乙酸钠调控小球藻生长及代谢产物

【背景】小球藻是一种单细胞绿藻,在不同培养条件下可积累高附加值的代谢产物,这些产物可用于生产生物燃料、食品、保健品、药品等。然而这些代谢产物在藻细胞中的生产率较低且很难通过经济可行的方法将其分离,这使其工业化规模生产受到限制。【目的】研究乙酸钠对小球藻生物量的影响,并分析其对小球藻代谢产物的调控作用。【方法】通过在小球藻培养液中添加不同浓度的乙酸钠(1.0、2.0、3.0、4.0、5.0 g/L),研究其调控小球藻生长和代谢的作用机理。【结果】在添加3.0 g/L乙酸钠的培养液中,小球藻的生物量是对照组的5.2倍,尽管藻细胞中蛋白质含量无明显变化,但油脂和类胡萝卜素含量是对照组的2.4倍和1.2倍,多糖和叶绿素a含量却仅为对照组的54.6%和54.4%。【结论】乙酸钠不仅会影响藻细胞的生长,还会调控其代谢过程,这为深入探索乙酸钠在调控小球藻生长及代谢过程的作用机制提供了理论基础和技术资料。     

YPS1/YPS2失活改进酿酒酵母An-α菌株β-葡萄糖苷酶分泌表达

[背景] 工业酵母菌株的蛋白质表达通常存在表达量低、分泌效率低的问题。[目的] 考察失活Yapsin蛋白酶Yps1p和Yps2p对β-葡萄糖苷酶在酿酒酵母An-α菌株中表达的影响。[方法] 利用CRISPR/Cas9基因组编辑技术,首先构建得到未折叠蛋白响应（Unfolded Protein Response,UPR）指示菌株An-α（leu2：：UPRE-lacZ）即An-αL,然后分别失活其YPS1和YPS2基因,导入以YEplac195为载体的β-葡萄糖苷酶表达质粒（简称BG）,进行生长和酶活分析评价。[结果] 菌株An-αL的YPS1和YPS2基因失活对其在酵母浸出粉胨葡萄糖（Yeast Extract Peptone Dextrose,YPD）培养基中的生长未造成明显的不利影响;导入质粒BG后将在酵母浸出粉胨纤维二糖（Yeast Extract Peptone Cellobiose,YPC）培养基中生长的最大OD₆₀₀分别提高了21.9%和7.4%;最大总酶活值为0.087 5和0.068 6 U/（mL·OD₆₀₀）,是对照菌株相应值的2.268倍和1.778倍;分泌比例提高了19.4%和22.2%;β-葡萄糖苷酶表达水平与β-半乳糖苷酶酶活水平所代表的UPR信号响应值之间呈现良好的相关性。[结论] YPS1和YPS2基因失活有助于改进酿酒酵母An-α菌株中β-葡萄糖苷酶的分泌表达。     

猪流行性腹泻病毒S蛋白胞内区线性B细胞表位最小基序鉴定

[背景] S蛋白是猪流行性腹泻病毒（Porcine Epidemic Diarrhea Virus,PEDV）的主要结构蛋白和免疫原性蛋白,在前期的研究中,本课题组在S蛋白的胞内区鉴定到2个包含线性B细胞表位的短肽。[目的] 鉴定PEDV S蛋白胞内区线性B细胞表位的最小基序。[方法] 原核表达2个短肽的每次后移1个氨基酸的系列8肽,以兔抗S蛋白血清为一抗,通过Western Blot筛选阳性反应8肽,鉴定S蛋白胞内区线性B细胞表位的最小基序。[结果] S蛋白胞内区的2个包含线性B细胞表位的短肽共享一个表位,该表位的最小基序为¹³⁷¹QPYE¹³⁷⁴。同源性分析显示该B细胞表位基序为保守性表位。[结论] 确定了S蛋白胞内区线性B细胞表位的最小基序为¹³⁷¹QPYE¹³⁷⁴;S蛋白抗原表位的鉴定有助于提高对其结构和功能的理解。     

大肠杆菌突变株高密度生长的多因素分析

【背景】pBHR68是表达聚-3-羟基丁酸酯(Poly-3-Hydroxybutyrate,PHB)合成基因簇的高拷贝质粒,大肠杆菌K-12突变菌株S17-3在携带该质粒时生长密度高,耐低p H且在低pH条件下生长时高产可拉酸(Colanic Acid,CA)。【目的】系统探究与菌种(大肠杆菌S17-3)及质粒(pBHR68)相关的高密度生长现象的分子机理,提示PHB和CA合成代谢与高密度生长的偶联机制。【方法】解析质粒的构成、CA合成途径基因组成对高密度生长现象的影响;利用全基因组同比分析寻找可能的关键突变基因;开展转录组学分析,筛查大肠杆菌S17-3及其转化子在不同培养方式中的转录组数据,通过基因敲除实现基因功能及细胞生长状态的验证。【结果】大肠杆菌S17-3的高密度生长菌与PHB合成的操纵子的过表达以及rhsA的多位点突变相关,RcsA是CA合成与高密度生长中碳代谢流调控的关键调控蛋白。在低pH培养时,敲除可拉酸合成的关键糖基转移酶导致生物量提升;此外,大肠杆菌S17-3/pBHR68的高密度生长还可能与乳糖操纵子异常的转录调控相关,lacZ突变株高密度生长特性消失,而且无法合成可拉酸。【结论】研究分析了引起大肠杆菌S17-3高密度生长的多种因素,为大肠杆菌提高生长密度现象的进一步分析提供了重要线索,也为利用大肠杆菌S17-3的优异生理特性将其改造为寡糖合成的底盘细胞奠定了研究基础。     

