微生物辅因子平衡的代谢调控

辅因子平衡对于酶制剂、药品和化学品的生产具有重要的作用。为了满足工业化生产的需求,维持辅因子长期有效的平衡是实现代谢流高效化导向目标代谢产物的必要手段。本文在总结辅因子生理功能的基础上,从生化工程和代谢工程两方面分析归纳了辅因子的代谢调控策略,并展望了辅因子进一步精深调控的发展方向。     

枯草芽孢杆菌168新型转录终止子的构建与表征

转录终止子作为一种位于终止密码子后的调控信号,负责终止DNA的转录和RNA的释放。文中首次改造并分析了来源于噬菌体的λto终止子的发卡结构与富含尿嘧啶的序列对枯草芽孢杆菌168中基因转录终止效率以及mRNA稳定性的影响。结果表明,相对于野生型的λt0终止子,突变体M3、M11和M12表现出了更高的转录终止效率,突变体M3、M4和M11更有利于上游绿色荧光蛋白mRNA的稳定。另外,我们发现插入RNase作用位点同样提高了mRNA的稳定性。研究结果表明终止子中的发卡环对转录终止不是必需的,同时,结果也证明了转录终止子可以作为一种潜在的工具用于提高枯草芽孢杆菌中mRNA的稳定性以及相应酶的 表达。     

合成生物学技术的研究进展——DNA合成、组装与基因组编辑

合成生物学作为一门新兴学科,其目标主要有两点:一是利用非天然的分子使其出现生命的现象,也就是―人造生命‖;二是―改造生命‖,比如利用一种生命体的元件(或经过人工改造),组装到另一个生命体中,使其产生特定功能。无论是哪种目的,对生命遗传物质DNA的操作都非常关键,其具体包括DNA的从头合成、组装和编辑等。同时,这些使能技术的进步也促进了合成生物学其他领域的发展。本文介绍了DNA操作相关的合成生物学使能技术的最新进展。     

微生物胞外电子传递效率的合成生物学强化

电活性微生物(产电微生物和亲电微生物)通过与外界环境进行双向电子和能量传递来实现多种微生物电催化过程(包括微生物燃料电池、微生物电解电池、微生物电催化等),从而实现在环境、能源领域的广泛应用,并为开发有效且可持续性生产新能源或大宗精细化学品的工艺提供了新机会。但是,电活性微生物的胞外电子传递效率比较低,这已经成为限制微生物电催化系统在工业应用中的主要瓶颈。以下综述了近年来利用合成生物学改造电活性微生物的相关研究成果,阐明了合成生物学如何用于打破电活性微生物胞外电子传递途径低效率的瓶颈,从而实现电活性微生物与环境的高效电子传递和能量交换,推动电活性微生物电催化系统的实用化进程。     

工业微生物的噬菌体感染与防治策略

以细菌为基础的生物技术在蓬勃发展的同时也不断受到噬菌体感染的威胁,噬菌体感染已成为微生物发酵过程中的一个顽疾,其实质是噬菌体与细菌之间复杂的共进化关系。在漫长的进化过程中,噬菌体已经形成了多种针对细菌抗性系统的逃逸机制。合理的工厂设计、菌株的轮换策略和传统的基因工程方法能在一定程度上降低噬菌体感染的风险,但仍然无法避免。基于CRISPR-Cas系统的防治策略仅需噬菌体的序列信息就可以理性设计噬菌体抗性菌株,且可以通过叠加效应不断增强菌种抗性,从而避免噬菌体的逃逸;群体感应信号分子则可以从整体水平上调节细菌的噬菌体抗性。这些新发现为噬菌体感染问题的解决带了新的希望,而噬菌体基因组编辑技术和合成生物学的快速发展则将进一步加深人们对噬菌体感染防治领域的认识。     

