吡咯喹啉醌合成及生产工艺研究进展

吡咯喹啉醌(pyrroloquinoline quinone, PQQ)是继烟酰胺和核黄素之后发现的第三类氧化还原酶辅因子,普遍存在于生物体中参与呼吸链电子传递,具有促进线粒体产生、清除自由基、增强细胞代谢和预防心肌损伤等生理功能,在医药、食品和农业领域具有广泛的应用前景。微生物发酵法是PQQ生产的主要方式,解析PQQ生物合成途径及其调控机制,通过代谢工程选育短周期、高产量的生产菌是PQQ工业化的研究方向之一。本文综述了PQQ的合成途径、高产菌株选育以及微生物发酵生产与分离纯化的研发工作,为深入阐释PQQ的生物合成机制和工业化生产菌株的选育提供参考。     

黑曲霉EIM-6 pelA基因的克隆及生物信息学分析

目的:克隆黑曲霉EIM-6果胶裂解酶A基因pelA,用于分析果胶裂解酶A的功能与结构。方法与结果:根据GenBank上黑曲霉pelA保守序列设计引物,采用RT-PCR获得黑曲霉EIM-6pelA基因;序列分析表明,pelA基因具有4个内含子,开放读框为1140 bp,编码379个氨基酸残基,含有由20个氨基酸残基构成的信号肽序列;生物信息学分析表明,果胶裂解酶A为具有一定亲水性的稳定酸性分泌蛋白,具有明显的跨膜结构域,β片层结构是该蛋白的主体结构,空间结构是由反平行的β片层结构为基础包围组成的大环,保守功能区域为Pec_lyase_C结构域。结论:克隆获得黑曲霉EIM-6pelA基因,并进行了生物信息学分析,为蛋白质工程改造果胶裂解酶A奠定了基础。     

β-烟酰胺单核苷酸的生理活性与合成研究进展

烟酰胺单核苷酸(nicotinamide mononucleotide,NMN)作为辅酶Ⅰ(即NAD+)的关键前体之一,广泛存在于多种生物中,β异构体为其活性形式。研究表明β-NMN在多种生理代谢过程中起关键作用,作为抗衰老、改善退行性疾病和代谢性疾病的潜在活性物质,β-NMN的应用价值被深度发掘,实现规模化生产迫在眉睫。生物合成法因其具有高立体结构选择性、反应条件温和、副产物少等优点,成为合成β-NMN的首选方法。本文综述了β-NMN的生理活性、化学合成法和生物合成法,其中重点介绍生物合成法中涉及到的代谢途径,旨在探索利用合成生物学优化β-NMN生产策略的潜力,为β-NMN的代谢途径研究与高效生产提供理论基础。     

新型靶向化合物——植物大麻素的生物合成途径及 研究进展

植物大麻素是具有生物活性的一系列萜类化合物的总称,被认为是大麻的专有成分。具有主要药理活性的植物大麻素为Δ~9-四氢大麻酚(Δ~9-tetrahydrocannabinol,Δ~9-THC)和大麻二酚(Cannabidiol,CBD),均以内源性大麻素受体为靶点,通过激活内源性大麻素系统而参与人体许多生理病理过程,具有广泛的治疗潜力。目前,Δ~9-THC、CBD及其类似物或组合制剂,已用于治疗癫痫、癌症化疗患者的呕吐、多发性硬化症痉挛和缓解神经性疼痛以及晚期癌症患者的疼痛。随着对Δ~9-THC和CBD应用价值的深度发掘和药用标准化制剂需求量增加,Δ~9-THC和CBD在制药工业中实现规模化生产迫在眉睫。通过综述近年来植物大麻素的药理学研究进展,植物大麻素生物合成途径和关键酶的作用机制以及制药工业中植物大麻素的生产策略,旨在探索利用合成生物学技术解决植物大麻素药源问题的潜力,为合成大麻素的微生物工程研发提供理论基础,促进药用大麻素的规模化生产。     

黑曲霉果胶裂解酶的生物信息分析

用生物信息方法对果胶裂解酶(PNL)基因的核酸序列及其推导氨基酸序列的组成、亚细胞定位、疏水性/亲水性以及二、三级结构等进行分析.结果表明,黑曲霉的PNL为具有一定亲水性的稳定酸性分泌蛋白,具有明显的信号肤,无跨膜结构区,保守功能结构域为Pee_lyase_C.二级结构主要构成是不规则卷曲,具有以β片层结构为基础的相似三维空间结构.     

