甲醇酵母代谢工程研究进展

甲醇酵母由于独特优点被认为是绿色生物制造的潜在宿主。特别是其天然甲醇利用性能有望建立甲醇生物转化路线,拓展生物炼制底物,具有重要经济价值和环保意义。文中综述了代谢工程改造甲醇酵母合成蛋白质和化学品的最新研究进展,并比较了其与模式生物酿酒酵母作为细胞工厂的优缺点。随后,分析了甲醇酵母代谢工程改造面临的挑战,并展望了潜在解决方案。随着基因操作工具开发和细胞代谢阐释,甲醇酵母将在未来绿色生物制造发挥越来越重要的作用。     

海绵中石油降解微生物的分离筛选及降解特性研究

从大连湾原油污染海域生长的海绵中分离筛选到一株原油降解菌OA58,根据其生长形态、培养特征、16S rRNA序列相似性比对分析和生化指标检测,初步鉴定为脱叶链霉菌（Streptomyces exfoliatus）。同时,考察了该链霉菌对原油的降解效果,OA58能以原油为唯一碳源生长,在人工海水培养基中,14 d内对原油（初始浓度为1 g/L）的平均降解率为83%,是一株具有开发潜力的原油降解放线菌。     

Cryptococcus curvatus O3酵母菌培养及产油脂特性

生物柴油的发展, 导致全球油脂供求紧张。微生物油脂的甘三酯组成与植物油类似, 发展微生物油脂可部分缓解植物油脂供应压力。本文研究了Cryptococcus curvatus O3酵母利用葡萄糖为碳源生长和积累油脂的特性。Cryptococcus curvatus O3酵母在培养过程中能适应间歇式碳源流加方式达到高密度培养的目的, 但在相同培养条件下, 不同氮源能影响其代谢过程中糖到油脂转化的脂肪系数。Cryptococcus curvatus O3酵母利用葡萄糖作为碳源在30°C下摇瓶发酵, 菌体生物量为51.8 g/L, 油脂含量达65.1%。脂肪酸组成分析结果表明, 菌油富含饱和及低度不饱和长链脂肪酸, 其中饱和脂肪酸之和占总脂肪酸组成的64%左右, 其脂肪酸组成类似于可可脂, 这些结果对于利用产油微生物转化生物质获取如类可可脂等具有高附加值油脂的研究具有重要意义。     

基于作用机制的氨基恶唑啉呫吨类BACE1抑制剂的分子设计

天冬氨酰蛋白酶(β-site amyloid precursor protein cleaving enzyme 1, BACE1)作为治疗阿尔兹海默症的潜在靶点,其抑制剂的开发已成为医学领域的重要研究方向。本文以59个氨基恶唑啉呫吨类BACE1抑制剂为研究对象,运用比较分子相似性指数(comparative molecular similarity index, CoMSIA)和分子对接方法,深入挖掘影响抑制剂活性的特征结构,以及抑制剂与BACE1间的结合模式和作用力类型,并以此为基础设计新型抑制剂并预测其活性。CoMSIA模拟结果表明,由立体场、静电场、疏水场和氢键供体场4个场组合建立的构效关系模型具有较强的预测能力,交叉验证相关系数Q2=0.48, 非交叉验证相关系数Rncv2=0.94, 外部预测相关系数Rpre2=0.85;通过分子对接,发现抑制剂占据了靶标的S3、S1和S2'位点,与BACE1之间的结合主要是通过氢键作用力和π-π堆积作用实现的;占据S2'位点的R取代基是立体场、静电场和疏水场影响的敏感区域,氨基恶唑啉核心官能团是氢键供体场的敏感区域。基于以上分析获得的抑制剂特征结构信息及其与蛋白质受体的作用机制,成功设计出了新的分子并预测了抑制活性。实验所得模型和信息,为后续新型BACE1抑制剂的结构优化和改造提供了重要理论依据     

