黏细菌资源与埃博霉素研发

由黏细菌作为天然活性物质的重要资源已经逐步受到重视,掌握黏细菌的特点可有效解决黏细菌资源开发中遇到的一些问题.抗肿瘤活性物质埃博霉素作为黏细菌次级代谢产物的杰出代表已经被成功开发成药物,同时埃博霉素家族的其他几种化合物也正在进行临床研究,埃博霉素将成为人类抗癌药物领域的重要力量.埃博霉素的发酵生产也会得到越来越广泛的研究.     

氧化苦参碱对骨髓来源细胞生长的双向调节作用

目的:观察氧化苦参碱(oxymatrine,OMT)对骨髓来源细胞增殖的影响.方法:应用MTr比色法、流式细胞仪检测法、集落形成法和免疫细胞活性测定等方法,检测OMT对白血病细胞K562的抑制作用;骨髓造血干细胞的集落形成实验和脾细胞对肿瘤细胞的杀伤的生物活性试验,检测OMT对小鼠免疫和造血的影响.结果:(1)不同浓度的OMT可明显抑制白血病细胞K562细胞的增殖、集落形成,导致细胞凋亡(P＜0.05),且作用呈浓度依赖性.(2)OMT可以促进小鼠骨髓粒系造血,且在0.2475 mg/mL时达到峰值.(3)OMT可抑制小鼠的免疫功能.结论:OMT可抑制白血病K562细胞的增殖并诱导其凋亡,同时抑制小鼠的免疫功能,促进小鼠骨髓CFU-GM的形成,表现出对骨髓来源细胞生长的双向调节作用.     

酿酒酵母单萜合成的研究进展

萜类化合物是以异戊二烯为基本单元的一大类天然化合物,广泛存在于植物、微生物及昆虫中。其中,单萜类化合物主要用于高级香料及化妆品、食品添加剂、杀虫剂、除草剂和新型燃料等的生产,具有广泛的应用潜力。近年来,研究人员已构建出多种萜类化合物的酿酒酵母工程菌株,且通过代谢工程和合成生物学的方法有效提高了产品的产量。但是单萜的微生物合成却相对落后,其中前体供给不足及单萜对微生物毒性强等因素限制了其高效合成。主要从以下几个方面阐述了利用酿酒酵母合成单萜类化合物的目前研究进展:包括单萜合成酶在酿酒酵母中的表达,利用动态调控、蛋白质工程等策略增强酿酒酵母中前体香叶基焦磷酸的合成通量,减少单萜的内源性转化,提高酿酒酵母菌株对单萜的耐受性。在此基础上,结合本课题组的前期工作,针对微生物合成单萜过程中依然存在的瓶颈问题提出可能的解决策略,旨在为进一步优化酿酒酵母单萜合成细胞工厂提供参考。     

黑曲霉h408阿魏酸酯酶基因的克隆及在毕赤酵母中的高效表达

【目的】实现在巴斯德毕赤酵母(Pichia pastoris)中高效表达黑曲霉(Aspergillus niger)h408阿魏酸酯酶A基因(AnfaeA),并对重组酶特性进行表征。【方法】采用重叠延伸PCR扩增黑曲霉h408的阿魏酸酯酶A基因。将AnfaeA基因和毕赤酵母表达载体pPIC9K连接,成功构建重组质粒pPIC9K-Anfae,经线性化后电转化P.pastoris GS115,透明圈法筛选活性高的转化子后进行诱导表达。利用紫外吸收法测定温度及pH对重组阿魏酸酯酶活性的影响。【结果】成功从A.niger h408中克隆得到阿魏酸酯酶A的cDNA基因(GenBank:KF911349),并实现了其在P.pastoris GS115中的高效表达。该基因长度为783bp,含有1个开放阅读框架(ORF),编码260个氨基酸,Blast分析显示该基因和GenBank中黑曲霉阿魏酸酯酶序列同源性为99%。翻译的氨基酸序列含有脂酶典型的活性盖子和催化三联体结构。从转化板上获得1株编号为pPIC9K-Anfae5的转化子阿魏酸酯酶活性最高,酶活达24.72 U/mL,比活力为40.84 U/mg,比黑曲霉出发菌株(22.1 mU/mL)提高了1100倍左右。重组阿魏酸酯酶的最适pH为5.0,且在pH 4.0-9.0稳定性较好;最适反应温度50℃,在40-60℃时较稳定。【结论】阿魏酸酯酶在毕赤酵母中的高效分泌表达为其在饲料工业和造纸工业等工业化应用提供了前提,也为后续改进酶学特性的定向进化奠定实验基础。     

