为进一步提高微生物发酵生产L-甲硫氨酸的水平奠定了基础。     

山水林田湖草沙一体化保护和修复工程与景观生态学

我国山水林田湖草沙生命共同体及其保护和修复工程的理论研究和实践正逐渐开展,需要系统的学科理论支撑,景观生态学作为地理学和生态学的交叉科学,能够以其宏观空间理论和技术体系满足这一需求。本文将景观生态学作为山水林田湖草沙一体化保护和修复工程的支撑学科,首先,明确了山水林田湖草沙生命共同体是镶嵌的异质景观、具有景观的所有特征并遵循景观生态学原理;其次,阐述了景观生态建设理论如何应用于山水林田湖草沙一体化保护和修复工程的规划和评价;最后,总结景观生态建设研究的新趋势,提出待解决的理论和实践问题,并论述山水林田湖草沙一体化保护和修复工程如何为解决这些问题提供广阔的研究空间。景观生态学和山水林田湖草沙一体化保护和修复工程实践相结合,将为实现我国乃至全球生态、经济、社会可持续发展提供极为有效的途径。