人二氢乳清酸脱氢酶蛋白的表达、纯化及其与新型抑制剂的晶体结构

人二氢乳清酸脱氢酶（human dihydroorotate dehydrogenase, hDHODH）是催化嘧啶从头合成途径的一个关键酶。近年来,多种研究表明,抑制该酶可缓解类风湿性关节炎的症状。但该酶的抑制剂甚少,寻找该酶的高效抑制剂具有重要意义。本研究利用PCR技术扩增hDHODH基因,构建重组质粒pET-19b-hDHODH,并在大肠杆菌(Escherichia coli, E.coli ) BL21(DE3)中表达,获得可溶性蛋白质。用Ni2+-NTA亲和层析柱对蛋白质进行纯化,获得较高（90%）纯度的hDHODH蛋白,将蛋白质与抑制剂3-(5-乙硫基)-1H-1, 2, 4-三氮唑-3-)苯甲酸和底物DHO混合孵育。用Hampton试剂盒初筛晶体并用棋盘法进行优化,获得晶形完美、衍射能力很强的hDHODH蛋白复合物单晶。用X射线衍射晶体,用CCP4、Coot软件解析结构,获得hDHODH蛋白复合物晶体结构。从解析的结构中可以看出,抑制剂与蛋白质的吻合度非常高,且抑制剂通过亲水的羧基端与蛋白质356位和147位的酪氨酸形成氢键网络。抑制剂的5元环与蛋白质359位的亮氨酸和360位的苏氨酸相互作用,使抑制剂与蛋白质牢固结合。该复合物晶体结构的顺利解析,将为开发新型特异性抗类风湿性关节炎药物提供重要基础。     

基于可培养法分析新疆葡萄与葡萄酒相关酵母菌菌群结构

从葡萄、葡萄发酵物、土壤及酒厂设备分离到3 991株新疆本土葡萄酒酵母菌,并通过Wallerstein Laboratory(WL)营养琼脂培养形态分类、代表菌株26S rDNA Dl/D2和5.8S-ITS区域序列鉴定,对新疆葡萄酒酵母菌株进行系统分类和多样性分析,得到22个WL培养类型,7个属13个种。伊犁和于田地区酵母菌种类最多,达10个种;叶城地区和中信国安、乡都酒业、野果林(伊犁)酒厂酵母菌种类最少,仅有1种。新疆优势种为葡萄汁有孢汉逊酵母(Hanseniaspora uvarum)和酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)。陆生毕赤酵母(Pichia terricola)、Metschnikowia aff、核果梅奇酵母(Metschnikwoia fructicola)、韩国梅奇酵母(Metschnikwoia koreensis)在新疆地区首次分离鉴定到。对新疆葡萄酒相关的酵母菌群落结构进行全面分析,结果显示新疆与葡萄酒相关的酵母菌丰富多样。为新疆葡萄酒酵母资源的开发利用和葡萄酒的质量控制等奠定了菌种基础。     

大腹园蛛主壶腹腺蛛丝蛋白末端结构域的克隆表达

牵引丝(dragline silk)由主壶腹腺蛛丝蛋白(major ampullate spidroin, MaSp)组成,是蜘蛛丝中强度最好的丝,同时具有极佳的生物相容性和可降解性,因此引起研究者的研究热潮。目前关于大腹园蛛MaSp结构和成丝机理方面的研究甚少,限制了其仿生应用。本文以大腹园蛛牵引丝的组成蛋白质之一MaSp1为研究对象,通过锚定PCR的方法首次获取了大腹园蛛MaSp1 NT的完整编码基因,并对其进行了克隆、表达、纯化,产量可达60 mg/L;同时对该MaSp1的CT进行表达纯化,产量可达80 mg/L。另外,通过CD色谱分析了MaSp1 NT和CT的二级结构,结果表明二者的二级结构均以α-螺旋为主。上述结果为大腹园蛛MaSp1的结构和成丝机理研究奠定了基础。     

孕烷X受体配体结合结构域蛋白晶体的X线衍射结构解析

目的:利用X线衍射技术解析孕烷X受体(PXR)配体结合结构域(LBD)蛋白晶体的3维结构。方法:对PXR蛋白LBD(130~434氨基酸残基)序列进行密码子优化并化学合成后克隆至pRSFDuet-1表达载体,再将载体导入大肠杆菌BL21(DE3),对PXR-LBD蛋白进行原核表达与分离纯化;采用晶体筛选试剂盒筛选蛋白结晶条件,采用悬滴法获得目标蛋白的晶体;对获得的蛋白晶体进行X线晶体衍射检测,并收集相关数据建立PXR-LBD的三维结构。结果:获得了PXR-LBD的高质量晶体并利用X线衍射解析了该蛋白质晶体的结构数据,使用Phenix.refine软件和COOT软件等对结构进行修正,最终获得了高分辨率的3维结构数据。结论:完成了孕烷X受体配体结合结构域蛋白晶体的X线衍射结构解析,为研究和开发PXR相关药物奠定了基础。     

