长白山北坡不同海拔红松径向生长-气候因子关系对气温突变的响应

树木径向生长受复杂环境的影响。为预测气候变化背景下未来红松(Pinus koraiensis)径向生长动态变化,在长白山北坡采集3个海拔梯度(745、1134、1280 m)红松树轮样芯,运用树木年轮学研究方法,分析不同海拔红松径向生长-气候因子关系对气温突变的响应差异。结果表明:(1)通过对采样点附近气象站气温数据的M-K检验发现,年均温在1987年发生显著突变;(2)低海拔红松径向生长主要受当年生长季6—7月降水的影响,中、高海拔红松径向生长主要受当年7月平均最低气温的影响;(3)气温突变以后,低海拔红松径向生长-气候因子关系较为稳定,中海拔红松径向生长对前一年11月降水量的响应关系发生显著改变,高海拔红松径向生长对当年5月降水量的响应关系发生显著改变。因此,气温突变背景下,低海拔红松树轮年表更适用于区域气候重建等研究。同时随着气温持续升高,低海拔红松径向生长可能呈现下降趋势,中、高海拔红松径向生长可能呈现先增加后下降的趋势。     

定点突变提高土曲霉Aspergillus terreus脂肪酶的催化活性

本研究旨在利用理性设计的方法来提高来源于土曲霉Aspergillus terreus的酸性脂肪酶ATL的催化活力。通过同源比对,选择脂肪酶盖子区域和底物结合口袋域中的位点进行定点突变,得到8种ATL的突变脂肪酶。结果发现,盖子区域突变酶ATLLid与底物结合口袋域突变酶ATLV218W的催化活性显著提高。ATLLid和ATLV218W对底物对硝基苯酚月桂酸酯p-nitrophenyl laurate(p-NPL)的催化活性最高,k_(cat)值较ATL分别提高了39.37倍和50.79倍,k_(cat)/K_m值较ATL分别提高了2.85倍和8.48倍。与ATL相比,ATLLid和ATLV218W的热稳定性略有下降,最适p H为5.0,p H 4.0–8.0具有较好的稳定性,说明突变未对ATL的嗜酸耐酸特性产生影响。通过同源建模模拟及分子对接技术分析底物p-NPL与酶分子间的相互作用,解析了ATLLid和ATLV218W催化活性提高的机理。     

寡核苷酸诱导的定点突变

蛋白质工程是生物技术中正在开发的一个新领域。由于它是一门从改变基因入手,制造新的蛋白质的技术学科,因此改变基因的方法就成为蛋白质工程的主要内容之一。 十年来由于重组基因和DNA序列分析方法得到成功,因此很多科学家的注意力都集中到研究DNA编码区域序列结构与功能的关系,发展了各种体内,体外突变方法。改变某一特定区域的DNA结构,用以确定DNA特定区域的功能。     

嗜热革节孢GH1 BGL1进口端位点对酶活性及葡萄糖耐受性的影响

糖苷水解酶第一家族(GH1)β-葡萄糖苷酶(BGL1)有葡萄糖耐受性,进口端位点对酶活性及葡萄糖耐受性有很大影响,但具体作用机制尚不清楚。对嗜热革节孢GH1 BGL1进口端的W168、L173、F348、W349、C169、F180、D237、Y179、A260、H307、N335和E437这12个氨基酸残基进行定点突变,将突变酶与野生酶(WT)在毕赤酵母中表达,表达产物纯化后进行酶活性和葡萄糖耐受性测定。与WT相比,所有突变酶活性均有所降低,其中W168H、N335F和W349G几乎丧失活性。突变F180H、D237S、A260N和H307Y的Km低于WT,所有突变的kcat都降低。除L173Q外,其余突变都保持葡萄糖耐受性,在高浓度(400 mmol/L)葡萄糖时,Y179F和D237S酶活受到显著抑制。本研究表明,进口端位点对酶活性及葡萄糖耐受性均具有一定影响,催化活性通道的结构特异性可能是葡萄糖耐受机制。     

人类线粒体肌酸激酶uMtCK的底物结合位点分析

研究人类线粒体肌酸激酶u Mt CK的结合位点,将其与底物肌酸和ATP结合有关的关键氨基酸进行突变,并对突变体进行酶动力学和圆二色谱数据分析,探讨这些关键氨基酸在底物识别和催化过程中的作用。结果显示,与野生酶相比,突变体Q313A和R336A的K_m~(Cr)分别提高了2.6和2.9倍,k_(cat)下降了19%和55%;同样地,与ATP结合相关的突变体R125A和R287A分别使得K_m~(ATP)升高了3.2和4.2,k_(cat)下降了72%和38%。以上结果表明突变体R125A、R287A、Q313A和R336A影响对底物的结合,同时也降低了酶促反应的速度。利用圆二色谱比较野生酶与不同突变体的二级结构并无明显变化,但进一步的结构模拟表明底物结合位点氨基酸在与底物之间的氢键对底物的识别和酶催化过程中发挥着重要作用。     

定点突变提高醇脱氢酶LkTADH催化制备他汀关键手性砌块的酶活

(S)-6-氯-3-羰基-5-羟基己酸叔丁酯[(S)-CHOH]是他汀类药物合成的关键手性中间体。利用醇脱氢酶催化6-氯-3,5-二羰基己酸叔丁酯不对称合成(S)-CHOH是很有潜力的制备路线,目前存在的主要问题是醇脱氢酶催化活性较低。首先对来源于Lactobacillus kefir DSM 20587的醇脱氢酶的四点突变体LkTADH(A94T/F147L/A202L/L199H)进行回复突变,确定了关键位点147和202,并获得比酶活提高1倍的突变体MF147L-A202L。对这两个位点进行饱和突变,获得比酶活比LkTADH提高1.47倍的突变体MF147I-A202L。其比酶活为10.17U/mg,为目前文献报道最高水平。通过动力学分析和分子对接,分析了突变位点对酶活影响的机制,为后续研究奠定了良好的基础。     

