植物乳杆菌谷氨酸脱羧酶催化pH范围的理性改造及高效转化生产g-氨基丁酸

γ-氨基丁酸可由谷氨酸脱羧酶(glutamate decarboxylase, GAD)催化谷氨酸一步合成,反应体系成分简单、环境友好。然而,绝大多数GAD酶催化pH偏酸性且反应范围狭小,需要加入无机盐维持最适催化环境,增加了生产附加成分。此外,随着产物γ-氨基丁酸的生成,溶液pH会逐渐上升,不利于GAD酶的持续转化。本研究首先从实验室保藏的一株高产γ-氨基丁酸的植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)中克隆得到谷氨酸脱羧酶LpGAD,基于酶蛋白表面电荷修饰,选择9个位点进行定点突变及组合突变,酶学性质表征结果显示三突变体LpGAD^{S24R/D88R/Y309K}在催化pH区间内酶活力整体提高,尤其拓宽了在偏中性pH 6.0下的酶活,为野生酶的1.68倍。接下来,通过分子动力学模拟解析了酶活提高的机理。此外,将Lpgad与Lpgad^{S24R/D88R/Y309K}突变基因分别在谷氨酸棒杆菌(Corynebacterium glutamicum) E01中过表达,通过优化确定了摇瓶最适转化条件为反应温度40 ℃,菌体量OD₆₀₀=20,底物L-谷氨酸100.0 g/L,5-磷酸吡哆醛添加量为100 μmol/L。5 L发酵罐中,不调节pH,通过分批投料底物L-谷氨酸,γ-氨基丁酸产量高达402.8 g/L,较对照菌株提高了1.63倍。本研究成功拓宽了LpGAD的pH催化范围及酶活,提高了γ氨基丁酸的转化效率,为实现其规模化工业生产奠定了基础。     

脊索动物嗅觉受体基因命名法的发展

嗅觉受体属于G蛋白偶联受体家族,在脊索动物的整个生命周期中都扮演着至关重要的角色。与其他多数基因家族不同,嗅觉受体家族是一个成员数量庞大的超基因家族,为它们合乎逻辑的命名可以更好地对该家族进行描述、分析和讨论,也可以为机器学习程序从庞大的嗅觉受体数据库自动构建相应的蛋白结构和功能知识库提供语义信息。由于脊索动物嗅觉受体演化速度很快、基因数量庞大、假基因比率高、在物种及染色体上分布差异巨大等多方面的原因,给嗅觉受体基因合理的命名较为困难。三十多年来,伴随着嗅觉受体研究领域的发展,嗅觉受体基因命名法也经历了多次迭代,在每个阶段都发挥着积极的作用。随着测序技术和生物信息学算法工具的发展,随之而来的是新注释的海量的嗅觉受体基因,这使已有的嗅觉受体基因命名法变得越来越难以适应大数据挖掘和知识工程的系统开发,因此迫切需要一个能满足当下需求的嗅觉受体基因命名法。     

任务驱动法在“微生物学实验”混合式教学中的实践

通过“微生物学实验”课程多年来的混合式教学实践发现,学生的主动性是学习效果的核心要素。鉴于在以往的教学实践中,无论采用何种教学手段,总有部分学生的学习主动性不能得到体现。我们近年来采用轮流组长责任制下的任务驱动教学法,极大地调动了所有学生的学习动力。每位学生在担任组长工作时从课前任务、课堂执行、课后总结等方面都发挥了重要作用,而不担任组长时也会积极主动地配合组长工作。最终,实验课程学习成绩优秀率占比、体现素质能力培养的成绩分项都显著提升。同时,课程教学也收获了良好的学生认可和反馈。     

三株植物促生木霉的固体发酵工艺优化

【背景】木霉是广泛分布于自然界中的一类真菌,能产生多种酶类和次生代谢产物,具有促进植物生长、提高土壤肥力、拮抗多种土传病原菌等作用。【目的】优化3株植物根际促生真菌(长枝木霉MD30、桔绿木霉JS84及贵州木霉NJAU4742)的固体发酵条件,探究不同发酵条件对木霉产孢量的影响,为木霉菌的生产提供参考。【方法】采用单因素试验和响应面法,对3种木霉在不同发酵条件下的产孢量进行测定并优化,分析了氮源添加、初始pH、物料厚度、接种量、温度等因子对固体发酵的影响。【结果】单因素试验表明,长枝木霉MD30、桔绿木霉JS84与贵州木霉NJAU4742固体发酵时,最佳发酵温度均为28℃、最优木霉菌液接种量均为10%、物料发酵厚度均为3.0 cm,但最佳的初始物料pH与氨基酸水解液添加量有所不同,其中,长枝木霉MD30与贵州木霉NJAU4742发酵最佳的初始pH值为5.0,而桔绿木霉JS84为3.0;长枝木霉MD30与贵州木霉NJAU4742发酵最佳的氨基酸水解液添加量为10%,而桔绿木霉JS84为5%。通过试验分析,确定初始pH、物料厚度、温度为影响产孢量的3个重要因素。响应面分析得到最佳发酵条件：...     

