Burkholderia xenovorans LB400联苯双加氧酶及突变体对DDTs的降解

DDTs（dichlorodiphenyltrichloroethane,1,1,1-三氯-2,2-双氯苯基乙烷）是一种典型的持久性有机污染物,曾在疟疾防治和农业除虫方面被广泛应用。虽然包括我国在内的很多国家已经禁止使用DDTs,但目前对环境中DDTs的检测发现它仍然广泛存在且具有新的输入源。DDTs的持续存在对近海生态系统和人类健康具有一定危害,因此它所造成的环境污染问题仍然值得关注。由于Rieske型芳香羟化双加氧酶能够起始多种持久性污染物的降解,过去的几十年里一直是芳香化合物降解领域的焦点。[目的] 为探讨联苯双加氧酶对DDTs的降解特性及机制,本研究选取了食异生素伯克霍尔德氏菌LB400（Burkholderia xenovorans）联苯双加氧酶及突变体对p,p''-DDT和o,p''-DDT的降解过程进行研究。[方法] 以BphAE_LB400为亲本,通过两步定点突变将283位的丝氨酸突变为蛋氨酸,获得突变体BphAE_S283M。通过比较亲本酶与突变体对DDTs的催化性能,模拟突变蛋白结构和分子对接等方法,探究其降解特性及机制。[结果] BphAE_LB400和突变体BphAE_S283M都无法降解对位的p,p''-DDT,但突变体BphAE_S283M可以代谢o,p''-DDT并产生2个立体异构体。对接p,p''-DDT的BphAE_LB400和BphAE_S283M的结构分析表明,BphAE_LB400和BphAE_S283M中p,p''-DDT的反应环均不与原晶体结构中的联苯反应环重合。而对接o,p''-DDT的BphAE_S283M的结构分析表明o,p''-DDT的反应环与晶体结构中的联苯反应环距离很近,且2、3位的碳原子与单核铁原子催化中心的距离在0.5 nm以内,此外,BphAE_S283M的催化腔表面积和体积比BphAE_LB400更大,这很可能有助于BphAE_S283M与o,p''-DDT的结合。[结论] 283位氨基酸是影响BphAE_LB400对DDTs的催化代谢能力的关键氨基酸残基,它可以通过调节反应碳原子与催化中心的距离以及催化腔的大小来影响底物特异性。本次研究进一步阐明了283位氨基酸残基的影响机理,为更有效修复DDTs污染提供理论依据和技术支持。     

植物丝氨酸羧肽酶样酰基转移酶的结构、功能和应用

植物丝氨酸羧肽酶样酰基转移酶与丝氨酸羧肽酶相比具有相似的结构特点和很高的同源性,能够催化酰基葡萄糖酯的酰基转移反应,参与植物次生代谢产物的酰基化修饰,丰富天然产物结构多样性,改善化合物水溶性、稳定性等理化性质。本文重点介绍植物来源丝氨酸羧肽酶样酰基转移酶家族的结构特点、催化机制、功能鉴定及其生物催化应用等方面的研究进展,为促进此类酰基转移酶基因的功能表征和利用合成生物技术合成活性次生代谢产物提供参考。     

新型冠状病毒纳米PCR快速检测方法的建立

新型冠状病毒(SARS-CoV-2)感染可导致致命性肺炎,且极具传染性。自2019年年末在我国出现以来,已在全球蔓延。为了建立一种灵敏、快速检测SARS-CoV-2的分子检测方法,本研究使用金纳米颗粒配合普通PCR检测方法,针对SARS-CoV-2核衣壳蛋白建立了SARS-CoV-2 NanoPCR新型分子检测方法。特异性结果显示,该方法对猪流行性腹泻病毒、牛冠状病毒、犬冠状病毒、水貂冠状病毒、猫传染性腹膜炎病毒均无交叉反应,表明该方法的特异性良好。敏感性结果显示,该方法的最低检测量为3.69×10⁴拷贝/μL,高于普通PCR最低检测量10倍,表明该方法的敏感性良好。使用建立的方法对3份临床样品进行检测,该方法与普通PCR方法结果一致,10倍稀释样品后,NanoPCR相比较普通PCR条带仍然具有较高辨识度。综上,本研究建立的灵敏、特异的NanoPCR方法可以对临床样品进行快速诊断和鉴定。     

中国三种常见蒿属植物潜在地理分布及其主导气候因子

裂叶蒿(Artemisia tanacetifolia)、大籽蒿(Artemisia sieversiana)和艾(Artemisia argyi)是我国常见的蒿属(Artemisia)植物,其分布区域遍布全国。本文利用MaxEnt模型预测3种蒿属植物在当前气候条件以及未来两种气候情景下的潜在分布区。采用受试者工作特征曲线(receiver operating characteristic curve,ROC)检验模型精度。训练数据和测试数据的AUC值均在0.8以上,表明预测结果可靠性良好。在当前的气候条件下,裂叶蒿最适分布区主要为黄土高原、内蒙古高原和东北平原;大籽蒿的最适分布区为西藏南部谷地、横断山地区、黄土高原、内蒙古高原和东北平原;艾的最适分布区有两个,一个位于台湾岛南部,另一个为大巴山、巫山、云贵高原北部、黄土高原和东北平原南部区域。2070年RCP2.6和RCP8.5情景下,裂叶蒿及大籽蒿的高适宜区面积减小,艾的最适分布区面积增加。Jackknife检验结果表明,年均降水量是预测裂叶蒿分布最有效的气候因子,5月降水是预测大籽蒿分布的最显著的气候因子,8月水汽压对艾的影响最大。本研究结果为蒿属植物资源的合理利用提供了科学依据。     