淀粉合成受限的莱茵衣藻的甘油酯酰基的变化

【目的】基于突变藻株本身属性和意义出发,考察在两种常用培养方式下莱茵衣藻淀粉突变株(CC-4326)与野生型藻株(CC-137)在甘油酯中酰基随生长的变化差异,为进一步认识莱茵衣藻突变株提供参考信息。【方法】分别在柱状鼓泡式反应器和摇瓶中培养CC-4326和CC-137,比较两株藻在正常培养和氮胁迫培养状态下甘油酯中酰基相对含量和其在甘油三酯(TAG)含量的差异。【结果】正常培养状态下,CC-4326和CC-137中多不饱和酰基C16:4和C18:3相对含量占总酰基45%左右,CC-4326在两种培养方式下这两个酰基含量及变化无差别,而CC-137在摇瓶中培养二者相对含量增加幅度和含量均高于反应器。缺氮条件下两种藻株积累TAG,但程度不同,CC-4326在反应器中培养TAG含量达到CC-137的1.5倍,在摇瓶中培养含量与CC-137无显著差异,两株藻的甘油酯和TAG中C18:1含量显著增加,CC-4326在反应器中培养C18:1增加幅度大于摇瓶,比摇瓶培养更快速积累TAG。而CC-137在摇瓶中培养TAG含量与反应器接近,单不饱和酰基增加幅度却高于反应器,表明CC-137在摇瓶中培养比反应器更利于积累TAG。最终,CC-4326在光生物反应器中缺氮培养实现了TAG 12倍的增加。【结论】通过对淀粉合成抑制,与CC-137相比,缺氮光生物反应器培养条件下,CC-4326能够实现TAG的高效积累。     

外植体与不同理化因子对虎杖愈伤组织诱导及次生代谢产物形成的影响

考察了外植体、培养基及光照条件对中药植物虎杖愈伤组织形成及次生代谢产物生产的影响。总的来看,所有愈伤组织中总酚和总黄酮含量比原植物的含量高2—3倍;而蒽醌的含量比原植物中含量低。外植体对愈伤组织形成及次生代谢产物生产的影响很大,所考察的3种外植体中。叶外植的愈伤组织诱导率最高而源于根外植体的愈伤组织具有最好的次生代谢能力。所考察的6种培养基中,MS＋0．5mg／L 2,4-D＋1．0mg／L 6-BA和N6＋0．5mg／L 2,4-D＋1．0mg／L 6-BA无论对于愈伤组织的产生还是次生代谢产物的累积都有较优表现。光照对愈伤组织诱导及次生代谢产物产生有明显影响。但二者无规律性联系。     

蜗牛酶中一种β-葡萄糖苷酶的纯化及酶学性质的研究

通过DEAE-Sepharose离子交换层析和Sephadex G-100凝胶过滤层析的联用从中华白玉蜗牛消化酶中分离出1种具有人参皂苷Rb_1水解活性的β-葡萄糖苷酶.纯化后该酶在SDS-PAGE上呈单一蛋白质条带.反应最适pH为5.6,最适温度是80 ℃.pH稳定范围很广,在pH为4.0～11.0的溶液中和温度60 ℃以下保持长时间稳定状态,是一个耐碱和中等耐热的糖苷酶.Na~+、K~+、Li~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)、EDTA、DTT和SDS不影响该酶活性,而Cu~(2+)、Ag~+和Fe~(3+)对该酶则具有明显的抑制作用.pNPG为底物的动力学参数Km和Vmax分别为0.182 mmol/L和0.189 μmol/(min·mg).     

