人胰腺α-淀粉酶抑制剂高通量筛选模型的建立及其应用

【目的】针对人胰腺α-淀粉酶这个糖代谢途径中重要的靶蛋白,建立α-淀粉酶抑制剂高通量筛选模型。【方法】采用毕赤酵母表达系统克隆和表达人胰腺α-淀粉酶;利用酶的催化特性建立α-淀粉酶抑制剂筛选模型;应用该模型对放线菌发酵液冻干物进行高通量筛选;通过构建16S rRNA系统发育树分析阳性菌株的分类地位。【结果】成功克隆、表达了具催化活性的人胰腺α-淀粉酶;建立了α-淀粉酶抑制剂的筛选模型;对近2000株放线菌的发酵液冻干物进行高通量筛选,最终得到14株α-淀粉酶抑制剂产生菌株,且在分类学上具有丰富的菌种多样性。【结论】本研究建立的α-淀粉酶抑制剂高通量筛选模型具有很强的实用价值,可用于新型淀粉酶抑制剂类降糖药物的开发。     

铜绿假单胞菌泳动能力相关新基因的筛选及鉴定

从Mu转座突变子文库中经过表型筛选,得到12株泳动(Swimming motility)能力缺陷的突变子,经Mu转座子插入位点的确认、基因克隆及测序分析发现其中10个突变子中Mu转座子分别插入到10个不同的与鞭毛运动和功能相关的基因中,2个突变子中Mu转座子插入到功能未知的新基因(PA2950和PA5022)中,电镜观察结果表明这2个突变株均具有完整的鞭毛,初步推测这2个基因可能是参与鞭毛泳动的能量代谢、趋化作用或信息传递的新基因。     

CO2浓度变化对拟柱胞藻生长与光合作用的影响

为了探讨大气CO₂浓度升高对水华藻类的影响,利用水华蓝藻-拟柱胞藻作为实验材料,研究了CO₂浓度升高对其生长生理和光合作用的影响,结果表明CO₂浓度升高,导致拟柱胞藻的生物量、最大光合放氧速率、光合效率显著增加。当CO₂浓度为700 mg/L以下,暗呼吸速率和光饱和点无明显影响,而CO₂浓度为1000 mg/L时,暗呼吸速率和光饱和点显著提高。随着CO₂浓度增加,藻细胞光合作用对无机碳的亲和力降低,同时胞外碳酸酐酶活性显著下降。这表明大气CO₂浓度的增加,有利于拟柱胞藻的生长和光合,进而增加了水华发生的风险。     

一株β-葡萄糖苷酶产生菌株的分离鉴定及酶学性质研究

【目的】分离获得β-葡萄糖苷酶高产菌株,确定该菌分类地位,并对其所产β-葡萄糖苷酶的酶学性质进行初步研究。【方法】采用七叶灵显色法从土壤样品中筛选β-葡萄糖苷酶产生菌,再用对硝基苯基-β-D-吡喃葡萄糖苷(PNPG)显色法进行复筛;通过形态特征、生理生化特征及16S rDNA序列相似性分析等方法确定其分类学地位;利用超滤、疏水层析、阴离子层析、分子筛层析法对β-葡萄糖苷酶进行分离纯化;以PNPG为底物,测定β-葡萄糖苷酶的最适反应pH及最适反应温度,通过双倒数作图法确定β-葡萄糖苷酶催化不同底物水解的米氏常数Km值。【结果】从土壤样品中筛选得到一株β-葡萄糖苷酶高产菌株ZF-6C,初步鉴定为Bacillus korlensis;芽胞杆菌ZF-6C所产β-葡萄糖苷酶的分子量约为90 kD,最适反应pH和温度分别为7.0和40°C,该酶具有水解β(1,4)糖苷键的活性,最适底物为邻硝基苯-β-D-吡喃葡萄糖苷,Km值为0.73 mmol/L。金属离子Ca2+、Pb2+增强酶活,而Cu2+、Fe2+抑制酶活。【结论】首次报道从Bacillus korlensis中分离得到β-葡萄糖苷酶,Bacillus korlensis ZF-6C所产β-葡萄糖苷酶在分子量、最适反应条件及底物特异性等方面均不同于已知酶,可能为一结构新颖且催化效率较高的β-葡萄糖苷酶。     

绿藻栅藻对微囊藻的抑制效应及评价

为筛选具有控制微囊藻水华潜力的绿藻, 研究基于藻类之间的化感作用, 对34株绿藻开展筛选及评价工作。结果发现, 栅藻FACHB-1229的抑制率最高, 其滤液对微囊藻FACHB-3550和FACHB-905的抑制率分别为53.95%和48.39%; 通过对滤液中的物质进行GC-MS检测, 推测该藻株的效应物质可能为邻苯二甲酸二(2-甲氧基乙基)酯。进一步对FACHB-1229生长和光合放氧、氨氮耐受等指标进行评价, 结果发现: 该藻株在孔板中的生长速率(0.38±0.06)/d高于微囊藻生长速率(0.13±0.03)/d; 栅藻FACHB-1229的光合放氧速率高于同期测定的其他绿藻光合放氧速率, 可达(229.91±10.49) μmol O₂/(mg Chl.a·h); 同时该藻株对氨氮的耐受能力最强, 在氨氮浓度为1888.60 mg/L时其生长速率可达(0.30±0.08)/d。此外, 在与微囊藻FACHB-3550进行共培养时, 栅藻FACHB-1229所占比例持续升高。综上, 栅藻FACHB-1229具备与微囊藻竞争的优势, 有望成为微囊藻水华生物控制的优选材料。     

