Kinetic Basis for the Conjugation of Auxin by a GH3 Family Indole-acetic Acid-Amido Synthetase

The GH3 family of acyl-acid-amido synthetases catalyze the ATP-dependent formation of amino acid conjugates to modulate levels of active plant hormones, including auxins and jasmonates. Initial biochemical studies of various GH3s show that these enzymes group into three families based on sequence relationships and acyl-acid substrate preference (I, jasmonate-conjugating; II, auxin- and salicylic acid-conjugating; III, benzoate-conjugating); however, little is known about the kinetic and chemical mechanisms of these enzymes. Here we use GH3-8 from Oryza sativa (rice; OsGH3-8), which functions as an indole-acetic acid (IAA)-amido synthetase, for detailed mechanistic studies. Steady-state kinetic analysis shows that the OsGH3-8 requires either Mg²⁺ or Mn²⁺ for maximal activity and is specific for aspartate but accepts asparagine as a substrate with a 45-fold decrease in catalytic efficiency and accepts other auxin analogs, including phenyl-acetic acid, indole butyric acid, and naphthalene-acetic acid, as acyl-acid substrates with 1.4–9-fold reductions in k_cat/K_m relative to IAA. Initial velocity and product inhibition studies indicate that the enzyme uses a Bi Uni Uni Bi Ping Pong reaction sequence. In the first half-reaction, ATP binds first followed by IAA. Next, formation of an adenylated IAA intermediate results in release of pyrophosphate. The second half-reaction begins with binding of aspartate, which reacts with the adenylated intermediate to release IAA-Asp and AMP. Formation of a catalytically competent adenylated-IAA reaction intermediate was confirmed by mass spectrometry. These mechanistic studies provide insight on the reaction catalyzed by the GH3 family of enzymes to modulate plant hormone action.     

外泌体源性miRNAs在肺癌发生发展中的作用

外泌体(exosomes)是细胞分泌的纳米级细胞外囊泡.外泌体通过释放其内的生物活性大分子,比如微小RNA(microRNA,miRNA)到受体细胞,从而介导细胞间交流通讯. MiRNAs作为一类主要在转录后水平负向调控靶mRNAs的非编码RNAs,其在外泌体中含量最为丰富.在肺癌中,miRNAs经肿瘤细胞分泌的外泌体转运释放而发挥重要的作用.本文主要讨论了外泌体源性miRNAs在肺癌发生发展的各个阶段,包括血管生成、细胞增殖、侵袭转移、免疫逃逸、耐药等方面的作用,以及其在作为新型肺癌诊断和预后标志物方面的临床价值.     

退耕还林还草工程对陕北地区生态系统服务价值时空演变的影响

基于陕北地区1990、2000、2015年土地利用数据，运用单位面积生态系统价值当量因子法、格网法、探索性空间数据法（ESDA），分析了退耕还林还草工程实施前后生态系统服务价值（ESV）的空间分布和演化规律，探讨了退耕还林还草工程对ESV的影响。结果表明：（1）陕北地区退耕还林还草工程实施效果显著，工程实施后共有297066.15 hm2耕地转化为林地和草地，林草覆盖率由57.33%增长至60.50%。（2）退耕还林还草工程使得陕北地区ESV得到了显著提升。25年间陕北地区ESV共增加了32.82亿元，ESV在工程实施后比工程实施前多增加了5.93亿元，增长主要源于退耕引起林地和草地面积的增加。（3）ESV空间分布上呈显著的“南高北低”分布格局，并表现出正向的集聚性和依存性，ESV热点区和冷点区集聚效果明显，热点区集聚与林地、草地的空间分布相吻合，冷点区集聚与未利用地、耕地和建设用地的空间分布相吻合。（4）受退耕还林还草工程影响，陕北地区中部中等等级和次高ESV分布区域逐渐增大、次热点区空间集聚性逐渐增强，北部次低等级和低等级ESV分布区域逐渐减少、冷点区空间集聚性逐渐减弱。整体而言，陕北地区土地利用类型转移和ESV的增减变化与推行退耕还林还草工程在时间上相呼应、在空间上相匹配，退耕还林还草工程实施使得陕北地区生态环境得到了有效改善，ESV得到了显著提升。     