刚毛柽柳腺苷甲硫氨酸脱羧酶（ThSAMDC）基因的克隆与胁迫下的表达分析

S-腺苷甲硫氨酸脱羧酶（S-adenosyl-L-methionine decarboxylase,SAMDC）是一种通过参与多胺的代谢途径来调节植物生理生化过程的限速酶。通过分析刚毛柽柳（Tamarix hispida）的转录组数据,获得并克隆了SAMDC基因的cDNA序列,将其命名为ThSAMDC。该cDNA序列全长2085bp,包含tiny ORF（tORF）、upstream ORF（uORF）和main ORF（mORF）3个植物SAMDC基因特征ORF。主开放读码框（mORF）长1107bp,编码369个氨基酸多肽,相对分子质量为40.34kD,理论等电点（PI）为4.72。ThSAMDC编码蛋白具有多个较强的亲水性区域,无明显跨膜区。通过与其他多个物种的氨基酸多序列比对结果表明,ThSAMDC具有两个典型的高度保守的结构域：酶原剪切位点（LSESSLF）与蛋白快速降解有关的PEST（TIHVTPEDGFSYAS）结构域。系统发育树结果表明ThSAMDC与菠菜（SoSAMDC）氨基酸序列一致性最高,为77%。实时荧光定量RT-PCR分析显示,ThSAMDC在NaCl、PEG、ABA、CdCl₂诱导表达均上调,预示着ThSAMDC可能在刚毛柽柳非生物胁迫应答过程中发挥重要作用。     

红条毛肤石鳖齿舌主侧齿中铁还原酶分布及与生物矿化的关系

以红条毛肤石鳖Acanthochiton rubrolineatus(Lischke)齿舌为材料,通过切片和酶组织化学技术,在光镜和电镜下对齿舌主侧齿的微结构及高铁还原酶的存在进行观察,从微观角度了解齿舌主侧齿齿尖的矿化机理。结果显示,成熟主侧齿由齿尖和齿基组成。齿尖结构由外至内分为三层,最外层为磁铁矿层,前后齿面磁铁矿层的厚度不等,后齿面约50μm,前齿面约5-10μm。向内依次为棕红色的纤铁矿层,厚约10μm,及略显黄色的有机基质层,有机基质层占据着齿尖内部的大部分结构。高分辨透射电镜下显示磁铁矿由条状四氧化三铁颗粒组成,长约2-3μm,宽约100-150nm。齿舌的矿化是一个连续过程,不同部段处于不同的矿化阶段,齿舌囊上皮细胞沿囊腔分布,并形成齿片。未矿化的新生主侧齿齿尖中存在由有机基质构成的网状结构。随矿化的进行,有机基质内出现矿物颗粒。初始矿化的齿尖外表面有一个细胞微突层,微突的另一端为囊上皮细胞,矿物质经由微突层达齿尖并沉积于有机基质中,齿尖随之矿化并成熟。初始矿化齿尖的外围有大量的三价铁化物颗粒,稍成熟的齿尖外围同时还出现二价铁化物。新生或初始矿化主侧齿齿尖外围的囊上皮细胞中有大量球形类似于铁蛋白聚集体的内容物,直径0.6-0.8μm,球体由膜包围。齿舌囊上皮组织中存在三价高铁还原酶,此酶分布于上皮细胞的膜表面,可能与齿尖表面磁铁矿的生成有一定的关系。       

后基因组时代的真菌天然产物发现

真菌产生的次级代谢产物是新药发现的重要来源之一,然而近年来传统的真菌天然产物发现方法在大量真菌基因组测序完成的时代遇到了很大的挑战。如何利用这些基因组数据来发现真菌中新的天然产物已成为后基因组时代天然产物发现的研究重点和热点。本综述先后介绍了真菌天然产物的类型及其相应基因簇和骨架酶的特征,基于基因组挖掘技术发展而来的天然产物发现新策略,以及利用合成生物学理念和技术在真菌天然产物发现中的应用现状,最后展望了后基因组时代中的天然产物发现研究前沿及基因组数据在后基因组时代对真菌天然产物发现的应用前景。     

介绍一种长期保存细菌的合成保养液

合成保养液具有细菌生存所需要的各种营养物质 ,并能提供新陈代谢中的能量 ,使细菌保存 1 0年之久 ,是一种长期保存细菌良好的培养基。     

PNA的合成及其在基础医学中的应用

PNA是一类以多肽为骨架的核苷酸类似物,它不带电荷,杂交特异性强,能抵抗核酸酶及蛋白酶的降解,因此可作为杂交探针用于疾病诊断,或作为反义试剂进行基因治疗的探索。以下对PNA的合成及其在分子杂交诊断,基因治疗等基础医学领域的广泛用途做一综述。