重组钝齿棒杆菌全细胞转化生产L-瓜氨酸条件优化

实现了精氨酸脱亚胺酶(ADI)首次在钝齿棒杆菌Corynebacterium crenatum SYPA 5-5中的高效表达。通过Ni-NTA亲和层析纯化得到纯化ADI,经SDS-PAGE测定其分子量约为46.8 k Da,酶学性质研究发现ADI的最适催化温度为37℃,最适pH为6.5,ADI在最佳催化条件下作用于L-精氨酸的米氏常数为12.18 mmol/L,最大反应速率为0.36μmol/(min·mL)。优化了重组菌全细胞转化产L-瓜氨酸的工艺条件,在最优条件下可一次转化300 g/L L-精氨酸,转化速率达8 g/(L·h)。进行重组菌5 L罐发酵并进行罐上全细胞转化300 g/L L-精氨酸,一批菌体可进行多次转化,累计产量达1 900 g以上。     

基于简化基因组测序的大黄鱼耐高温性状全基因组关联分析

利用Illumina HiSeqTM 2500测序平台, 对通过高温胁迫实验筛选得到的20尾耐高温和20尾不耐高温的大黄鱼(Larimichthys crocea)进行了简化基因组测序(SLAF-seq), 每个样本的平均测序深度达到10.26×, 共获得419211个高质量的群体单核苷酸多态性(SNP)位点 。利用TASSEL软件的混合线性模型(MLM)进行全基因组关联分析(GWAS), 共筛选到38个与大黄鱼耐高温性状显著相关的SNP位点(P<2.39E–08)。利用BLAST程序定位每个SNP位点在大黄鱼基因组中的位置, 并分析其周围的功能基因。结果在38个SNPs附近共找到26个已知的功能基因, 这些基因主要与细胞转录、代谢、免疫等功能相关。研究结果可为下一步大黄鱼耐高温分子机制解析及耐高温品种的选育提供参考。     

异源D-海因酶和N-氨甲酰水解酶共表达重组枯草芽孢杆菌的构建

【目的】构建异源D-海因酶和N-氨甲酰水解酶共表达的重组枯草芽孢杆菌,探讨其作为全细胞催化剂合成D-对羟基苯甘氨酸的可行性。【方法】采用P_(aco)表达盒表达D-海因酶基因hyd或sd1,采用P_(AE)表达盒表达N-氨甲酰水解酶基因adc。分别以质粒pHP13和pUB110为载体,构建D-海因酶和N-氨甲酰水解酶共表达质粒pHCS、pHCY和pUCS。在受体菌中整合表达了acoR和sigL基因,敲除了skf和sdp基因。将共表达质粒分别转化不同的受体菌,通过测定全细胞催化活性,表征D-海因酶和N-氨甲酰水解酶共表达的效果。【结果】带有质粒pHCY和pHCS的重组菌,全细胞催化活性分别为0.21 U/mL和0.31 U/mL。整合表达acoR和sigL基因以及高拷贝质粒pUCS,使全细胞催化活性达到1.0 U/mL。【结论】异源D-海因酶和N-氨甲酰水解酶在枯草芽孢杆菌中能够正确表达。基因拷贝数、acoR和sigL基因表达水平,及skf和sdp基因缺失对重组菌的催化活性具有显著影响。     

嗜麦芽窄食单胞菌OUC_Est10全基因组测序及脂类水解酶多样性分析

[目的]本研究的目的是研究嗜麦芽窄食单胞菌OUC_Est10中脂类水解酶的多样性。[方法]使用离子交换层析、全基因组测序和异源表达三种方法研究嗜麦芽窄食单胞菌OUC_Est10中脂类水解酶的多样性。[结果]离子交换层析结果显示嗜麦芽窄食单胞菌OUC_Est10可以分泌多种脂类水解酶。通过全基因组测序,我们给出了该菌的全基因组序列,该基因组大小为4668743 bp,GC含量为66.25%。通过详细的基因组序列分析,我们从该基因组中找到33个可能具有脂类水解酶活性的假定基因。通过异源表达OUC_Est10中的5个假定脂类水解酶基因,来研究其催化特性的多样性,结果显示这些脂类水解酶具有不同的催化特性。[结论]我们证明了嗜麦芽窄食单胞菌OUC_Est10拥有多样的脂类水解酶,这暗示了它在不同领域中的应用潜力。     

GWAS研究大肠杆菌和金黄色葡萄球菌种间互作进化机制

【目的】通过实验室培养模拟自然环境微生物相互作用,进而找到影响细菌基因型和表型的基因。【方法】将大肠杆菌和金黄色葡萄球菌在实验室条件下进行单独培养和两两混合培养并连续转接,通过得到的数量表型与最大生长速率表型做全基因组关联分析(GWAS),对得到的与表型相关的SNP进行注释与分析。【结果】162个SNP位点影响到大肠杆菌原始菌株与共培养菌株的生长,36个SNP位点影响大肠杆菌菌株在单独培养和共同培养的生长。总共有85个SNP位点影响金黄色葡萄球菌的原始菌株与单独培养。其中5个基因在之前文献中已有报道。对影响不同时间点细菌数量变化形状的SNP位点进行功能注释,大肠杆菌中有706个与生长性能相关。金黄色葡萄球菌中,129个和不同的生长性能相关。大肠杆菌SNP位点的13个基因在之前的研究中已有报道。【结论】混合培养和单独培养都检测到与生长相关的显著基因,本研究表明了GWAS在研究细菌互作进化机制方面的潜力。     