多孔陶瓷吸附固定纤维堆囊菌发酵制备埃博霉素

由纤维堆囊菌产生的埃博霉素具有极大药用价值,但因纤维堆囊菌液体环境中聚团非均匀生长限制了埃博霉素的大规模生产。借助多孔陶瓷的多孔结构,可为粘细菌提供固体附着生长面,提高埃博霉素产量。利用造孔剂法制备硅藻土基多孔陶瓷,在优化制备及改性条件后,当30目木屑造孔剂用量为2.5%(质量分数),7 MPa下制得的硅藻土基多孔陶瓷性能良好,孔径集中在5μm,比表面积为23.55 m2/g,孔隙率为32%,机械强度为10.2 MPa;经1.5 mol/L FeCl3改性的多孔陶瓷对纤维堆囊菌的吸附量达36.8 mg/g。在优化固定化发酵条件后,当在300 ml三角瓶中装液量为45 ml,固液比3:5,接种量10%,温度30℃,转速220 r/min,最初pH 7.5,发酵时间为8 d时,埃博霉素的产量达90.2 mg/L,与游离发酵相比提高了近4倍。     

基于集合经验模态分解去趋势的水分利用效率对气候变化响应的高程分异——以“21世纪海上丝绸之路”沿线省份为例

水分利用效率(WUE)是表征陆地碳-水循环耦合关系的重要指标，但其对气候变化响应的高程分异仍不清楚。通过集合经验模态分解(EEMD)去趋势和偏相关方法，以"21世纪海上丝绸之路"沿线省份为研究区，揭示WUE对气候变化的响应及其随高程的分异。研究结果表明：(1)研究区内WUE多年均值由中心向南北递减。不同植被类型的WUE多年均值由高到低依次为：常绿针叶林、混交林、常绿阔叶林、稀树灌木草地、耕地和城市建设用地。(2)51.11%的区域表现出均温与WUE的正相关；而81.46%地区表明温差的扩大会使得WUE增加；有近一半的研究区表明最高温的升高有利于提高WUE，而最低温的作用则相反；有67.99%的区域表明降水增多反而会导致WUE的减少。(3)在大多数土地覆盖类型，日温差和最低温主要与WUE呈正相关，而最高温和降水主要与WUE呈负相关。在常绿针叶林、耕地和城市建设用地，日均温与WUE呈负相关。在其他三种植被类型下则呈正相关。(4)在低海拔地区，均温与WUE呈负相关而在中高海拔地区则转变为正相关关系。而最高温则正好相反。降水与WUE的负相关关系系数随高度的增加而不断加强，而温差和最低温与WUE的正相关关系也随高度的增加而剧烈波动增强。     

蛋白质纯化虚拟仿真课程的教学设计

目的 蛋白质纯化是医学与生物学实验教学课程中的一个重要内容，本文通过设计新的蛋白质纯化虚拟仿真教学内容，开发虚拟仿真教学系统，希望学生能够更有效率地掌握蛋白质纯化技术的要点，提升教学质量。方法 利用3D虚拟仿真技术，构建虚拟仿真实验室。结合线下教学经验，确定虚拟仿真教学中需要体现的教学内容、教学重点、核心仪器的特色、评分指标、考核方式、操作体验等。结果 本文基于3D虚拟仿真技术构建了蛋白质纯化虚拟仿真实验室，和传统教学相比，虚拟仿真教学可以提高教学效率，节省教学成本和场地占用；教学设计和虚拟仿真教学系统融合了教学、练习和考核模块，根据以往的教学经验优化了评分体系，保证学生更加有效、严谨地掌握技术细节；涵盖了全新的教学内容——荧光检测联用的分子排阻层析，添加了蛋白质层析的常用案例，保证了内容的新颖与实用；完全再现了现实实验室中仪器设备的搭建模式，实现虚拟学习与实际操作的无缝衔接。结论 蛋白质纯化虚拟仿真教学系统由虚及实，由点及面，把控细节，保证学生动手能力和探索能力的提高，学以致用，并且拥有传统教学模式不可比拟的优势。     

