改造大肠杆菌合成海藻糖途径以高效合成海藻糖

海藻糖是相容性溶质的一种,因其具有多种生物学功能,在食品、化妆品、药品以及器官移植等方面均有很广泛应用。然而近几年生产海藻糖主要集中在使用酶催化的方法,虽然这种方法的转化效率高,但是却存在着副产物的问题,难以得到高纯度的海藻糖产品,严重制约了海藻糖的应用。本文通过基因工程技术在大肠杆菌Escherichia coli中构建了海藻糖高效合成新途径,通过全细胞催化合成海藻糖。利用PCR技术在哈氏噬纤维菌Cytophaga hutchinsonii中克隆获得海藻糖双功能合成酶基因(tpsp),采用E.coli pTac-HisA高效表达载体,实现海藻糖双功能合成酶基因(tpsp)高效表达,利用高效表达菌株进行全细胞催化,将葡萄糖高效转化为海藻糖。结果表明C.hutchinsonii海藻糖合成酶基因(tpsp)在E.coli中成功实现表达,该酶能够在胞内将葡萄糖高效转化为海藻糖,并将其转运到胞外,实现海藻糖的高效率合成,海藻糖的产量提高到1.2 g/L,相对转化率为21%。当将此高产菌株在发酵罐中进行转化时,海藻糖的产量达到13.3 g/L,葡萄糖的相对转化率达到48.6%。采用C.hutchinsonii海藻糖合成酶基因高效表达并且应用于海藻糖全细胞合成催化在国内外尚属首次报道,海藻糖的转化率及产率都已达到文献报道最高水平,本研究为开拓海藻糖生产新技术奠定了基础。     

牦牛瘤胃元基因组文库中木聚糖酶基因的分析

【目的】了解牦牛瘤胃微生物木聚糖酶多样性及其降解特征,为木聚糖降解提供新的基因资源。【方法】根据对已构建的瘤胃微生物元基因组细菌人工染色体(BAC)克隆文库高通量测序结果的注释,筛选其中编码木聚糖酶的基因并进行多样性分析;对其中一个木聚糖酶基因及其连锁的木糖苷酶基因进行克隆表达和酶学性质表征,分析其协同作用。【结果】共筛选到14个木聚糖酶基因,均编码GH10家族木聚糖酶,其氨基酸序列之间的相似性为20.5%-91.3%;其中7个木聚糖酶基因所在的不同的DNA片段(contig)上存在木糖苷酶基因,编码的木糖苷酶属于GH43或GH3糖苷水解酶家族。将其中一对连锁的木聚糖酶(Xyn32)和木糖苷酶基因(Xyl33)分别克隆、表达和纯化。纯化后的木聚糖酶比活为1.98 IU/mg,但不具有阿魏酸酯酶活性;木糖苷酶比活为0.07 U/mg,且具有α-阿拉伯呋喃糖苷酶活性。体外实验证明,木糖苷酶Xyl33对与之连锁的木聚糖酶Xyn32的木聚糖降解具有协同作用。     

microRNAs功能相似性计算方法研究进展

microRNAs(mi RNAs)是一类非编码小RNA分子,在生命过程中发挥着广泛而又重要的调控功能。迄今只有极少数mi RNAs具有明确功能,通过计算mi RNAs功能相似性推测mi RNAs调控功能已成为mi RNAs研究中的一个热点,在mi RNAs功能识别研究中发挥着重要作用。本文综述了计算mi RNAs功能相似性方法的研究进展,总结了各种主流计算方法的算法思想和优缺点,探讨了该领域的进一步发展方向。     

基于“肠道菌群―肠―脑轴”探讨风痰闭阻型耐药性癫痫患者的肠道菌群特点

目的 分析风痰闭阻型耐药性癫痫患者肠道微生物群的组成特点。方法 选取湖北省中西医结合医院13名风痰闭阻型耐药性癫痫患者作为观察对象,13名匹配的健康人作为对照进行研究,采用粪便基因组DNA检测,对数据进行生物信息学分析,探索风痰闭阻型耐药性癫痫人肠道菌群的结构组成特征,并进行血清炎性因子分析及相关性分析。结果在风痰闭阻型耐药性癫痫患者中观察到更高的微生物alpha丰富度,且病例组人群粪便中检测的变形菌门、γ-变形菌纲、肠杆菌目、肠杆菌科、埃希―志贺菌属、梭杆菌门、梭杆菌纲、梭杆菌目、梭杆菌科、梭杆菌属丰度较对照组增加,拟杆菌门、拟杆菌纲、拟杆菌目、栖粪杆菌属丰度较对照组减少（LDA值>4,P<0.05）。风痰闭阻型耐药性癫痫患者体内血清TNF-α、IL-1β、IL-6和IL-8水平显著增加,血清IL-10水平显著降低,且变形菌门、γ-变形菌纲、埃希―志贺菌属与血清TNF-α水平呈正相关,拟杆菌门、拟杆菌纲、拟杆菌目、栖粪杆菌属与血清TNF-α水平呈负相关;埃希―志贺菌属与血清IL-1β水平呈正相关,梭杆菌门、梭杆菌纲、梭杆菌目、梭杆菌科、梭杆菌属与血清IL-6水平呈正相关;...     

四氢嘧啶微生物合成与应用研究进展

极端环境微生物定义了生命的边界。为了适应各种极端环境,极端环境微生物通过合成许多独特的活性化合物来保护自己。四氢嘧啶就是其中一种代表性的保护性物质。它最早是从极端嗜盐菌中发现的,作为调节细胞渗透压的一类相容性溶质,可以帮助微生物适应高盐等恶劣环境。研究发现四氢嘧啶不仅是一种重要的渗透压调节剂,还是一种高效的生物保护剂,可以帮助蛋白、核酸、生物膜乃至整个细胞对抗高温、干燥、冷冻和辐射等多种逆境。因此,四氢嘧啶在生物保护、生物医药和生物科技等众多领域展现出广阔的商业化应用前景。随着合成生物学和代谢工程技术的快速发展,传统的嗜盐菌四氢嘧啶生产方法已逐步被产率更高、环境更友好的生物工程菌及技术所取代。本文围绕四氢嘧啶的微生物合成及其应用研究进行综述,为后续四氢嘧啶的开发和应用提供重要参考。     

细菌好氧反硝化研究进展

阐述了好氧反硝化细菌的种类及有关性质 ,并从电子理论、氧的浓度、反硝化酶系等方面对细菌好氧反硝化的作用机制进行了探讨 ,对细菌好氧反硝化的研究概况、进展及其研究意义和目前存在的问题作了较为详细的介绍。     

细胞色素P450酶系与除草剂代谢

细胞色素P450是广泛存在于动物、植物和微生物体内的一类具有混合功能的血红素氧化酶系。它不但能够催化苯丙烷类、萜类化合物和脂肪酸等内源性物质的生物合成 ,而且参与许多外源性物质包括除草剂等的生物氧化。综述了代谢除草剂的细菌、哺乳动物和植物细胞色素P450酶系 ,概述了细胞色素P450酶系参与除草剂代谢的作用方式 :脱烷基化作用、环甲基化羟基化作用和芳环的羟基化作用等。这些细胞色素P450酶系在培育除草剂抗性作物、生物安全和生物修复方面表现出了巨大的潜能