二氧化碳人工生物转化

二氧化碳(carbon dioxide, CO₂)资源化利用是全球可持续发展面临的巨大挑战。自然界生物固碳绿色环保,但能效低、速度慢,难以满足工业生产需求;物理化学固碳效率高,但能耗高、产品单一,如何结合生物、物理与化学技术优势,以二氧化碳为原料进行生物转化利用是当前迫切需要解决的科技难题。本文结合中国科学院天津工业生物技术研究所建所10年来的发展,综述了人工固碳元件、途径与系统的设计与构建等前沿基础领域取得的重要进展,特别是首次实现二氧化碳人工合成淀粉,并对建立二氧化碳人工生物转化技术体系进行了展望。相关进展与展望为助力实现“碳达峰、碳中和”目标提供了新思路。     

谷氨酸棒杆菌中基于CRISPR/Cas9的多位点碱基编辑系统的优化

作为新型的基因组编辑工具,碱基编辑技术结合了CRISPR/Cas系统的定位功能和碱基脱氨酶的编辑功能,可实现特定位点的碱基突变,具有不产生双链DNA断裂,无需外源模板且不依赖染色体DNA同源重组的优势。目前,研究者们已在重要的工业生产菌株谷氨酸棒杆菌(Corynebacterium glutamicum)中开发了多种碱基编辑工具,并实现了两基因和三基因的同时编辑。文中针对谷氨酸棒杆菌中基于CRISPR/Cas9的多位点碱基编辑系统中存在的不足(多重sgRNA结构烦琐、重复序列干扰、更换靶点困难等),采用多种策略进行优化,并比较碱基编辑效率:首先优化基于单独启动子/终止子的多重sgRNA表达框,通过构建框架质粒,并结合Golden Gate连接方法,加速靶点更换,避免重复序列干扰,虽然该方法 sgRNA结构烦琐,但编辑效率最高;同时,开发基于Type ⅡCRISPR crRNA阵列、tRNA加工的多重gRNA表达框,这两种形式均只需要一个启动子和一个终止子序列,极大地简化了表达框结构,虽然编辑效率均出现下降,但仍具有一定的实用性。该研究丰富了谷氨酸棒杆菌的基因组编辑工具,为该菌株的遗传改...     

利用CRISPR/Cas9技术构建敲除MEIS2基因的HEK293T人胚肾细胞系

CRISPR/Cas9系统作为一种新型的基因组编辑技术,利用人工设计的向导RNA(singleguide RNA,sg RNA)介导外源表达的Cas9蛋白与基因组靶点特异性结合以实现对基因组DNA的特异性切割,切割后的基因组DNA通过非同源末端连接或同源重组的方式进行修复,从而实现基因的敲除、敲入等。MEIS2属于一类高度保守的同源盒转录因子MEIS家族,研究发现,MEIS2广泛参与胚胎的早期发育及肿瘤的发生发展,但其发挥作用的机制目前还不是很清楚。该研究针对MEIS2基因作用的功能域,设计两个靶向MEIS2基因Exon3和Exon8的sg RNA,通过SURVEYOR分析及Western blot检测,确认了所设计sg RNA的有效性。进一步通过细胞分选及Western blot检测筛选出稳定敲除MEIS2基因的HEK293T细胞株。最后,通过序列测定确认MEIS2发生了移码突变。综上所述,该研究利用CRISPR/Cas9技术成功建立了完全敲除MEIS2的HEK293T细胞株,为研究MEIS2的功能和作用机制提供了有效工具。     

香菇Latcripin-8蛋白的表达、纯化及抗肿瘤活性

目的通过生物信息学方法分析Latcripin-8的基因序列、功能域片段,构建重组质粒,表达含Pkinase结构域基因的目的蛋白并研究重组蛋白的抗肿瘤活性。方法从香菇C91-3菌丝体中提取总RNA,经反转录成cDNA文库。高通量测序获得转录组mRNA,经对比获得目的序列后以RACE技术扩增。经Pfam数据库比对可知其具有Pkinase结构域。设计引物,PCR扩增并与原核表达载体pET32a(+)进行连接,转至E.coli Rosetta-gami(DE3)中进行蛋白诱导表达,经纯化、复性后获得目的蛋白并鉴定。CCK8法检测其对人肺腺癌A549细胞、人胃癌SGC-7901细胞、人肝癌HepG2细胞及人乳腺癌MCF-7细胞的增殖抑制率。结果蛋白诱导成功且该蛋白对不同种类的肿瘤细胞抑制效果不同,其中对人胃癌SGC-7901细胞的增殖抑制程度最为明显,并表现出时间和浓度依赖性。结论经Latcripin-8基因诱导表达出的蛋白具有抗肿瘤功效,为进一步深入研究抗肿瘤方面的活性提供了初步条件,有助于肿瘤治疗作用的研究。     