莲虾共作池塘夏季浮游植物群落及其与环境因子关系

为研究莲虾共作生态系统夏季浮游植物的群落结构特征,于2018年6月至8月对洪湖莲虾共作池塘的浮游植物和水质进行了定量调查监测,并探讨了浮游植物群落结构变化与环境因子之间的关系。结果显示,共鉴定有浮游植物7门71种属,其中绿藻门种类最多,蓝藻门和硅藻门种类次之,三者共占浮游植物总种类数的83.1%。浮游植物优势种有8种,以蓝藻门和绿藻门为主。莲虾共作池塘夏季浮游植物密度和生物量分别变化在2.50×10⁶~6.20×10⁷ cells/L和0.93~24.36 mg/L之间,浮游植物密度总体表现为逐渐升高的趋势,而浮游植物生物量为先升高后降低的趋势,且浮游植物各门的密度、生物量月份间差异不显著(P>0.05)。浮游植物Shannon-Wiener指数和Pielou均匀度指数均以7月最高出现峰值,不具有明显的月份差异(P>0.05);夏季各月的浮游植物多样性指数均较好,表明莲虾共作池塘浮游植物群落结构处于较稳定的状态。冗余分析（RDA）显示养殖期间的浮游植物物种密度受水温（WT）、总氮（TN）、氨氮（NH₄ ⁺—N）、高锰酸钾指数（COD_Mn）等多种环境因子的影响,而影响莲虾共作池塘各月浮游植物分布的关键环境因子是WT、NH₄ ⁺—N、TN。     

盐碱戈壁药用植物骆驼刺内生菌的分离、培养与鉴定

骆驼刺(Alhagi sparsifolia Shap.)是新疆民间常用药用植物。为了解骆驼刺内生菌的多样性,获得骆驼刺的内生菌资源,本实验在新疆维吾尔克拉玛依盐碱戈壁(北纬45°16’,东经85°2’)采集骆驼刺。利用常规平板分离方法进行植物内生菌菌株的分离、培养,测定菌株16S r DNA基因序列,并结合系统发育分析进行鉴定。从骆驼刺中共分离到可培养内生菌50株,分属于葡萄球菌属(Staphylococcus)、芽胞杆菌属(Bacillus)、芽胞八叠球菌属(Sporosarcina)、微杆菌属(Exiguobacterium)、气球菌属(Aerococcus)、巨型球菌属(Macrococcus)、多米杆菌(Domibacillus)、巴尔加瓦菌属(Bhargavaea)、微球菌属(Micrococcus)、棒杆菌属(Corynebacterium)、考克菌属(Kocuria)、细杆菌属(Microbacterium)、副球菌属(Paracoccus)、马西利亚菌属(Massilia)和耐辐射球菌属(Deinococcus)15个菌属。其中葡萄球菌属占绝对优势,其次为芽胞杆菌属,为环境和植物当中广泛存在的菌属,分离获得的其他细菌与骆驼刺生长环境(盐渍化严重,高辐射)有关,内生菌多样性与骆驼刺在新疆干旱、寒冷、盐碱土壤环境中的适应性机制具有密切的联系。     

藏绵羊和小尾寒羊雄性生殖器官组织结构比较

通过比较绵羊(Ovis aries)的两个品种,生活于高海拔(4500 m)地区的藏绵羊与相对低海拔(2080m)地区小尾寒羊雄性生殖器官的组织结构特征,以探讨哺乳动物生殖器官适应高原环境的组织结构基础。采集成年藏绵羊与小尾寒羊的睾丸、附睾、输精管,运用大体解剖、石蜡切片及常规H.E,染色方法,比较二者生殖器官的组织结构差异。结果显示,藏绵羊附睾头和附睾体管腔内的纤毛较长,而附睾尾管腔内的纤毛较短,呈清晰的刷状缘结构,输精管平滑肌细胞较多,固有膜和黏膜层粘连紧密,且形成较明显的不规则皱襞。与小尾寒羊相比,藏绵羊曲细精管的横切面直径、面积和生精上皮的厚度均显著降低(P<0.05);精原细胞和初级精母细胞的直径及面积显著降低(P<0.05),且支持细胞数也显著减少(P<0.05);附睾头、附睾体、附睾尾的管腔内径和外径及纤毛长度均显著减小(P<0.05);附睾体的柱状上皮厚度显著增高(P<0.05),而输精管管腔直径、平滑肌厚度均显著降低(P<0.05)。研究认为,藏绵羊在高海拔低氧环境的长期适应过程中,其生殖器官的组织结构发生了--定的适应性改变,可能与其在高原环境下正常繁殖性能的维持有关。     