β-内酰胺酶耐药基因blaOKP进化及其侧翼序列特征研究

为研究β-内酰胺酶耐药基因bla_OKP进化及其侧翼序列情况,本文通过全基因组测序技术对肺炎克雷伯氏菌进行测定,分析了其中bla_OKP基因及其侧翼序列的特征,同时与不同亚型的bla_SHV侧翼序列进行了对比。研究发现,bla_OKP、bla_SHV基因进化差异明显,分为两个进化支,其中bla_OKP分为两个进化亚组(bla_OKP-A和bla_OKP-B)。侧翼序列分析结果表明,bla_OKP基因的侧翼序列中无可移动遗传元件,与染色体介导的基因bla_SHV的侧翼序列结构相似,但存在差异,主要表现为bla_OKP基因的一侧与KdpC相连,bla_SHV基因的一侧与RecF相连并具有ygbN-ygbM-ygbK结构。同时由质粒介导的bla_SHV基因的两侧存在多种可移动遗传元件。这些结构差异可能是导致bla_OKP耐药基因进化缓慢的原因之一。本研究通过对bla_OKP基因及其侧翼序列特征进行研究, 研究发现bla_OKP基因及其侧翼序列结构保守是其相对bla_SHV基因进化速度缓慢的重要原因。     

遗传学视角下东亚人群的起源和演化

东亚是研究解剖学意义上现代人迁徙和演化的重要地带之一,该地区现代人群的起源及形成问题一直都是人类学领域广泛关注的焦点。遗传学研究为重建东亚人群历史提供了新的视角和见解。越来越多的遗传学证据表明,现代人约20万年前起源于非洲的晚期智人,并于10万年前走出非洲,大约在5~6万年前沿海岸线快速到达东亚南部,进而扩散到整个东亚地区。早期智人可能对走出非洲的现代人有一定程度的遗传贡献。早期定居、文化同化、人群迁徙以及基因交流等,对东亚人群的起源和演化起着至关重要的作用。前期的研究对东亚人群的源流历史进行了细致的分析,很大程度上解决了考古学、历史学等领域长期以来存在的分歧,然而这还需通过全基因组学和古DNA研究的进一步验证。本文从遗传学视角梳理和总结了东亚人群起源、迁徙和演化的历史,完善了对东亚人群演变的系统认识,并对未来东亚人群源流历史研究的发展方向做了展望。     

机器学习方法在基因交互作用探测中的研究进展

复杂疾病是基因与基因、基因与环境交互作用的结果,高维基因交互作用的探测给计算带来了极大的挑战。在过去20年间,机器学习方法被用于探测基因-基因交互作用,并取得了一定的效果。本文综述了机器学习方法在基因交互作用探测中的研究进展,系统地介绍了神经网络(neural networks, NN)、随机森林(random forest, RF)、支持向量机(support vector machines, SVM)和多因子降维法(multifactor dimensionality reduction, MDR)等机器学习方法在全基因组关联研究(genome wide association study, GWAS)中探测基因交互作用的原理和局限性,并对未来的研究进行了展望。     

早期肠内营养在根治性膀胱全切围手术期中的应用

目的：探索早期肠内营养在根治性膀胱全切围手术期中应用的临床效果。方法：选取2015年1月—2018年1月期间至四川省绵阳市中心医院泌尿外科接受根治性膀胱全切手术的90例患者作为研究对象,随机分为观察组（n=45）和对照组（n=45）。观察组患者给予早期肠内营养,对照组患者接受常规肠外营养支持。比较两组患者疾病恢复、营养指标改善以及消化道不良反应发生情况。结果：观察组患者的营养支持时间为1063±202d,短于对照组的1308±245d,观察组患者的离床活动时间和总住院时间分别为488±179d、1835±301d,分别短于对照组的689±203d、2047±411d,差异均有显著统计学意义（P<005）;营养支持后,EN组患者的血清总蛋白、白蛋白及前白蛋白水平均优于PN组患者（P<005）;其次观察组患者的消化道不良反应如腹胀腹痛、腹泻、恶心呕吐的发生率分别为3556%（16/45）、2667%（12/45）、2444%（11/45）,高于对照组的1778%（8/45）、1333%（6/45）、2000%%（9/45）,但差异无统计学意义（P>005）。结论：早期肠内营养能够改善根治性膀胱全切患者术后的营养状态,促进疾病的恢复,同时对消化道不良反应发生率并无显著影响。     

研发动态

我国将重点支持新型工业酶研究,中国加入国际人类基因变异组计划,昆明动物所马普小组为新基因起源绘制全基因组蓝图,我国首例人治疗性抗体转基因奶牛诞生,中国首批“试管猴”构建成功.