应用whaF基因序列鉴定20型肺炎链球菌血清型

目的应用wha F基因测序方法,对20型肺炎链球菌进行血清型鉴定。方法采用血清凝集法和用20型肺炎链球菌型特异性基因(wci L基因)合成的引物进行PCR扩增,对中国医学细菌保藏管理中心所保藏的20型肺炎链球菌进行血清学鉴定;根据Gen Bank上发表的wha F基因设计合成引物,PCR扩增wha F基因,利用测序获得基因序列,分析wha F基因多态性。结果 7株20型肺炎链球菌菌株均能与20型血清产生血清凝集反应,wci L基因PCR扩增产物,可见与预期相符大小500 bp的特异性条带。wha F基因PCR扩增产物,除20-3外,其余6株菌均可见1 000bp大小与预期相符的PCR扩增产物。wha F基因测序和分析显示:20-2、20-4、20-5、20-7与20B亚型(Gen Bank accession No.:CR931679和JQ653093)的wha F基因序列相同;20-6与20A亚型(Gen Bank accession No.:JQ653094)的wha F基因序列相同;20-1与CR931679和JQ653093相比,在898有点突变(A→C)。20-3的wha F基因比20A亚型和20B亚型的wha F基因均少了约600 bp。结论 20-6为20A亚型肺炎链球菌,20-2、20-4、20-5、20-7均为20B亚型肺炎链球菌。     

不同亚型流感病毒NS1蛋白的细胞定位差异分析

NS1蛋白是流感病毒编码的一种小分子多功能蛋白,可在病毒的复制过程中抑制宿主细胞的抗病毒免疫应答。为研究不同亚型流感病毒的NS1蛋白在细胞内的定位差异,分别用H1N1亚型WSN、PR8和CA04毒株,H9N2亚型SD毒株及H7N9亚型AH01毒株感染A549、MDCK细胞系以及构建的可表达不同亚型流感病毒NS1蛋白的p CMV-Myc-NS1质粒转染293T细胞,用激光共聚焦显微镜观察发现不同亚型流感病毒在不同细胞系和时间点的定位差异,感染后24 h时WSN和PR8毒株的NS1主要定位于细胞质中,而CA04和SD毒株主要定位于细胞核内。另外,观察过表达的WSN、SD和AH01毒株NS1的细胞定位,转染后24 h时WSN毒株NS1定位于细胞质中,而SD和AH01毒株主要定位于细胞核中。经氨基酸序列比对,对WSN毒株NS1蛋白进行关键氨基酸点突变,结果显示单一位点的改变未导致NS1蛋白细胞定位的改变,其细胞定位的差异不是由单一位点决定的。综上所述,分析不同亚型中的NS1的定位差异,这对进一步了解NS1蛋白同宿主细胞不同区域的蛋白的相互作用、流感病毒的调节机制以及病毒感染细胞中天然免疫反应具有一定的指导意义。     

发酵生产辅酶Q10高产菌株的选育

以实验室保存的类球红细菌(Rhodobacter sphaeroides)JDW61为出发菌株,考察了紫外、紫外结合氯化锂和亚硝基胍对菌株产生辅酶Q10能力的诱变效应,并结合辅酶Q10的合成途径设计了快速筛选辅酶Q10高产菌株的模型,获得一株辅酶Q10产量提高的突变株CP222,该菌株摇瓶发酵的辅酶Q10产量为276.14mg·L-1,较出发菌株提高了190%,并且遗传性能稳定。     

β-甘露聚糖酶AuMan5A/Af酶学性质的改善与其Asp320的相关性分析

【目的】为改善宇佐美曲霉5家族β-甘露聚糖酶(AuMan5A)的酶学性质,本实验室前期将AuMan5A底物结合凹槽内一个7肽(~(316)KSPDGGN~(322))组成的loop替换为烟曲霉5家族β-甘露聚糖酶对应的氨基酸片段(PSPNDHF),得到loop替换突变酶AuMan5A/Af。为揭示AuMan5A/Af酶学性质显著改善与其Asp~(320)的相关性,定点突变构建突变体AuMan5A/Af~(D320G)。【方法】采用大引物PCR技术将AuMan5A/Af基因(Auman5A/Af)中编码Asp~(320)的密码子GAC突变为Gly~(320)的GGT,构建出突变体基因Auman5A/Af~(D320G),并在毕赤酵母GS115中进行表达,分析表达产物AuMan5A/Af~(D320G)的酶学性质。【结果】AuMan5A/Af~(D320G)的最适温度T_(opt)为70.0℃,变性温度T_m为71.5℃,介于AuMan5A(T_(opt)=65.0℃,T_m=64.5℃)和AuMan5A/Af(T_(opt)=75.0℃,T_m=76.6℃)之间;在70.0℃的半衰期为40 min,高于AuMan5A的10 min,但较AuMan5A/Af的480 min显著缩短;比活性分别是AuMan5A和AuMan5A/Af的2.7和0.3倍;催化效率(k_(cat)/K_m)分别是AuMan5A和AuMan5A/Af的3.9和0.3倍。【结论】将Asp~(320)突变为Gly~(320)显著影响了AuMan5A/Af的酶学性质,证明了Asp~(320)对AuMan5A/Af温度特性改善、比活性和催化效率显著提高的重要作用。