微生物非培养鉴定技术在临床标本检查中的应用研究

感染性疾病的病原学诊断仍以微生物的分离培养作为“金标准”,但能培养成功的仅为少数。绕过分离培养环节,以微生物rRNA／rDNA基因作为种属鉴别序列,设计通用引物（universal primer,up）,用PCR扩增标本中微生物的16SrRNA或16S～23SrRNA序列,通过毛细管电泳（CE）进行单链构象多态性（SSCP）和限制性片段长度多态性（RFLP）分析,筛选基因的点突变以达到快速鉴定微生物（到属和种）。用PCR—CE—SSCP和PCR—CE—RFLP分析系统检测了呼吸道、消化道、女性生殖道标本中感染的病原菌;用PCR-CE-SSCP系统检测了男性泌尿道溶脲脲原体两个生物群。建立PCR—CE—RFLP分析系统,用非培养法鉴定技术检测脓汁、肠道和泌尿生殖道标本,检测并鉴定了临床标本中的多种病原菌;对人体肠道菌群进行定性和定量分析,用该法可协助腹泻的病原学诊断;检测生殖道常见的致病菌;用PCR—CE—SSCP系统建立了检测溶脲脲原体两个生物群的方法。微生物的非培养鉴定技术比传统方法缩短20h,为临床感染症的诊断提供快速、准确的依据。结果可见,利用16S～23SrRNA间区基因PCR—CE—RFLP和PCR—CE—SSCP系统可以达到对临床常见病原菌的快速种属鉴定,比传统的细菌培养法具有快速、准确、灵敏的优点,可用于临床感染症的病原学诊断。微生物的非培养鉴定技术将替代培养法而成为病原学诊断新的金标准。     

壳寡糖诱导烟草对TMV长距离移动的影响

采用ELISA-DSM法和半叶枯斑法,测定了壳寡糖(50μg/mL)诱导后普通烟(Nicotiana tabacum)植株体内TMV浓度的变化.ELISA-DSM测定显示,在接种后10 d,仅在接种叶的上位叶和新生叶片中检测到病毒,且病毒浓度仅为不诱导对照的52.7%和38.8%,在下位叶中未检测到病毒;同时,接种叶内病毒增殖严重受抑,接种后10 d,病毒浓度仅为不诱导对照的23.52%.半叶枯斑法检测获得了相同结果,以壳寡糖处理植株的不同叶位的叶片为毒源,产生的枯斑数目都大幅度低于不诱导对照.以上结果证明,壳寡糖处理后TMV的上行和下行长距离移动均明显延迟和减少,下行移动受到的影响更大.透射电镜检查发现,处理植株接种叶的下位叶片韧皮部细胞中没有病毒晶体和病毒粒子,在上位叶片筛管伴胞中仅见少量病毒粒子,两者都未发现任何诱导新生物,也未见其他细胞结构变化.结果表明,壳寡糖处理使烟草对TMV病毒侵染产生了诱导抗病性,系统侵染症状明显减弱;壳寡糖处理对病毒长距离移动的不利影响可能是接种叶片病毒增殖减少所造成的.     

集胞藻PCC 6803蛋白SpPhaB和SpPhaE的原核表达及结晶条件筛选

【目的】克隆蓝藻集胞藻PCC 6803 SpPhaB和SpPhaE的编码基因并构建原核表达载体,优化培养条件以提高在大肠杆菌中可溶蛋白的表达量,筛选SpPhaB结晶条件,为PHB家族蛋白的结构与功能研究提供基础。【方法】克隆集胞藻PCC 6803 PHB合成途径的phaB、phaE基因,将phaB、phaE基因构建到表达载体pET28a中,优化IPTG浓度、诱导温度和诱导时间,提高在大肠杆菌BL21(DE3)中SpPhaB和SpPhaE可溶蛋白的表达产量,经Ni柱亲和层析纯化分别获得His-SpPhaB和His-SpPhaE蛋白,进一步筛选SpPhaB结晶条件。【结果】构建了pET28a-SpPhaB和pET28a-SpPhaE表达载体;优化获得SpPhaB可溶蛋白的最佳表达条件为：诱导温度37 °C、转速220 r/min、IPTG浓度0.1 mmol/L、诱导时间7 h;SpPhaE的可溶性蛋白最佳表达条件为：诱导温度25 °C、转速220 r/min、IPTG浓度0.5 mmol/L、诱导时间7 h,并获得了SpPhaB的结晶条件。【结论】构建了具有高效表达可溶的集胞藻PCC 6803 SpPhaB和SpPhaE的原核表达系统,并筛选优化了SpPhaB的结晶条件,为研究SpPhaB蛋白的结构及功能奠定了基础。