基于糖原代谢调控的蓝细菌光合细胞工厂优化研究进展

蓝细菌是重要的光合自养微生物,也是最具潜力的光合微生物底盘之一,被广泛应用于光驱固碳细胞工厂的开发。糖原是蓝细菌最重要的天然碳汇物质,糖原代谢对蓝细菌光合碳流的分配和调控具有重要意义。为了优化蓝细菌光合细胞工厂的合成效能,驱动更多的光合碳流重定向至目标代谢产物的合成,已经有多种策略和方法被成功开发用于调控蓝细菌的糖原代谢和糖原含量。然而,作为具有全局效应的重要碳汇机制,针对糖原代谢的调控往往对蓝细菌底盘藻株的光合生理和代谢网络造成复杂的影响,在不同光合细胞工厂合成效能优化上取得的效果也不尽相同。文中梳理了蓝细菌糖原代谢工程的最新进展,对糖原代谢调控造成的生理、代谢影响进行了介绍和分析,进而对通过糖原代谢调控来优化光合细胞工厂效能的研究前景进行了展望。     

β-甘露聚糖酶分子生物学研究进展

本文概述了β-甘露聚糖酶的来源,以及近年来对微生物、植物、动物来源的β-甘露聚糖酶的分子生物学研究进展,包括基因结构分析、氨基酸序列分析、基因克隆、基因的异源表达及其应用领域等,以期为β-甘露聚糖酶的研究提供进一步的参考。     

蓝藻光驱固碳合成糖类物质的技术研究进展*

糖类物质在食品、医药、日化、发酵领域有着广泛应用,对人类健康和社会发展有着重要意义。发展新型糖类物质合成技术有利于解决传统植物生物质“采集-炼制”产糖模式所面临的高成本、长周期、时空限制等风险和问题。蓝藻是一类重要的光自养微生物,也是极具潜力的新型微生物光合平台,发展蓝藻光驱固碳产糖技术有望实现二氧化碳向特定糖类产物的一站式定向转化,实现糖类物质合成的模式变革。糖类物质本身在蓝藻天然光合代谢网络中发挥重要作用,特别是卡尔文循环、糖原代谢、相容性物质代谢等几个重要生理模块的运转都是以不同糖类物质的转化来驱动的;而合成生物技术的发展又为光合产糖网络重塑和扩展注入了新的驱动力,在产品类型、合成模式及生产效率上显著提升了蓝藻光驱固碳产糖技术的发展和应用潜力。针对蓝藻光驱固碳产糖技术的发展应用,从模式、策略、产物等不同维度总结了相关进展和风险挑战,并对其未来前景和方向进行了展望。     

肠道微生物代谢产物—S-雌马酚与 人类健康关系研究进展

大豆异黄酮是一种年销量很大、市场普及率较高的保健品。具有抗氧化、抗肿瘤等功能,对延缓女性衰老和改善更年期综合征有很好效果。但研究表明,大豆异黄酮的保健功能主要归功于其肠道代谢产物S-雌马酚。S-雌马酚是豆类食品在肠道内经特定微生物代谢后产生的一种高度稳定小分子,其与雌激素的结构和功能高度相似,能与β-雌激素(ER-β)受体结合。具有防治更年期综合征、心血管疾病和多种雌素依赖性癌症的功能。到目前为止,雌马酚的功能及其与人类健康之间的关系还有待进一步研究。本文结合国内外最新研究进展,着重介绍雌马酚的生理功能及其与各类疾病的研究进展,展望雌马酚在各类疾病防治中可能发挥的重要作用。     

肠道微生物与过敏性疾病关系研究进展

目前,过敏性疾病的防治主要依赖于使用抗生素,然而抗生素的滥用已造成了严重的危害。近年来随着肠道微生物相关研究的不断深入以及人们对过敏性疾病的日益关注与重视,肠道微生物与过敏性疾病间的关系逐渐受到科学家们的关注。调整肠道菌群结构可能为过敏性疾病的防治提供新的思路。目前对肠道微生物与过敏性疾病间的相关性报道相对较少且未有深层次的剖析。本文总结了关于肠道微生物与过敏性疾病关系的研究起源、发展与现状,旨在为过敏性疾病的防治提供新策略。     

