CRISPR/Cas基因编辑系统在原核微生物细胞工厂构建中的开发与应用

随着能源和环境问题的日益突出,化学品以及燃料的合成方式正逐渐由传统的化学法合成转变为以细菌为基础的生物炼制过程,其中最关键问题是需要开发出合适的基因工程工具用于构建相应的产品生产菌株。成簇的规律间隔短回文重复序列(Clusteredregularlyinterspacedshortpalindromic repeats,CRISPR)/CRISPR相关蛋白(CRISPR-associated proteins,Cas)系统是一种存在于细菌和古细菌中的免疫系统,能够用于抵御病毒和外源质粒的入侵,近年来被开发成为一种高效、便捷、精确的基因编辑工具,显示出巨大的应用潜力。本文立足于CRISPR/Cas系统的原理与最新分类,结合实例综述了CRISPR/Cas基因编辑系统在原核微生物细胞工厂构建中的建立与优化策略,以及主要的应用方向,并探讨该系统所面临的主要问题并提出了一些可行的解决方案。     

Rcs双组分调节系统对细菌环境应答的分子调控研究进展

荚膜异多糖酸合成调节(Regulator of Capsule Synthesis,Rcs)系统是存在于许多肠杆菌科细菌中非典型的双组分调节系统,由3种核心蛋白(跨膜感应激酶RcsC、跨膜蛋白RcsD和响应调节剂RcsB)及多种辅助蛋白共同构成。Rcs系统能整合环境信号、调节基因表达并改变细菌的生理行为。近年来,对细菌Rcs系统环境应答机制的探索成为一个新的研究热点。本文重点综述Rcs系统上游信号的感知与传导、Rcs系统调节的下游靶基因及其生命现象,以期能增进对细菌Rcs系统的认识,同时为细菌的安全控制、感染预防和治疗新方案的开发提供参考。     

小肠结肠炎耶尔森菌对多粘菌素B的压力应答

【背景】小肠结肠炎耶尔森菌(Yersinia enterocolitica)是重要的人畜共患食源性病原菌。由于其生存环境与传染性生活方式,小肠结肠炎耶尔森菌暴露在各种生存压力中,而胞膜压力应答能力对维持其环境耐受性和毒力发挥着重要作用。【目的】探究小肠结肠炎耶尔森菌在胞膜压力应答中的调节机制。【方法】通过使用多粘菌素B破坏小肠结肠炎耶尔森菌细胞膜的稳定性,并从生长能力、运动能力、生物被膜形成能力以及相关基因表达的变化探讨Rcs (Regulator of Capsule Synthesis)系统对多粘菌素B产生的胞膜压力的应答。【结果】多粘菌素B引起的细胞胞膜压力抑制了小肠结肠炎耶尔森菌的运动和生物被膜形成能力;而阻断Rcs信号途径后,小肠结肠炎耶尔森菌的运动和生物被膜形成能力有所恢复。对flhC、hmsS、hmsT等关键下游表型基因的表达水平的分析结果表明Rcs双组分系统对由多粘菌素B诱导的胞膜压力作出响应,通过感知胞膜胁迫向胞内传递信号,积极地调控细菌增强对抗菌肽的抗性。【结论】明确了Rcs双组分系统在响应多粘菌素B压力胁迫中的特异性调控作用,加深了对小肠结肠炎耶尔森菌环境应答机制的认识。     

活体生物药：生物技术推动的创新药研发前沿

随着微生物组学研究的深入,越来越多的研究证据显示微生物与人体的健康密切相关。20世纪,人们发现了益生菌,并将其作为有健康功效的食品或膳食补充剂使用。21世纪以来,随着人体微生物组学、DNA合成与测序,以及基因编辑等技术的飞速发展,微生物在人体健康方面展示出更为广阔的应用前景。近年来,在新药研发上,提出了“下一代益生菌”的概念,将微生物作为“活体生物药(live biotherapeutic products,LBP)”进行研究和开发。简单地说,LBP是活菌药物,可以用于预防或治疗人类的某些疾病和适应症。LBP因其独特的优势,成为了新药研发领域的前沿方向,具有十分广阔的发展前景。本文着重从生物技术角度介绍LBP的类型和研究进展,并总结了LBP开发所面临的挑战以及对未来的展望,以期为LBP技术的发展与产品开发提供参考。