菌蜕搭载的埃博霉素促进Caspase-3介导的HeLa细胞凋亡

[目的]初步探讨菌蜕搭载的埃博霉素抑制HeLa细胞增殖的机制。[方法]用半抑制浓度的游离或菌蜕搭载的埃博霉素B分别处理HeLa细胞4~48 h,应用凋亡检测试剂盒分析细胞凋亡情况,应用Caspase-3分析试剂盒检测Caspase-3的活性,并用透射电镜观察细胞的形态变化。[结果]菌蜕搭载的埃博霉素B能更快地诱导HeLa细胞发生时间依赖的凋亡和坏死,处理24 h时早期凋亡细胞及晚期凋亡和坏死细胞的比例分别达32.72%和18.36%,处理48 h时比例分别达23.14%和51.52%。该药物还能诱导更强的Caspase-3激活,处理24 h时其活性约为游离埃博霉素B的1.5倍。Caspase-3活性的升高程度与细胞的早期凋亡程度相平行。该药物处理的HeLa细胞显示典型的凋亡特征。[结论]菌蜕搭载的埃博霉素B能更有效地促进Caspase-3介导的HeLa细胞凋亡。     

去乙酰化酶抑制剂TSA介导Ku70乙酰化对结肠癌HT29细胞凋亡和自噬的影响

目的:探讨不同浓度组蛋白去乙酰化酶抑制剂TSA对结肠癌HT29细胞的增殖、凋亡和自噬影响及其机制研究。方法:取对数生长期人结肠癌HT29细胞,采用MTT法检测不同浓度TSA处理对其细胞活力影响,并根据IC50值确定适宜给药浓度;采用流式细胞术检测不同浓度TSA处理后结肠癌HT29细胞的凋亡情况;Western blot验证空白对照组与TSA给药处理组中凋亡标志蛋白Ku70、acetrl-Ku70、Caspase3、Bax、Bcl-2和自噬标志蛋白LC3和Beclin1的表达。结果:MTT法实验结果表明TSA对结肠癌HT29细胞具有时间和浓度依赖性抑制作用,根据IC50=1.12μM,本研究中TSA的给药浓度为0.5μM和1μM;流式细胞凋亡检测结果表明TSA能够显著促进结肠癌HT29细胞凋亡,且其促凋亡作用存在浓度依赖性;此外,Western blot检测结果证实,与空白对照组相比,TSA给药处理可显著上调上述细胞中acetrl-Ku70以及促凋亡蛋白Caspase3、Bax和自噬标志蛋白LC3和Beclin1的表达,下调抗凋亡蛋白Bcl-2的表达(P<0.05)。结论:组蛋白去乙酰化酶抑制剂(TSA)的体外抗结肠癌细胞的增殖、促进细胞凋亡和自噬作用与其上调Ku70蛋白乙酰化密切相关,有望成为临床潜在抗癌靶点。     

几丁质酶产生菌筛选鉴定及产酶性能研究

从土壤样品中筛选得到一株高产几丁质酶菌株C65-2,经形态学观察和18S rDNA序列测定,鉴定为Aspergillus fumigatus,对产酶培养基进行初步优化,测得最高酶活可达6.9U/ml,酶活力较优化之前提高了210%。酶学性质研究表明该几丁质酶分子量约为20kDa,酶在60℃下保温50min酶活降为0,最适酶反应温度是55℃,酶反应最适pH为7.0,Mg2+,Cu2+对酶反应有促进作用,Fe3+对酶反应有抑制作用。     

多杀菌素生物合成基因簇启动子探测和转录时序

多杀菌素是对农业虫害防治及粮食仓储安全均具有重大意义的农用抗生素.为了深入揭示刺糖多孢菌合成多杀菌素的调控特点,首先通过建立基于报告基因的启动子探测技术,探测了多杀菌素生物合成基因簇的9个启动子活性.并进一步通过荧光定量PCR,分析了这9个基因和不在基因簇内的负责糖基前体供应和鼠李糖合成的4个基因的转录时序,结果表明多杀菌素生物合成基因簇内的9个基因在菌体生长进入稳定期时有较高的转录,这和发酵液中此时开始大量积累多杀菌素一致;同时还发现,簇外的4个与糖基供应相关的基因和基因簇内基因的转录时序不同,它们在菌体生长对数期有较高的转录活性,这暗示多杀菌素聚酮链的合成速率和参与后修饰的糖基底物供应的最优化匹配有可能是提高生物合成多杀菌素的前提和关键.     

S-腺苷甲硫氨酸合成酶对埃博霉素生物合成的影响

【目的】研究S-腺苷甲硫氨酸合成酶(SAMs)对埃博霉素生物合成的影响。【方法】通过向发酵培养基中添加抑制剂和促进剂,比较分析纤维堆囊菌中SAMs的活性变化以及埃博霉素的产量变化。【结果】在埃博霉素的合成期,SAMs的活性较高。加入抑制剂吲哚乙酸(IAA)之后,SAMs的活性和埃博霉素的产量都不同程度的降低,而加入促进剂对甲苯磺酸钠(p-TSA-Na)之后,SAMs的活性和埃博霉素的产量在不同程度上都有提高。在纤维堆囊菌的次级代谢中,SAMs活性与埃博霉素的生物合成量呈正相关。【结论】S-腺苷甲硫氨酸合成酶在纤维堆囊菌的埃博霉素生物合成过程中发挥了重要的作用。