工业蛋白质理性设计与应用

作为合成生物学与绿色生物制造等领域的底层核心技术,蛋白理性设计可有效解决天然功能元件性能不足等共性挑战,创制高性能人工酶元件。值此天津工业生物研究所(Tianjin Institute of Industrial Biotechnology, TIB)创立10周年之际,文中回顾了研究所在工业蛋白理性设计领域的系列重要工作进展。从酶设计方法学研究、新酶反应设计到生物催化应用等方面进行了分析讨论,并展望了本领域未来发展方向。望借此搭建学术界和产业界与酶理性设计的桥梁,促进新技术、新策略的开发应用,加速融合人工酶的基础研究与产业应用,推动我国生物制造领域的科技创新升级。     

藏羚Y染色体雄性特异区遗传多样性

Genetic diversity is an important indicator of population health, especially for assessing population recovery of endangered species. To characterize the genetic diversity of Tibetan antelope(Pantholops hodgsonii) populations, we used muscle and placental tissues from accidentally killed Tibetan antelopes in Qinghai and Xinjiang and screened 11 Tibetan antelope Y-SNP-specific loci from 30 published polymorphic Y-SNP loci in bovids, of which AMELY3 (g.723 C > T) and SRYOY1 (g.167 G > A) 2 pairs of primers were polymorphic. Based on the AMELY3 locus, the haplotype diversity of Tibetan antelope Y chromosome was 0.048 ± 0.045 and the nucleotide polymorphism was 0.00006 ± 0.00005. According to the SRYOY1 locus, Tibetan antelope was divided into two haplotypes, of which H1 (g.167 G) was the dominant haplotype. Maximum likelihood tree suggests that Tibetan antelope might have two paternal origins. The haplotype diversity of Tibetan antelope Y chromosome was 0.439 ± 0.050 and the nucleotide polymorphism was 0.0008 ± 0.0004. The genetic differentiation index showed that the F_ST value between the male population of Tibetan antelope in Qinghai and Xinjiang was 0.6846 ± 0.0389, suggesting a strong population genetic differentiation. Therefore, integrated conservation across regions and research on sex chromosomes need more attention in the future conservation of Tibetan antelope.     

淫羊藿苷缓解腹部皮瓣缺血再灌注损伤模型大鼠的作用及机制研究

摘要 目的：研究淫羊藿苷缓解腹部皮瓣缺血再灌注损伤（IRI）模型大鼠的作用及机制。方法：取30只SD级大鼠作为研究对象,将其按照随机数字表法分作假手术组、模型组以及淫羊藿苷组,每组各10只。其中模型组和淫羊藿苷组大鼠均制作大鼠腹部皮瓣IRI模型,假手术组以及模型组大鼠予以生理盐水腹腔注射,淫羊藿苷组大鼠则予以淫羊藿苷腹腔注射。对比各组大鼠皮瓣存活面积及存活率、血清炎症因子以及氧化应激指标水平、皮瓣组织中p38丝裂原活化蛋白激酶（p38 MAPK）信号通路相关蛋白表达情况。结果：模型组、淫羊藿苷组大鼠的皮瓣存活面积及存活率均低于假手术组,但淫羊藿苷组大鼠的皮瓣存活面积及存活率均高于模型组（P＜0.05）。模型组、淫羊藿苷组大鼠血清白细胞介素-10（IL-10）均低于假手术组,但淫羊藿苷组高于模型组;模型组、淫羊藿苷组大鼠血清肿瘤坏死因子-?琢（TNF-?琢）均高于假手术组,但淫羊藿苷组低于模型组（P＜0.05）。模型组、淫羊藿苷组大鼠血清超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽（GSH）水平均低于假手术组,但淫羊藿苷组大鼠血清SOD、GSH水平均高于模型组;模型组、淫羊藿苷组大鼠血清丙二醛（MDA）水平均高于假手术组,但淫羊藿苷组大鼠血清MDA水平低于模型组（P＜0.05）。模型组、淫羊藿苷组大鼠皮瓣组织p38 MAPK、丝裂原活化蛋白激酶磷酸酶-2（MKP-2）相对表达量均高于假手术组,但淫羊藿苷组皮瓣组织p38 MAPK相对表达量低于模型组,而MKP-2相对表达量高于模型组（P＜0.05）。结论：淫羊藿苷可通过调控p38 MAPK信号通路缓解炎症反应及氧化应激,发挥减轻腹部皮瓣IRI的作用。     