β-葡萄糖苷酶Bgl747的定向筛选、重组表达与酶学性质

【背景】β-葡萄糖苷酶(β-Glucosidase,EC3.2.1.21)是3种纤维素酶中的重要成分之一。目前工业用纤维素酶大都来源于木霉等真菌,较少来源于细菌,而且在应用中还存在反应条件(温度、pH等)适用范围窄、酶活力较低、获取成本偏高等问题,这大大限制了β-葡萄糖苷酶的应用。从秸秆还田土壤细菌中筛选β-葡萄糖苷酶有极大地可能性筛选出酶学性质较好的酶,从而解决现存的工业问题。【目的】从土壤中筛选β-葡萄糖苷酶,通过基因重组、表达优化和蛋白纯化获得一株新型β-葡萄糖苷酶,探究其酶学性质,为其在工业上的应用奠定基础。【方法】利用功能筛选法从土壤中筛选出β-葡萄糖苷酶,全长为747 bp,命名为Bgl747,构建重组表达质粒pET-28a-Bgl747,以Escherichia coli BL21(DE3)为宿主菌株,经IPTG诱导实现可溶性表达并优化表达条件,通过His标签蛋白纯化试剂盒纯化获得纯化酶,探究其酶学性质。【结果】β-葡萄糖苷酶Bgl747属于BglB超家族,分子量为27.23 kD,最适反应温度为45°C,最适p H 4.0;最佳诱导条件:当OD600为1.0,加入终浓度为0.6 mmol/L的IPTG,于37°C、220 r/min诱导10 h后β-葡萄糖苷酶Bgl747蛋白获得最高表达量1.82 mg/m L;底物为对硝基苯-β-D-半乳糖苷(p-Nitrophenyl-β-D-Galactopyranoside,p NPG)时的比酶活225.07 U/mg,米氏常数Km值和最大反应速率Vmax分别为0.268mmol/L、547.23μmol/(L·min);1mmol/LK+、1 mmol/L和10 mmol/L Fe2+、30%甲醇、30%乙醇、1 mmol/L和10 mmol/L盐酸胍对酶活都有促进作用,30%TritonX-100及10 mmol/L SDS抑制其酶活效果较为明显;该酶受到产物葡萄糖的反馈抑制,葡萄糖浓度越高,抑制效果越明显,但当葡萄糖浓度为1 mol/L时,酶活仍保持50%以上。【结论】Bgl747反应温度范围较广且稳定,酶学性质优异,为其在纤维素降解等工业应用奠定基础。     

核定位信号及其在病毒感染机制中的研究进展

核定位信号介导的蛋白入核是细胞内信号传递网络中核内外物质信息交流的重要一环,绝大多数病毒蛋白进入细胞核均需要核质转运受体识别和结合入核蛋白携带的核定位信号序列。病毒蛋白的入核转运机制在病毒感染过程中起着至关重要的作用,对于病毒的复制、毒力具有重要意义,针对该机制的研究有利于新的抗病毒靶点的发现。本文对核定位信号的分类信息进行了总结,并对不同的核质转运受体及其介导的入核机制进行了比较分析,概述了病毒入核蛋白及其核定位信号在病毒感染机制中的研究发现。     

限制性内切酶Mlu I蛋白及其硒代衍生物的制备

【背景】限制性内切酶Mlu I是一种常用的工具酶,在分子生物学领域发挥着重要的作用,其三维结构尚未被解析。【目的】在大肠杆菌中克隆表达、纯化重组Mlu I蛋白及其硒代蛋白,并进行结晶条件的研究。【方法】构建重组表达载体pET28b-Mlu I,在大肠杆菌BL21(DE3)pLysS中诱导表达,利用亲和层析和凝胶过滤层析纯化重组Mlu I蛋白和硒代Mlu I蛋白。对蛋白进行质谱检测、圆二色谱检测以及酶活检测,利用坐滴法进行结晶条件的筛选。【结果】构建了重组表达载体pET28b-Mlu I并纯化获得达到结晶纯度的蛋白,通过质谱检测确定硒代Mlu I蛋白中的8个甲硫氨酸全部被取代,结合酶活测试及圆二色谱检测确定了硒代对Mlu I蛋白的活性、结构无明显影响。采用坐滴法进行初步的晶体生长研究,重组蛋白目前已在1种条件下获得针状晶体并进行初步衍射,获得分辨率在0.32 nm左右的衍射数据。【结论】Mlu I蛋白及硒代Mlu I蛋白纯化体系的构建和结晶条件的研究,可为下一步解析Mlu I三维结构、作用机制的探讨及定向改造奠定基础。     

