工业蛋白质构效关系的计算生物学解析

工业催化用酶已经成为现代生物制造技术的核心"芯片"。不断设计和研发新型高效的酶催化剂是发展工业生物技术的关键。工业催化剂创新设计的科学基础是对酶与底物的相互作用、结构与功能关系及其调控机制的深入剖析。随着生物信息学和智能计算技术的发展,可以通过计算的方法解析酶的催化反应机理,进而对其结构的特定区域进行理性重构,实现酶催化性能的定向设计与改造,促进其工业应用。聚焦工业酶结构-功能关系解析的计算模拟和理性设计,已成为工业酶高效创制改造不可或缺的关键技术。本文就各种计算方法和设计策略以及未来发展趋势进行简要介绍和讨论。     

花青素及其生物活性的研究进展

花青素是存在于自然界中的天然的水溶性色素,它赋予水果、蔬菜和植物鲜艳的颜色,主要来源于蓝莓、樱桃、覆盆子、草 莓、紫葡萄和红酒等。它属于黄酮类化合物,其结构和化学成分使得花青素具有多种生物活性,如：抗氧化、抗炎、抗衰老、抗心血 管、抗癌等,对于人类的健康具有重要作用。花青素对于人类各种疾病的治疗以及作为一种药方都具有积极的效果,花青素通过 抗细胞增殖、诱导凋亡等多种机制来抑制肿瘤的发生;通过清除活性氧自由基等机制来发挥抗氧化作用;通过抑制各种炎症因子 的表达来发挥抗炎效应,这一系列的生物活性都给人们对抗各种疾病带来了无限的希望。本文就花青素的特点、提取及生物活性 进行了总结,重点介绍了花青素的生物活性。     

真养产碱菌利用甜菜糖蜜发酵产聚β－羟基丁酸的研究

探讨了以廉价原料甜菜糖蜜培养真养产碱菌（Ａｌｃａｌｉｇｅｎｅｓｅｕｔｒｏｐｈｕｓ）Ｈ１６生产聚β－羟基丁酸（ＰＨＢ）的可行性。对培养基优化试验表明,菌体产量可达２０ｇ／Ｌ,ＰＨＢ产量达９．８ｇ／Ｌ,糖转化率为２７．５％。用２升自控发酵罐进行验证,在良好的供氧条件和特定的ｐＨ值自控条件下发酵周期从４８小时缩短到４０－４２小时,菌体和ＰＨＢ量都有提高。菌体最高产量２６ｇ／Ｌ,ＰＨＢ最高产量１３ｇ／Ｌ,糖转化率为２０．４％。ＰＨＢ占细胞的含量,摇瓶和罐上结果都在５０％左右。     

L-缬氨酸生物合成调节机制的初步研究

比较了钝齿棒状杆菌(Corynebacterium crenatum)AS1.542及其积累缬氨酸的诱变株AS1.1001的L-苏氨酸脱氨酶(TDase)与α-乙酰羟酸合成酶(AHASase)活性,及受各种氨基酸反馈抑制的程度。AS1.1001菌TDase对苏氨酸的K_m值为4.5mM,AHASase对丙酮酸的K_m值为3.4mM。缬氨酸、异白氨酸及丁酮酸对AHASase表现出竞争性抑制,其K_i值依次为0.39、0.52及2.37mM。TDase的Hill系数随苏氨酸浓度增加,从1.2升至3.2。AHASase的Hill系数则为1.2左右。认为TDase活性降低,AHASase活性增加,缬氨酸与异白氨酸的反馈抑制程度减轻,导致了缬氨酸的过量累积。据此初步探讨了缬氨酸生物合成途径及调节机制。     