RNA干扰NUP88基因对人乳腺癌MCF-7细胞生长及侵袭力的影响

目的： 构建重组慢病毒介导的NUP88-shRNA载体,通过RNAi技术分别观察沉默NUP88后对MCF-7增殖,粘附,侵袭和转移情况的影响,为乳腺癌的临床基因治疗寻找新的靶点。方法： 构建NUP88重组慢病毒表达载体,包装后检测滴度,以最佳复感染指数转染乳腺癌MCF-7细胞,利用RT-PCR和Western blot检测各组MCF-7细胞中mRNA和蛋白的表达效率;MTT法和流式细胞仪检测法,检测NUP88基因被干扰后对MCF-7细胞增殖和凋亡的影响;细胞侵袭实验检测NUP88基因被干扰后对MCF-7侵袭力的影响。结果 四组病毒及一组阴性对照均构建成功,滴度均为4E+8TU/ml;RT-PCR和Western blot检测,结果表明：经NUP88-shRNA转染的MCF-7细胞组NUP88 mRNA和蛋白质的表达与经阴性转染组和空白MCF-7细胞组相比,差异明显具有统计学意义（P<0.01）;测定NUP88-shRNA1组沉默效率最高,沉默率可达到86%;MTT法结果表明：实验组经NUP88-shRNA1慢病毒转染后细胞增殖程度显著减少,与空白组和对照组相比有显著性差异（P<0.05）。流式细胞仪检测三组MCF-7细胞凋亡结果表明：实验组经慢病毒转染后细胞凋亡率显著增加,与对照组和空白组相比有显著性差异（P<0.05）;细胞侵袭实验表明：在肿瘤细胞常规培养24h后,实验组与空白组和阴性对照组比较,穿膜细胞数量明显减少,具有显著性差异（P<0.05） 结论： NUP88重组慢病毒可以通过RNAi成功抑制MCF-7中NUP88基因的表达,并能显著抑制其增殖及远处的侵袭能力。     

谷氨酸棒杆菌碱基编辑的条件优化

近年来,基于CRISPR/Cas9的碱基编辑技术因其具有不产生DNA双链断裂、无需外源DNA模板、不依赖宿主同源重组修复的优势,已经逐渐发展成为一种强大的基因组编辑工具,在动物、植物、酵母和细菌中得到了开发和应用。研究团队前期已在重要的工业模式菌株谷氨酸棒杆菌中开发了一种多元自动化的碱基编辑技术MACBETH,为进一步优化该方法,提高碱基编辑技术在谷氨酸棒杆菌中的应用效率,本研究首先在谷氨酸棒杆菌中构建了基于绿色荧光蛋白(GFP)的检测系统:将GFP基因的起始密码子ATG人工突变为ACG,GFP无法正常表达,当该密码子的C经编辑后恢复为T,即实现GFP蛋白的复活,结合流式细胞仪分析技术,可快速衡量编辑效率。然后,构建针对靶标位点的碱基编辑工具,经测试,该位点可成功被编辑,在初始编辑条件下碱基编辑效率为(13.11±0.21)%。在此基础上,通过对不同培养基类型、诱导初始OD600、诱导时间、诱导物浓度进行优化,确定最优编辑条件是:培养基为CGXII,初始OD600为0.05,诱导时间为20 h,IPTG浓度为0.01 mmol/L。经过优化,编辑效率达到(30.35±0.75)%,较初始条件提高了1.3倍。最后,选取原编辑条件下编辑效率较低的位点,进行了优化后编辑条件下的编辑效率评估,结果显示,不同的位点在最优编辑条件下的编辑效率提高了1.7–2.5倍,进一步证实该优化条件的有效性及通用性。研究结果为碱基编辑技术在谷氨酸棒杆菌中更好的应用提供了重要的参考价值。     

