合成生物学在生物材料科学中的应用及展望

生物材料的发展最早以生物惰性的工业材料为主,而后过渡到具有生物活性的材料,再发展为具备与生物体有可控生物反应的材料。未来,随着老龄化时代的来临以及精准医学的需求,生物材料的发展必然朝着动态可调控、高效多功能及仿生交互的方向发展。合成生物学以基因回路设计为核心,采用标准化元件在人造生物器件中实现可控的复杂功能,极大地推动了生命科学的发展。简要回顾了生物材料的发展,重点介绍了合成生物学在组织工程支架、可控药物输送体系、生物杂化材料及工程活体材料方面的应用,并讨论了未来合成生物学将如何更深远地影响生物材料的发展以及合成生物学在生物材料应用方面需要克服的一些挑战。     

低温电子显微技术在膜蛋白结构研究中的应用和展望

介绍了蛋白质电子晶体学和单颗粒分析技术这两种低温电子显微技术在膜蛋白和膜蛋白复合体结构研究中的具体方法和近10~20年来的实际应用,并分别分析了这两种方法的优势和瓶颈。此外,还介绍了Amphipol替代、Streptavidin二维晶体锚定脂质体和纳米球包被脂质体等近两年来出现的新的用于低温电镜成像的膜蛋白样品制备方法。最后对膜蛋白的低温电子显微研究的未来发展做了展望。     

线粒体呼吸链膜蛋白复合物Ⅱ的三维结构解析

线粒体作为细胞器,是细胞内的动力工厂,是细胞发生有氧呼吸作用的主要场所,它的功能是通过氧化磷酸化进行能量转换,为细胞活动提供能量。其中,氧化过程由线粒体内膜上的4个呼吸链膜蛋白复合物(简称复合物Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ)来完成。近20年来,解析这4个膜蛋白复合物的结构一直是生物学研究的热点。     

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。     

松褐天牛六种类型的触角感器的超微结构

利用扫描电镜和透射电镜对松褐天牛Monochamus alternatus Hope不同类型触角感器的超微结构进行了观察和研究。在松褐天牛触角上存在6种类型的感器:机械感器、锥形感器、毛型感器、耳形感器、刺形感器和栓锥形感器。机械感器壁厚无孔,淋巴腔中无树突。锥形感器壁薄多孔,有50多个树突分支,每个分支有1～10个微管。毛型感器单壁,壁上有小孔,孔数相对较少,感器内树突1～8个不等,树突内含不同数量的微管。耳形感器,壁薄多孔,内部有少于5个的树突分支,树突内含有数量不等的微管。刺形感器又分为2个亚型:Ⅰ型壁上具纵脊无孔,顶端有孔;Ⅱ型壁上无脊无孔,顶端具单孔。刺形感器Ⅰ型和Ⅱ型均壁厚无孔,树突鞘一直通到顶端小孔。栓锥形感器上半部具纵脊无孔,下端有少量孔,顶端具三瓣状开口的孔。对感受器功能的讨论认为:机械感器不是化学感器;锥形、毛型和耳形感器是嗅觉感器;刺形和栓锥形感器可能是接触化学(味觉)感器。     

线粒体内膜解偶联蛋白UCP1在大肠杆菌中的活性表达

线粒体的呼吸耗氧偶联着ATP的合成,而位于线粒体内膜上的跨膜蛋白解偶联蛋白(uncoupling protein,UCP)能够破坏这种偶联关系.在大肠杆菌中表达了有生物活性的鼠源解偶联蛋白1(rUCP1).重组rUCP1的表达导致大肠杆菌宿主细胞生长变慢;在电子显微镜下观察免疫标记的结果显示,重组rUCP1主要表达在细菌膜上;同时将rUCP1重构到脂质体中也能够测到质子转运活性.这些结果说明,真核生物UCP1能够在原核生物中表达出有生物活性的形式,且能纯化得到足量的rUCP1蛋白用于进一步的结构生物学研究.     

线粒体蛋白质的转运

线粒体含有约1000种蛋白质,其中99%由细胞核DNA编码,在细胞质核糖体上合成后被分别转运至线粒体的内膜或外膜上、基质或膜间隙中。由众多分子机器组成的线粒体蛋白质转运系统参与了该生物学过程的执行。线粒体DNA编码的13种蛋白质也由该系统转运至线粒体内膜。本文就线粒体蛋白质转运系统中线粒体前体蛋白质的定位分选信号、转运复合物和转运途径作简要介绍。     

一路走来

做科学研究,要有一颗好奇的心,要有探索的精神,要不断创新,要持之以恒,要注重积累和总结,要有一份执着,要担负起社会的责任。     

饲料鱼溶浆影响黄颡鱼的胆汁酸代谢及脂肪沉积

为探讨鱼溶浆(SW)对黄颡鱼(Pelteobagrus fulvidraco)胆汁酸代谢的影响, 以30%鱼粉日粮为对照(FM), 在无鱼粉日粮中分别添加约8% (SW8)、17% (SW17)和25% (SW25)的鱼溶浆(干物质), 设计4组等氮等能日粮, 在池塘网箱中养殖黄颡鱼[初始体重(15.67±0.11) g] 60d。结果显示: 与FM组相比, SW25组黄颡鱼全鱼脂肪含量显著降低(P<0.05), SW17、SW25组肝胰脏脂肪含量显著降低; 同时, SW17、SW25组血清胆固醇降低11.9%—16.6%, 甘油三酯降低32.5%—47.9% (P<0.05)。SW25组肝胰脏胆汁酸水平比FM组降低了76.3% (P<0.05), 而在血清、肠道中胆汁酸水平升高了125.7%和123.3% (P<0.05)。黄颡鱼肝胰脏CYP7A1基因的mRNA表达量没有显著变化(P>0.05), BSEP、ABCC4、NTCP 基因的表达量随鱼溶浆添加量增加而呈现上升趋势, SW25组的表达量比FM组高16.9%、68.2%和222.8%, ABCC4、NTCP表达量变化显著(P<0.05)。结果表明: 在无鱼粉日粮中添加25%的鱼溶浆(干物质), 不影响黄颡鱼肝胰脏胆汁酸的合成作用, 但促使胆汁酸向血液、肠道中转移, 增强了脂肪的能量代谢作用, 减少鱼体脂肪沉积。     

冷冻电镜技术在分子植物学研究中的应用

植物体的各项生理活动依赖于分子水平上多种植物蛋白质/蛋白质复合体的相互作用和动态变化,了解这些蛋白质/蛋白质复合体的结构和功能对于研究相关植物生理活动的分子机理至关重要.得益于最近的技术进步——包括直接电子探测器的发展和先进的图像处理算法,冷冻电镜技术已经逐步发展成为研究蛋白质/蛋白质复合体的重要技术手段,这也为深入理...