庐山日本柳杉林下穿透雨时空分布特征

林冠是降水到达地面前的第一个作用层,其对降水的再分配作用,导致穿透雨的数量和空间分布具有很大的变异性,这既阻碍了对其的精确评估,也常常被认为是水文模型中蒸发量化的不确定来源之一。在庐山自然保护区日本柳杉(Cryptomeria japonica)人工林内设置了面积30 m×30 m的样地,机械布置了37个截面面积为314.15 cm2穿透雨收集器,于2017年生长季(4—9月)共监测21次降雨事件下穿透雨量。分析林冠下穿透雨率及其时空分布特征和影响因素。日本柳杉林下穿透雨率变化范围为2%—222%,平均穿透雨率为80%,穿透雨率随着林外次降雨量的增加而逐渐增大,降雨量达到28 mm时穿透雨率趋于最大值,之后变化规律复杂未见稳定,二者之间最优拟合关系为二次多项式;与叶面积指数呈显著负相关,叶面积指数小于4.5时对穿透雨率的影响显著。不同叶面积指数下,穿透雨率达到最大时的林外降雨量不同。穿透雨率的空间变异系数的变化范围为15%—114%,随林外降雨量的增加而减小,并在林外次降雨量大于20 mm以后,逐渐趋于稳定,二者之间以对数函数关系式拟合。观测点位的时间变异系数随着叶面积指数的增加而增大。叶面积指数小于5,降雨量小于20 mm时,降雨量是影响穿透雨空间变异性的关键因素。     

增强现实技术于洪水风险沟通中的应用

气候变迁,特别是洪水问题给地处三角洲的城市带来了与日俱增的风险。作为应对手段,提出一种整合性的洪水风险管理方法,该方法确保了洪水风险沟通在洪水风险管理战略中的重要地位。洪水的可视化作为洪水风险沟通的一种工具,在改变人们对洪水风险的观念方面有着强大的作用。它可以通过互动的方式,使当地的利益相关者了解洪水的剩余风险和未来风险。其中增强现实技术作为一种可视化手段,它的快速发展与应用为风景园林设计、规划与教育等领域提供了崭新的交互方式。首先,探讨增强现实技术（AR）在洪水风险沟通中的应用现状,并重点关注增强现实技术的2 个关键应用领域：对现场决策的支持和针对高层次设计的可视化与对景观干预的评估。随后,展示一种基于增强现实技术所开发的应用,该款创新性的应用为洪水风险沟通提供了一种轻量化的可视化手段。     

蓝莓花青素通过下调p53基因DNA甲基化抑制口腔癌KB细胞增殖及诱导细胞凋亡

文章从内蒙古野生蓝莓(Vaccinium uliginosum Lim)中提取花青素, 观察其对口腔癌细胞株KB的增殖及凋亡的作用, 探讨其作用机制与p53基因甲基化的相关性。利用含0.1%盐酸的甲醇提取花青素, 用高效液相色谱-质谱(High performance liquid chromatography-mass spectrometry, HPLC-MS )鉴定花青素的成分。利用四甲基偶氮唑蓝(Methylthiazolyl-tetrazolium, MTT)比色法、流式细胞术、免疫荧光法、免疫细胞化学法和Western blot法分析蓝莓花青素对KB细胞增殖、细胞周期、细胞凋亡和p53蛋白表达的影响; 利用甲基化特异性PCR法(Methylation-specific PCR, MSP)分析蓝莓花青素诱导细胞凋亡与p53基因甲基化的关系。结果显示, 内蒙古自治区的野生蓝莓中至少存在14种花青素成分; 蓝莓花青素呈剂量依赖的方式抑制KB细胞增殖, 诱导细胞周期阻滞在G₂/M期, 而且能诱导细胞凋亡; 蓝莓花青素处理后Caspase-9蛋白和细胞色素C的表达明显增加; Western blot结果表明蓝莓花青素可以诱导KB细胞中p53蛋白表达上调; MSP结果表明随蓝莓花青素浓度增加, 未甲基化的p53的比例增加, 说明p53的甲基化状态有所下调。     

发酵法生产L-精氨酸放大过程的工艺研究

本文报道了L-精氨酸产生菌株钝齿棒状杆菌突变株971．1继摇瓶发酵条件研究后所进行的2．6L台式发酵罐,2 0 0L和2000L通用发酵罐放大试验及其工艺条件研究的结果。试验表明,发酵PH值及供氧强度的合理控制对提高L-精氨酸的积累量非常重要。在所获得的工艺条件下,2000L发酵罐稳产试验的产酸率平均可达29.0mg/ml,最高32.0mg／ml。发酵液中L-精氨酸的提取收率平均为55．9％,最高可达66．04％。产品的质量符合药典标准。本文也对试验结果进行了分析与讨论。