果胶酶高产菌株EIM-4的鉴定及其液体发酵条件优化

目的：通过了解高产果胶酶菌株EIM-4的背景信息及优化其最适的产酶条件,为下一步工业化生产提供依据。方法：通过基于18S rDNA序列的系统发育进化分析对果胶酶高产菌进行鉴定,通过单因素试验和均匀设计获得最适产酶条件。结果：通过对18SrRNA基因的分子系统进化分析,菌株EIM-4被鉴定为黑曲霉（Aspergillus niger）。通过单因素和均匀设计试验确定最佳产酶培养基为（g/L）：橘皮粉32.9,黄豆粉10.7,（NH4）SO42.1,CaCO31.0,pH自然。结论：Aspergillus niger EIM-4的液体发酵产果胶酶的活力可达15159.82U/mL。     

福州森林红壤细菌的菌群结构及其功能分析

福建地区是我国的第二大林区,土壤类型主要表现为红壤.对福州地区森林中因木材腐朽而形成的树洞中的土壤样品进行筛选,构建了一份具有强木质纤维素降解能力的酸性红壤的细菌16S rKNA基因文库,利用限制性片段长度多态性(RFLP)对随机克隆进行筛选;对该生态环境下的细菌菌群进行了系统发育分析.结果表明土壤pH偏酸性严重影响了细菌类群的多样性,酸杆菌门Acidobacteria(71.5%)和变形菌门Proteobacteria(24.1%)是该酸性土样中的优势菌群,其中酸杆菌门在该生态系统中占有绝对优势.变形菌菌群中的主要类群为光合细菌,固氮细菌和溶菌细菌.研究表明,在木质纤维素自然降解的过程中,存在于酸性树洞土壤中的细菌参与了碳素和氮素的固定与循环,并对其微生态的稳定起到重要作用.     

宏基因组学在发现新基因方面的应用

现代分子微生物生态学研究表明,自然环境中约99%的微生物不能用传统的分离培养方法获得其纯培养,使得环境微生物中的多样性基因资源难以得到充分的开发和应用.宏基因组学是近年来发展起来的,通过直接提取特定环境中全部微生物的总基因组DNA并克隆到合适的可培养微生物宿主中,来筛选目的基因的方法.它已在微生物新功能基因筛选、活性物质开发和微生物多样性研究等方面取得了显著成果.该文旨在介绍宏基因组学在新功能基因发现方面的应用概况并结合我们的研究情况,对这一崭新领域中的最近研究进展进行简要综述.     

微生物合成L-脯氨酸和反式-4-羟基-L-脯氨酸的研究进展

l-脯氨酸(l-proline,l-Pro)是构成生物体蛋白质20种氨基酸中唯一的一种亚氨基酸,其羟基化后的产物主要是反式-4-羟基-L-脯氨酸(trans-4-hydroxy-l-proline,T-4-Hyp),两者均具有独特的生物活性,在生物医药和食品美容方面发挥着不可替代的作用。随着对l-Pro和T-4-Hyp功能的深度挖掘,这两者的需求与日俱增,传统生物提取和化学合成的方法已无法满足当今社会“绿色、环保、高效”的需求。近年来,合成生物学迅猛发展,通过深入解析l-Pro和T-4-Hyp的合成途径,构建了微生物细胞工厂用于规模化生产,为绿色高效生产l-Pro和T-4-Hyp开启了新的篇章。本文综述了l-Pro和T-4-Hyp的应用与生产方法、微生物合成l-Pro和T-4-Hyp的代谢途径以及微生物生产l-Pro和T-4-Hyp的改造策略与研究进展,旨在为l-Pro和T-4-Hyp的“绿色生物制造”提供理论基础,促进其工业化生产。     

扩展青霉碱性脂肪酶基因5'端侧翼区域的克隆与鉴定

应用衔接头PCR技术,扩增得到约2000 bp的扩展青霉碱性脂肪酶基因5’端侧翼区域的单一产物。对该产物测序并提交GenBank数据库(GenBank accession DQ677520),经序列比对分析,发现该序列具有真核启动子序列的基本结构特征,含有TATA盒、CAAT盒、GC盒等元件。将扩增得到的脂肪酶基因5’端侧翼序列,连接到含有绿色荧光蛋白(GFP)报告基因的质粒中,构建了一个重组表达质粒,转化大肠杆菌细胞。荧光显微观察大肠杆菌阳性转化子发出荧光,侧翼序列含有启动子功能得到确认。