二甲双胍调节初级视觉皮层兴奋性和抑制性平衡及改善视觉功能的研究

大脑皮层中兴奋和抑制系统之间的动态平衡决定了皮层神经元对刺激的反应特性. 已有研究表明,二甲双胍能够诱导γ-氨基丁酸受体向突触后膜聚集,增强神经系统的抑制效果. 本课题进一步探讨了二甲双胍对初级视觉皮层兴奋和抑制系统平衡的调节作用,以及其改善小鼠视觉功能的潜力. 实验使用成年雄性小鼠,实验组（metformin）10只每天给予二甲双胍250 mg/kg,对照组（control）6只每天给予0.3 ml生理盐水,灌胃处理3周. 结果发现二甲双胍可以显著升高囊泡GABA转运蛋白VGAT和突触后抑制性递质受体相关蛋白Gephyrin的合成. 此外,它显著降低突触后兴奋性受体GluA1和GluN1的表达. 多通道电极电生理记录结果显示,二甲双胍作用下小鼠初级视觉皮层的自发放和诱发放显著降低,而信噪比、方向和方位选择性显著增加. 实验结果表明,二甲双胍可以通过降低兴奋突触、增强抑制突触,调节初级视皮层的兴奋——抑制平衡,提高信息处理能力,增强视觉功能.     

作物分枝的分子调控研究进展

分枝的数量及角度是决定作物株型的重要农艺性状。有效分枝数决定着作物的穗数或荚果数,进而决定着作物的产量;而分枝角度与光合效率、种植密度和抗病性密切相关,不仅影响作物的产量,也会影响作物的品质。由于分枝在作物生产中具有十分重要的作用,吸引了越来越多的研究者的注意,多个与分枝性状相关的关键基因被鉴定,分枝数目调控的分子机制研究取得了重要进展。过去的研究表明作物分枝受严格的遗传调控,同时也受环境条件的影响。综述了与作物分枝性状相关的基因克隆、表达、功能和分子调控机理方面的研究进展,以及环境因素对分枝的影响,探讨分枝调控在作物品种改良中的应用。     

巴拿马金蛙用肺倾听

巴拿马金蛙,学名为泽氏斑蟾。它们虽然被称为蛙,但是只有光滑的皮肤像蛙的外貌,在分类学上属于蟾蜍。巴拿马金蛙体长4～5．5厘米,吻很尖,鼓膜不明显。有苗条的身躯和修长的四肢,内侧及外侧“手指”或脚趾特别短。皮肤光滑,体色呈鲜艳的黄色或橘色,有明昆的黑色斑点,具有警告色的功能。它可以分泌神经毒素来保护自己。春季与夏季为它们的繁殖期,将卵产于雨水造成的暂时眭积水或泛滥区,卵和蝌蚪的成长都很快,卵孵化成蝌蚪仅需24小时。     

丙酮酸磷酸双激酶及其基因结构

丙酮酸磷酸双激酶（PPDK）在植物C4光合途径中催化CO2原初受体磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）的形成。本文介绍PPDK的类型、分布、生理功能、活性调节、基因结构和C4植物的PPDK基因转化C3植物及其与转基因植株光合作用之间关系的研究进展。     

采用变性梯度凝胶电泳研究双孢蘑菇培养料后发酵过程中的细菌群落结构

［目的］对双孢蘑菇培养料“后发酵”期间内的细菌群落结构进行了初步的研究,希望利用现代分子生态学的方法能快速、准确地对培养料发酵过程中的微生物群落结构进行动态的检测。［方法］采用变性梯度凝胶电泳（Denaturing Gradient Gel Electrophoresis,DGGE）,对取自双孢蘑菇培养料“后发酵”不同时期的七份样品的特异性扩增细菌16S rDNA的V3可变区进行分析。［结果］双孢蘑菇培养料中的细菌组成要远远丰富于人们用传统的分离方法所获得的类群,“空气调节”时期的培养料中不仅检测到了前人用经典培养方法获得的Bacillus属嗜热细菌,还发现了一些未曾报道的Bacilli门的成员,如Trichococcus属、Planococcus属和Caryophanon属,以及γ－Proteobacteria亚纲。而在“后发酵”刚开始和即将结束的培养料中分别检测到了Thermus thermophilus和α－Proteobacteria亚纲的细菌,这些是近年来利用分子生物学方法在各类高温堆肥中发现的新类群;［结论］发现双孢蘑菇培养料“后发酵”过程中细菌的群落结构发生了明显的变化,在 双孢蘑菇培养料“后发酵”过程中还发现了大量目前尚未获得培养的细菌类群。     

福氏痢疾杆菌组氨酸合成中双功能焦磷酸水解酶和磷酸核糖环化水解酶双功能蛋白的初步研究

福志贺氏菌属是一类革兰氏阴性杆菌,是引起人类细菌性痢疾的主要致病源。以福志贺氏痢疾杆菌2a型301株全基因组为模板、以pET22b-(+)为载体、克隆了一个关键基因：组氨酸合成途径中双功能焦磷酸水解酶和磷酸核糖环化水解酶蛋白（简称：sf2088）。以BL21（DE3）为表达菌株,优化表达条件,获得了可溶表达的蛋白。经过亲和层析和分子筛层析获得目标蛋白。采用分析超速离心和动态光散射实验,对纯化后的蛋白进行稳定聚集状态的条件搜索,结果发现锌离子对稳定其聚合状态很重要。通过正交实验,获得蛋白保持稳定聚集态的条件。这对该酶的进一步研究奠定了基础。