广西南部郁江建造中的几种新腕足类*

一.郁江建造的岩性和时代珠江上游在广西境内叫做郁江,自南宁市东至横县北境六景圩之间,它的流向大致近于东西。在河谷的南北,露出很多泥盆纪地层。其中以下部中泥盆纪岩层发育最好;不仅剖面整齐,并且化石众多,保存优美,可以说是研究我国西南部中泥盆纪地层和化石群的理想地带。解放以后,在建筑湘桂铁路和各县公路的工程中,由于剥土与挖方的关系,使过去复掩的岩层获得揭露,化石由风化结果也多脱出,更给古生物学工作者以观察与采集的方便。广西境内的下部中泥盆经地层旧名“吴村页岩”,标准地区是南宁市以南25公里的     

不同产地栀子药材、土壤无机元素含量特征与有效成分的相关性研究

为了探索不同产地栀子及土壤中无机元素的分布规律与药材质量间的内在联系,本研究采用电感耦合等离子体发射光谱及液相色谱对全国范围内36个产地的栀子及土壤无机元素、有效成分含量进行测定,发现不同产地栀子及其土壤中无机元素存在较大的变异。总体来看,Ca、B、Cu、Zn、K和Cr是栀子药材的特征无机元素。药材中B、Cu、Zn、P、Ca与土壤中无机元素的显著相关。栀子有效成分的形成是多因素的交互作用,土壤无机元素的含量不是最直接因素。本研究为合理施肥、改良土壤、控制栀子中有害元素含量及提高品质提供理论依据。     

一个籼稻脆性突变体的生物学特性及基因定位研究

水稻脆性突变体是研究细胞壁组分结构形成机制的重要材料。通过离子束诱变籼稻9311获得1个茎秆、叶片均脆的突变体,命名为bc9311-1。bc9311-1突变体与野生型9311相比,分蘖数减少,结实率显著降低,其他农艺性状无明显差异。叶片和茎秆的细胞壁成分分析表明,与野生型相比,bc9311-1突变体茎秆中的纤维素和木质素含量明显降低,半纤维素和SiO2含量显著增加;叶片中的纤维素含量降低,半纤维素和木质素含量增加,SiO2含量无明显差异。遗传分析表明,该脆性突变体脆性性状受单隐性基因控制。以bc9311-1突变体与02428杂交的F2群体为基因定位群体,利用SSR标记将bc9311-1突变位点定位在水稻第1染色体上,位于SSR分子标记的RM1095和RM3632之间,遗传距离分别为0.6cM和3.4cM,与其中的标记RM1183表现共分离。这些结果为进一步克隆突变基因,揭示脆性性状的分子机制奠定坚实基础。     

血清miR-599、sMR联合Hsp90α检测对早期原发性肝癌的诊断价值

摘要 目的：分析miR-599、sMR联合Hsp90α检测对早期原发性肝癌的诊断价值。方法：收集2020年6月至2022年6月于我院收治的原发性肝癌患者76例为PHC组,慢性乙型病毒性肝炎患者82例为CHB组,选择同期于我院查体的健康人群45例为HC组。采用荧光定量PCR检测miR-599表达量,采用ELISA法定量测定可溶性甘露糖受体（sMR）、血热休克蛋白 90α（Hsp90α）。比较分析三组研究对象血清miR-599、sMR及Hsp90α表达水平的差异,分析肝癌患者血清miR-599、sMR及Hsp90α与肿瘤临床病理相关性,采用受试者工作特征（ROC）曲线评估血清miR-599、sMR联合Hsp90α对原发性肝癌及早期原发性肝癌的诊断效能。结果：PHC组和CHB组患者miR-599表达量明显低于对照组,sMR和Hsp90α水平显著高于对照, PHC组和CHB组各项指标差异具有统计学意义（P＜0.05）。PHC组患者血清miR-599和sMR表达量与Child-Pugh分级、门静脉癌栓、淋巴结转移及CNLC分期具有相关性（P＜0.05）;PHC组患者血Hsp90α表达量与Child-Pugh分级、肿瘤个数、肿瘤直径、门静脉癌栓、淋巴结转移及CNLC分期存在一定关系（P＜0.05）。以非肝癌组(HC+CH患者)为对照组,PHC患者为病例组,进行ROC曲线分析,miR-599、sMR及Hsp90α单独及联合检测诊断PHC的AUC分别为0.728、 0.782、0.765和0.867。以非肝癌组(HC+CH患者)为对照组,PHC患者BCLC分期A级为病例组,进行ROC曲线分析,miR-599、sMR及Hsp90α单独及联合检测诊断早期原发性肝癌的AUC为0.728、0.782、0.706及0.856。结论：血清miR-599、sMR及Hsp90α在原发性肝癌中差异表达,血清miR-599、sMR联合Hsp90α检测诊断原发性肝癌甚至早期原发性肝癌具有较高的价值。