pH对生物合成超声分子影像探针气囊充放气的调控

气囊（gas vesicles,GVs）是一种存在于蓝藻及古菌等微生物中调节浮力的类细胞器纳米结构,由蛋白质外壳包裹气体组成。近年来的研究表明,气囊具有作为超声分子影像探针的潜力。然而,气囊的充放气机制并不明确,限制了生物合成超声分子影像探针的保存和气体更换。本研究发现环境pH值是调节气囊充放气的一个重要因素。其不仅可以调节藻细胞内的气囊充放气进而使微囊藻呈现不同的漂浮状态,还可对提纯的气囊充放气进行体外调节,且该调节过程可逆。该机制的阐明为生物合成超声分子影像探针的大规模生产和保存,特别对气囊中的气体进行更换以满足不同的诊疗需求提供了技术支持,助力生物合成超声造影剂在疾病诊疗中的应用。     

我国1990—1992年度生物化学核心期刊

我国1986—1990年度生物化学核心期刊已有报导.我们对《中国生物学文摘》(1990—1992)中生物     

电场对完整青蛙横纹肌收缩机理的椭圆偏振法研究

利用能反映肌纤维内部结构的椭圆偏振参数研究恒定电场,脉冲电场对完整的青蛙横纹肌收缩的影响,研究表明,电场对肌纤维作用后,肌质网释放钙离子,致使肌纤维中蛋白质分子运动后出现收缩效应。实验发现：椭圆偏参数的测量灵敏度和肌小节长度有关,蛋白质运动规律和电场的性质的关系无的差异,只有量的不同。它们的共同特点是,随着电场强度的逐渐增强,其退偏率的变化呈先下降一上升的凹形曲线,这是由于电场引起的肌球蛋白分子极     

大丽轮枝菌（Verticillim dahliae）突变体库的构建与分析

为了更加快捷地筛选大丽轮枝菌致病关键基因,利用聚乙二醇介导的原生质体转化法构建病原菌随机插入突变体库,对部分阳性转化子的生长表型指标和致病力进行分析,筛选生长发育与致病缺陷突变体并进行靶标基因定位。结果表明,本研究共获得13 030多个阳性转化子,随机挑选5个转化子与V991野生型菌株进行比较分析,发现其中一个突变体在PDA和不同碳源培养基上的菌落直径、产孢量以及致病力均显著降低。侧翼序列测序结果结合Blast比对分析表明,该缺陷突变体中的潮霉素抗性基因表达盒定位于大丽轮枝菌3号染色体1 528 782 bp处,属于内切葡聚糖酶1基因（VDAG＿04017）。综上所述,本研究通过大丽轮枝菌插入突变体库构建、突变体生长表型指标和致病力鉴定及靶标基因定位等一系列分子生物学手段,可初步鉴定病原菌致病相关基因,为从全基因组层面深入研究大丽轮枝菌致病机制奠定了一定基础。     

柑橘大实蝇精巢、精泵和精泵内骨骼的生长发育状况

【目的】柑橘大实蝇是一种严重为害柑橘类果实的经济害虫。研究其精巢、精泵以及精泵内骨骼生长发育状况,有助于提高柑橘大实蝇人工繁殖效率以及其田间防治效果,为柑橘大实蝇的预测预报及防治提供理论基础。【方法】基于光学显微镜测量恒温和室温条件下柑橘大实蝇雄虫的精巢、精泵以及精泵内骨骼的长度和宽度,并建立其长度、宽度和指数的函数模型,比较恒温和室温2种饲养条件下其雄虫器官发育状况差异。【结果】无论是在恒温还是室温条件下饲养,随着柑橘大实蝇雄成虫日龄的增加,其精巢、精泵以及精泵内骨骼的长度、宽度和指数变化趋势均符合幂函数增长模型。在恒温和室温条件下,其雄虫的精巢宽度、精泵的长度和宽度以及指数、精泵内骨骼宽度均无明显差异。在室温条件下饲养的雄虫的精巢长度[(4.00±0.14) mm]及指数(3.40±0.14)、精泵内骨骼长度[(1.65±0.03) mm]及指数(1.84±0.08)均分别显著高于在恒温条件下饲养的雄虫的精巢长度[(3.75±0.13) mm]及指数(3.19±0.14)、精泵内骨骼长度[(1.61±0.03) mm]及指数(1.77±0.08)。【结论】变温(室温)比恒温更有利于柑橘大实蝇雄虫的精巢和精泵内骨骼的发育,并推荐使用精泵长度推断其雄虫日龄的方法。     

蛋白质结构比较的微分几何方法

本文提出了一种利用蛋白质主链结构的微分几何描述实现蛋白质结构比较的新方法,即用主链的曲率和扰率刻划蛋白质结构有局部构象,再按动态规划算法实现最佳比较。通过对珠蛋白,天冬氨酸蛋白酶和丝氨酸蛋白酶的多重比较表明这个方法既适用于近缘同源蛋白又适用于近缘同源蛋白又适用于远缘同源蛋白的结构比较。