平滑肌22α蛋白在血管稳态和血管重构中的作用

有关血管稳态和重构的分子机制一直是近年来的研究热点,也被视为治疗血管损伤性疾病的突破点。大量研究证实,血管损伤修复及病理性重构过程与血管平滑肌细胞(vascular smooth muscle cells,VSMCs)的表型转化、异常增殖与迁移、细胞衰老关系密切。平滑肌22α(smooth muscle 22α,SM22α)蛋白是一种在收缩型VSMCs中大量表达的细胞骨架相关蛋白,可通过与F-actin相互作用促进应力纤维形成,维持VSMCs收缩性,还可作为信号调节分子参与血管稳态和重构。本文综述了近年SM22α在血管稳态和血管重构中作用的研究进展。     

基于沟眶象属两近缘种不同虫态转录组的气味受体基因鉴定及表达分析

【目的】基于沟眶象属Eucryptorrhynchus两近缘种沟眶象E. scrobiculatus和臭椿沟眶象E. brandti不同虫态的转录组数据进行气味受体(odorant receptor, OR)基因的鉴定及表达特征分析,补充两种象甲的气味受体信息,为之后的功能研究提供理论依据。【方法】从沟眶象(幼虫、蛹和成虫)和臭椿沟眶象(卵、幼虫、蛹和成虫)不同虫态转录组数据库中筛选OR基因序列;基于两种象甲触角转录组数据,对两种象甲筛选得到的ORs进行种间和种内的序列比对;利用最大似然法对两种象甲新鉴定的ORs进行系统发育分析;根据两种象甲不同虫态转录组数据中OR基因的FPKM(fragments per kilobase per million mapped fragments)值对新鉴定的OR基因进行表达丰度分析;利用qPCR检测新鉴定的OR基因在沟眶象和臭椿沟眶象不同发育阶段和成虫不同组织中的表达谱。【结果】从沟眶象和臭椿沟眶象不同虫态转录组数据库中分别鉴定出6和4个OR基因,都具有完整的开放阅读框。根据与触角转录组数据的序列比对结果,从沟眶象和臭椿沟眶象分别新鉴定出4个(EscrOR50-53)和2个(EbraOR46-47)OR基因;在两象甲种间发现了一对可能的同源基因EscrOR53和EbraOR45。系统发育树显示,6个新鉴定的OR蛋白分属于鞘翅目OR亚家族2B和7。结合不同虫态转录组的FPKM数据及qPCR检测的时空表达谱得知,沟眶象3个和臭椿沟眶象2个新鉴定到的OR基因均在成虫的非嗅觉组织中高表达,且在卵、幼虫或蛹期也有表达。【结论】本研究明确了沟眶象和臭椿沟眶象不同虫态转录组中的气味受体基因及其时空表达谱,并且发现两种象甲的生殖器官中可能存在非嗅觉的功能性的ORs,提示其可能在发育的早期阶段就已发挥功能。     

双叉犀金龟表皮蛋白TdCPR12611与TdCPR7854的表达纯化及特性分析

【目的】探析双叉犀金龟Trypoxylus dichotomus表皮蛋白的序列特征及生化性质。【方法】利用RT-PCR克隆双叉犀金龟表皮蛋白基因,利用生物信息学方法分析表皮蛋白的结构特征及系统发育;采用大肠杆菌Escherichia coli表达系统对双叉犀金龟表皮蛋白进行重组表达,并通过金属离子鳌合层析的方法对重组蛋白进行纯化;采用体外结合实验检测双叉犀金龟表皮蛋白与α-几丁质(α-chitin)、β-几丁质(β-chitin)、壳聚糖(chitosan)和胶体几丁质(colloidal chitin)的结合能力;观察确定蛋白液液相分离(liquid-liquid phase separation, LLPS)性质。【结果】克隆获得双叉犀金龟表皮蛋白基因TdCPR12611(GenBank登录号： MT813021)和TdCPR7854(GenBank登录号： MT813022)。系统进化分析结果表明,TdCPR12611与食粪金龟Onthophagus taurus OtCP-1的亲缘关系最近;TdCPR7854与食粪金龟的OtCP-acp20-1, OtCP-acp20-2和OtCP-acp20-3的亲缘关系最为接近,它们均属于CPR_RR-2家族。原核表达和纯化获得重组表皮蛋白TdCPR12611和TdCPR7854。两重组表皮蛋白与4种类型的几丁质具有不同结合能力,其中有41.4%的TdCPR12611与壳聚糖结合,而有62.3%的TdCPR7854与β-几丁质结合。TdCPR12611具有内部较为无序的结构,并能够在室温条件下自发团聚形成液液相分离现象,而TdCPR7854不能。【结论】本研究测定分析了双叉犀金龟CPR_RR-2家族表皮蛋白TdCPR12611与TdCPR7854的序列特征和与几丁质的结合特性。研究结果有利于加深人们对于昆虫表皮装配机制的了解,为蛋白仿生材料开发提供思路。