微囊藻生长及光合系统Ⅱ对重金属镉的响应

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三峡库区支流蓝藻水华对浮游细菌群落组成的影响

为探究蓝藻水华生消过程对浮游细菌群落组成的影响, 对三峡库区小江支流进行了采样检测, 结果表明小江采样点的水华优势蓝藻主要为水华鱼腥藻和铜绿微囊藻, 水华中期藻细胞密度分别达6.22109和8.77108个/L, 占总生物量的67%和26%。水华中、末期, 浮游细菌群落变化显著。其中, 水华中期主要以玫瑰单胞菌(Roseomona)等属细菌为主, 水华末期则以芽孢杆菌(Bacillus)等属细菌为优势, 且变形菌门(Proteobacteria)及放线菌门(Actinobacteria)细菌相对丰度明显增加, 暗示了细菌群落组成与库区支流蓝藻水华生消变化可能具有相关性。     

α-葡萄糖苷酶抑制剂高通量筛选模型的建立及其应用

【目的】针对人α-麦芽糖苷酶这个糖代谢途径中重要的靶蛋白,建立α-糖苷酶抑制剂高通量筛选模型。【方法】采用毕赤酵母表达系统克隆和表达人α-麦芽糖苷酶。利用酶的催化特性建立α-糖苷酶抑制剂筛选模型。应用该模型对放线菌代谢产物库进行高通量筛选。通过构建16SrRNA系统发育树分析阳性菌株的分类地位。【结果】首次成功克隆、表达了具催化活性的人α-麦芽糖苷酶N端结构域。针对人α-麦芽糖苷酶N端催化结构域,建立α-糖苷酶抑制剂的筛选模型。对包含近2000株放线菌代谢产物的天然产物库进行高通量筛选,最终得到20株α-麦芽糖苷酶抑制剂生产菌株。其中19株放线菌为链霉菌属,且在分类学上具有丰富的多样性。【结论】本研究建立的α-糖苷酶抑制剂高通量筛选模型具有很强的实用价值,可用于新型糖苷酶抑制剂类降糖药物的开发。     

利用响应面法优化α-糖苷酶抑制剂发酵培养基

【目的】采用响应面法对戈壁三素链霉菌PW409发酵合成α-糖苷酶抑制剂的培养基进行优化。【方法】采用Plackett-Burman法筛选影响α-糖苷酶抑制剂产生的关键因素,用最陡爬坡试验逼近关键因素的最大响应区域,采用Box-Behnken设计以及响应面分析法,得到各因素的最佳浓度,通过液相色谱-串联质谱法(LC-MS/MS)对发酵液中α-糖苷酶抑制剂进行定量分析。【结果】发酵培养基中可溶性淀粉、KNO3和K2HPO4的浓度对α-糖苷酶抑制剂的产量影响较大。优化后的培养基组成为:可溶性淀粉9.01 g/L,KNO3 11.0 g/L,K2HPO4 0.32 g/L,MgSO4.7H2O 0.50 g/L,FeSO4.7H2O 0.01 g/L,pH 7.5。【结论】在此优化条件下,链霉菌PW409发酵液对麦芽糖苷酶的半数抑制浓度IC50为22 mg/L,抑制活性较优化前提高了近10倍。发酵液中的1-脱氧野尻霉素含量可达7.84 mg/L,较优化前提高了668倍,米格列醇的含量可达0.94 mg/L,较优化前提高了10倍。     

应用柱前衍生化高效液相色谱法开辟了一种简单、快速的DNJ产生菌的筛选途径

【目的】应用柱前衍生化高效液相色谱法筛选产1-脱氧野尻霉素(DNJ)菌株,并对其进行系统鉴定。【方法】利用芴甲氧酰氯(FMOC-Cl)柱前衍生化高效液相色谱法筛选DNJ产生菌;通过形态特征、培养特征、生理生化特征以及16S rRNA序列相似性分析等多项分类方法对DNJ产生菌进行鉴定;在10 L发酵罐水平进行发酵研究,利用FMOC-Cl柱前衍生化高效液相色谱法测定DNJ含量。【结果】从80株具有α-糖苷酶抑制剂活性的土壤放线菌中筛选得到一株DNJ产生菌,菌株编号为PW409,初步确定为戈壁三素链霉菌(Streptomyces gobitrici);发酵研究表明,DNJ为链霉菌PW409的次级代谢产物,发酵液中DNJ浓度为12.1 mg/L。【结论】首次将FMOC-Cl柱前衍生化高效液相色谱法应用于DNJ产生菌的筛选,并首次报道从戈壁三素链霉菌发酵液中鉴定到DNJ。