白龙江林区地表甲虫沿海拔梯度的群落结构及动态分析

【目的】揭示白龙江林区地表甲虫群落沿海拔梯度（927-2 735 m）的多样性格局、群落结构及动态变化,为林区内生物多样性长期监测及保护提供理论基础和依据。【方法】采用巴氏罐诱捕法,沿不同海拔梯度（927、1 794、2 376和2 735 m）设置陷阱诱集地表甲虫。【结果】共采集2 015头地表甲虫,包括18科95种。虎甲科Cicindelidae的个体数量最多（436只）占总数的21.6%,其次是叩甲科Elateridae、步甲科Carabidae、葬甲科Silphidae、隐翅甲科Staphylinidae。5个科的采集数量占到总数的75.1%,是白龙江地区优势种群。随着海拔梯度的升高,流域内地表甲虫的数量及优势种群数量都呈先上升后下降的趋势。在海拔2 376 m处,地表甲虫丰富度最高,诱集数量最多。低海拔地区地表甲虫丰富度低,诱集数量少。在种群动态变化中,中高海拔地区的优势种群在6-9月间的种群数量变化趋势呈单峰增长模式,且不同海拔高度不同科种群的诱集峰值不同。如在不同海拔梯度内诱集的步甲科数量均在7月份最多;在海拔2 376 m处,叩甲科个体数量在8月份最多,相比海拔较低的1 794 m处,则7月份数量最多,在低海拔927 m处和高海拔地区2 735 m处,叩甲科的个体数量急剧减少,且动态变化不明显。【结论】在白龙江林区拱坝河流域,地表甲虫种类丰富,优势种群明显。在不同海拔梯度上,其优势种群表现出不同的变化模式。根据地表甲虫群落在海拔梯度上的分布,可将地表甲虫分为三类。一是分布在中高海拔,包括步甲科、隐翅甲科及虎甲科等,在流域内4个不同海拔梯度都有分布。二是在中高海拔和高海拔处种类丰富,在低海拔处未诱集到相应甲虫,包括叩甲科及葬甲科。三是在不同海拔高度都有分布,但数量少,未形成优势种群,包括金龟科、象甲科及瓢虫科等。     

生物炭-牛粪堆肥中产β-葡聚糖苷酶微生物群落应答碳代谢抑制效应

【背景】在高浓度葡萄糖引起的碳代谢抑制效应下,产β-葡聚糖苷酶(β-glucosidase)功能微生物群落为适应碳代谢压力的变化,会差异化表达糖耐受和非糖耐受的功能基因。在堆肥中添加生物炭可以改变微生物生存的环境,进而影响微生物群落的组成与功能。【目的】分析在不同碳代谢压力下添加生物炭对产β-葡聚糖苷酶功能微生物群落的结构组成与功能的影响。【方法】在生物炭牛粪-稻草堆肥中添加葡萄糖、纤维二糖及β-葡聚糖苷酶抑制剂,构建不同的碳代谢压力。以细菌来源GH1家族的β-葡聚糖苷酶基因为分子标记基因构建基因克隆文库。同时测定羧甲基纤维素酶酶活和β-葡聚糖苷酶酶活。【结果】放线菌、变形菌和拟杆菌是功能微生物群落中的优势菌群。其中,CL处理组变形菌数量有所下降,在添加了抑制剂的处理组中,拟杆菌的数量明显上升。高浓度葡萄糖显著抑制了羧甲基纤维素酶酶活,但对β-葡聚糖苷酶酶活影响不大,其中低浓度纤维二糖的处理可以显著诱导β-葡聚糖苷酶活性。GHCH处理组中β-葡聚糖苷酶表现出高浓度葡萄糖激活特性。【结论】添加生物炭未明显影响参与纤维素降解的功能微生物群落对碳代谢抑制效应的应答。与自然堆肥相比,在添加了生...     

空间组织模式：微生物群落组装的“游戏”规则

在生物膜形成过程中,微生物种群之间通过主动或者被动的生物过程所形成的独特空间结构被称为空间组织模式。微生物空间组织模式广泛存在于自然和人工环境中,比如医疗、工业和生态系统等,是微生物形成和维持特定群落结构并发挥功能的主要方式,也是形成和维持微生物群落多样性的关键机制。然而,由于微生物群落的复杂性及相关研究方法的局限性,微生物空间组织模式方面的研究目前仍然处于起始阶段。本文梳理了微生物空间组织模式领域的研究进展,系统总结了空间组织模式初始阶段（微生物界面附着）和成熟阶段（空间自组织）的形成过程与协同机制,以及其对微生物养分利用和元素循环、微生物多样性维持和种群进化及功能的影响和调控机制,并分析了影响微生物空间组织模式的关键环境因素。