丙酮丁酸梭菌胞浆蛋白质组的系统研究

为了建立丙酮丁醇梭菌(Clostridium acetobutylicum)蛋白质组的研究方法,采用超声波破碎细胞,并结合丙酮沉淀分离蛋白的方法,提取丙酮丁醇梭菌胞浆蛋白质,发现加入罗氏蛋白酶抑制剂能有效地减少提取过程中蛋白质的降解。通过二维电泳技术对其胞浆蛋白进行有效分离,在pH 4～7的胶上分离出大约1230个蛋白点。利用基质辅助激光解析电离飞行时间质谱成功鉴定了19个蛋白质。这些蛋白质组研究方法对于缺少蛋白质组研究的梭菌属具有一定的参考价值。     

油桐籽化学成分研究

利用反复硅胶和凝胶LH-20柱层析进行分离和纯化,从油桐种子(Vernicia fordii)95%乙醇提取物的氯仿和乙酸乙酯萃取部位分离得到12个化合物。经理化性质和波谱学方法鉴定为12-去氧-13-棕榈酸佛波酯(1)、白桦脂酸(2)、大戟醇(3)、α-香树脂醇乙酸酯(4)、羽扇豆醇乙酸酯(5)、3-乙酰伪蒲公英甾醇(6)、芹菜素(7)、槲皮素(8)、木犀草素(9)、桂皮酸(10)、胡萝卜苷(11)、β-谷甾醇(12)。化合物1,3～10为首次从油桐籽中分离得到。     

蓝细菌光驱固碳合成蔗糖技术的发展与展望

生物炼制技术体系是缓解能源和环境危机,推动社会可持续发展的重要选择,而充足的糖原料供应是生物炼制的基础。蓝细菌光驱固碳合成蔗糖是一种潜力巨大的新型糖原料供应路线。基于高效的蓝细菌光驱固碳细胞工厂,可以在单平台上以太阳能为驱动将二氧化碳和水直接转化为蔗糖,过程简单、产品明确、易于提取,而且可以同时达到固碳减排和供应糖原料的效果,具有重要的研究和应用价值。本文回顾了蓝细菌光驱固碳合成蔗糖技术的发展现状,从合成机制、代谢工程策略、技术延伸应用等层面对其最新进展和所遇到的问题进行了总结介绍,并对该技术未来发展方向进行了展望。     

枯草杆菌manA基因的克隆及定点突变

manA是编码β-甘露聚糖酶(β-1,4-mannan mannohydrolase EC3.2.1.78)的基因。将枯草杆菌A33株的manA基因插入到pET-32a载体,并在大肠杆菌BL21(DE3)中实现了异源非融合表达,表达活力为41.58U/mL。为了提高酶的表达活力,当采用PCR介导的定点突变技术将该基因第2号密码子CUU突变为GUU,构建成突变表达载体pET-32a-manA*并转入大肠杆菌BL21(DE3)中表达,目标酶表达活力增加到138.65U/mL。说明当β-甘露聚糖酶N端第二号氨基酸由亮氨酸突变为缬氨酸后,酶在大肠杆菌中的表达活力大大提高。推测是由于突变后的β-甘露聚糖酶在大肠杆菌中的稳定性增强所致。突变表达的β-甘露聚糖酶最适作用温度和pH值并没有发生明显改变。     

丙酮丁醇梭菌丁醇耐受性

丁醇在发酵培养基中的积累所产生的毒性问题是限制丁醇产量的重要因素,然而对于Clostridium acetobutylicum是如何适应丁醇胁迫,进而调节菌体生长和代谢的,目前尚缺乏系统研究,不能全面揭示C.acetobutylicum的丁醇耐受性机制.对丙酮丁醇梭菌丁醇耐受性有关的研究成果进行了综述,旨在深入理解菌株丁醇耐受性发生改变的相关分子基础.希望为进行微生物丁醇耐受性分子机制的改造、提高菌株的丁醇耐受性提供新的研究思路.