华南地区22种园林植物耐旱性分级筛选

以华南地区22种常见园林植物为研究对象，研究人工模拟干旱胁迫环境对植物叶片叶绿素、丙二醛、过氧化物酶、相对电导率等生理指标的影响，通过主成分分析、聚类分析对22种植物耐旱性进行综合分析评价和耐旱等级划分。结果表明：(1) 在干旱梯度胁迫期间，植物叶片的叶绿素含量总体上呈不同程度的下降趋势，少数呈上升趋势，丙二醛含量和相对电导率均呈不同程度的上升趋势，多数植物过氧化物酶活性呈不同程度先升后降趋势，少数呈持续上升趋势。(2) 22种植物耐旱性分为3个等级：A级强耐旱植物4种，包括灰莉(Fagraea ceilanica)、鸭脚木(Schefflera octophylla)、桂花(Osmanthus fragrans var. fragrans)、鸢尾(Iris tectorum)；B级中耐旱植物6种，包括翠芦莉(Ruellia simplex)、栀子花(Gardenia jasminoides)、变叶木(Codiaeum variegatum)、红车(Syzygium hancei)、红背桂(Excoecaria cochinchinen)、茉莉花(Jasminum sambac)；C级不耐旱植物12种，包括福建茶(Carmona microphylla)、米仔兰(Aglaia odorata)、大红花(Hibiscus rosa-sinensis)、琴叶珊瑚(Jatropha integerrima)、龙船花(Ixora chinensis)、黄蝉(Allamanda schottii)、假连翘(Duranta erecta)、红檵木(Loropetalum chinense var. rubrum)、紫薇(Lagerstroemia indica)、风车草(Cyperus involucratus)、小花月季(Rosa chinensis var. minim)、铜钱草(Hydrocotyle chinensis)。     

MOFs固定5-羟甲基糠醛氧化酶及其催化活性的研究

固定化酶作为一种绿色高效的生物催化剂,其性能远超游离酶。目前酶的固定化技术适用范围仍然较小,酶的研究范围多停留在模型酶阶段,扩大固定化酶的研究范围具有十分重要的意义。金属有机骨架材料(MOFs)作为酶固定化的载体在近些年得到了广泛的探索,但是具有生物功能的酶-MOFs复合材料的许多特性仍有待挖掘。采用仿生矿化的合成方法将5-羟甲基糠醛氧化酶(HMFO)固定到以沸石咪唑酯(ZIF-8)为代表的MOFs材料中,制备得到一种新的生物催化剂HMFO@ZIF-8,扫描电子显微镜表征其形态区别于经典的菱形十二面体。采用考马斯亮蓝法测定蛋白质浓度,计算得到酶的固定化效率达到89. 0%。HMFO@ZIF-8催化5-羟甲基糠醛的转化率达到84. 3%,收率和选择性均高于游离酶。拓展了MOFs固定化酶的研究范围,为研究其他生物大分子复合材料的生物催化剂提供一定的借鉴意义。     

利用短短芽孢杆菌进行酮还原酶CgKR2的高效表达与纯化

酮还原酶CgKR2能够一步还原前手性羰基化合物生成高附加值的手性醇,有望解决手性醇传统制备方法的步骤烦琐和高成本问题,具有很高的经济效益。研究表明,CgKR2催化底物2-氧代-4-苯基丁酸乙酯(OPBE)生成普利类降压药的重要中间体(R)-2-羟基-4-苯基丁酸乙酯[(R)-HPBE]具有良好效果。但CgKR2的生产成本高昂、过程烦琐。利用短短芽孢杆菌胞外分泌表达酮还原酶CgKR2,获得该酶的高效表达,并经简便的一步镍亲和层析纯化,即获得高纯度酮还原酶CgKR2,产率高达每升发酵7. 8mg纯酶。以酶标板法测定其比活力、温度稳定性以及动力学参数等基本酶学性质,结果显示,CgKR2的比活力为(78. 32±7. 62) U/mg、Km为(0. 2±0. 02) mmol/L、Vmax为(117. 64±3. 6)μmol/(min·mg)、Kcat为73s-1,与以往报道的数据一致,并且获得的CgKR2纯酶在30℃下孵育72h依然保持80%的活性,酶活的稳定性远好于以往的制备方法。开发出的一套简便高效的酮还原酶CgKR2表达纯化工艺,降低了生产成本、简化了生产工艺,可推进手性醇生物催化制备的普及,对其他生物催化工程酶的制备方法研究也有借鉴作用。