毛茛科和芍药科叶绿体基因组密码子特征和系统发育比较

为研究和比较毛茛科和芍药科叶绿体基因组密码子使用模式和系统进化关系,以完成测序的毛茛科33种植物、芍药科7种植物叶绿体基因组为材料,采用分析软件CodonW在线软件CUSP和R软件对叶绿体基因进行密码子特征分析。用MAFFT 软件,MEGA软件进行系统发育分析。研究结果表明芍药科植物叶绿体基因组和毛茛科植物（耧斗菜属除外）叶绿体基因组高频密码子一致性高,具有29个高频密码子,基本偏向与于A/U结尾,但最优密码子存在差异。毛茛科和芍药科叶绿体基因组密码子偏好性的形成因素主要受自然选择的影响,且芍药科叶绿体基因组密码子偏好性受自然选择的影响大于毛茛科。基于叶绿体基因组全序列和基于叶绿体基因组CDS序列的系统进化关系表明,芍药科基于叶绿体基因组全序列和基于叶绿体基因组CDS序列的系统进化关系虽然部分不同,但都可以被划分为芍药组和牡丹组。毛茛科基于叶绿体基因组的系统进化关系不符合中国植物志分类关系,但支持把毛茛科划分为4亚科14族。系统进化分析结果也支持芍药科独立于毛茛科和毛茛目,被划分到虎耳草目,同时证明了叶绿体基因组作为超级DNA条形码的可行性。     

光氧环境对紫色硫细菌YL28去除无机三态氮的影响

【背景】光和氧是制约光合细菌生长代谢进而影响其除氮效果的重要因素。不产氧光合细菌紫色硫细菌——海洋着色菌(Marichromatium gracile) YL28能以亚硝氮为唯一氮源进行光合生长,对高浓度无机三态氮具有良好去除能力。【目的】阐明YL28菌株除氮效率与光氧环境的交互联系,获得其生物除氮的最适光氧条件。【方法】以高浓度无机三态氮共存海水水体为研究体系,在有光/无光条件下考查装样量(表征体系溶氧状态)对YL28菌株生物除氮活性的影响,并通过响应面分析法对装样量、光照强度和光周期3个主要因素进行优化。【结果】光照且氧浓度较低时(80%装样量),YL28具有最佳生长和无机三态氮去除能力;装样量在10%-100%时,菌体生物量(OD_(660))在0.938-2.719之间,当氨氮、亚硝氮和硝氮分别为7.16、5.67和4.83mmol/L时,其去除率分别在71.44%-89.09%、99.22%-99.83%和91.60%-97.33%。黑暗条件下,装样量在20%-100%时,氨氮、亚硝氮和硝氮去除率分别在48.07%-64.27%、73.51%-86.42%和42.57%-46.34%,但菌体生物量(OD_(660)为0.615-0.903)明显降低。通过响应面优化,当装样量、光照强度和光周期分别为80.0%(溶氧量约为0.32 mg/L)、2 800 lx和24L:0D时,细胞生长和氨氮去除活性达到最佳状态,分别比优化前提高了21.28%和14.11%。在实际应用中,选取72%-89%装样量(溶氧量约为0.26-0.63mg/L)、2240-3460lx光照强度和21L:3D-24L:0D光周期,细胞活性可达95%以上。【结论】80%装样量有助于促进菌体光照生长和除氮;在黑暗有氧和无氧环境下,YL28菌株也具有较好除氮活性,这为不产氧光合细菌在生物反应器中高效去除无机三态氮的应用提供了有价值的参考数据。     

龙眼果实采后失水果皮褐变与活性氧及酚类代谢的关系

研究了(10±1)℃和50%相对湿度贮藏条件下"福眼"龙眼果实果皮褐变与活性氧和酚类代谢的关系.结果表明,采后失水导致龙眼果实果皮褐变,果皮活性氧清除酶SOD、CAT、APX、GR活性和内源抗氧化物质AsA、GSH含量下降,O-2产生速率和MDA含量增加,细胞膜透性迅速增大;PPO和POD活性增加,总酚和类黄酮含量明显下降.据此认为,果皮褐变可能是细胞的活性氧代谢失调,细胞膜结构破坏,使PPO、POD与酚类物质(含类黄酮)接触、酚类物质氧化的结果.     

香蕉果实成熟相关基因研究进展(综述)

本文从乙烯生物合成、呼吸作用、碳水化合物代谢、细胞壁降解及其它有关成熟的代谢过程等方面,概述与香蕉果实成熟相关的基因研究进展。     

MPTP帕金森病动物模型研究进展

用神经毒素1-甲基-4-苯基-1,2,3,6-四氢吡啶(MPTP)制备的动物模型,无论在神经生化和病理组织学特征,还是在运动行为表现方面都酷似人帕金森病(PD),是目前研究PD的理想模型。对MPTP动物模型发病机制等方面的深入研究将有助于PD的防治。