枯草杆菌蛋白酶E的156和165位突变

应用定点突变方法,在M222A突变的枯草杆菌蛋白酶E基因上进行E156S和V165I定点突变. 将突变基因插入大肠杆菌-枯草杆菌穿梭质粒pBE-2中,在碱性和中性蛋白酶缺陷型的枯草杆菌DB104中进行表达,得到突变种(M222A,E156S)和(M222A,E156S,V165I)蛋白酶E. 性质测定表明,E156S突变使蛋白酶比活力增加90%,并不影响酶的热稳定性和抗氧化性. 而V165I突变使蛋白酶比活力降低.     

枯草蛋白酶E的定点突变及其对酶性质的影响

用定点突变的方法研究S221C/P225A,N118S/S221C/P225A,D60N/S221C/P225A和Q103R/S221C/P225A突变对蛋白酶活性,酯酶活性与蛋白酶活性之比的影响。结果表明：S221C/P225A突变使蛋白酶活性比枯草蛋白酶E低73000多倍,酯酶活性与蛋白酶活性之比是Subtiligase的3倍;N118S/S221C/P225A突变使蛋白酶活性和酯酶活性分别比S221C/P225A突变下降3.6倍和15倍,酯酶与蛋白酶活性之比下降4倍,同时增加变体酶的热稳定性;D60N/N118S/S221C/P225A突变使蛋白酶活性比N118S/S221C/P225A突变体下降15倍,但对酯酶活性几乎没有影响,酯酶与蛋白酶活性之比增加14倍,分别是S221C/P225A突变体和Subtiligase的3.3倍和10.3倍;但是,Q103R/N118S/S221C/P225A突变使蛋白酶活性比N118S/S221C/P225A突变体增加5倍,酯酶活性下降55倍,酯酶与蛋白酶活性之比下降1000倍。     

用蛋白质工程的方法改良枯草杆菌蛋白酶E(Subtilisin E)的抗氧化性

以含有蛋白酶E基因(aprE)的单链M13mp18-aprE DNA为模板,合成的寡核苷酸5′-3′为诱变引物,用缺口双链法对aprE进行Met-222-Ala点突变。经菌落印迹杂交筛选,选出阳性噬斑。用SaⅡ酶解M13mp18-aprE得到aprE,将它和pPZW103重组,转化中性、碱性蛋白酶缺失宿主菌DB104。经含卡那霉素和脱脂奶粉板筛选和比较aprE限制性内切酶NcoⅠ和SacⅡ水解电泳图谱分析,完成构建一个分泌抗氧化的枯草杆菌蛋白酶E的工程菌PW8888。     

半理性设计进化土曲霉来源的ω-转氨酶AtTA热稳定性

转氨酶(ω-transaminase,ω-TA)作为一种天然的生物催化剂,在手性胺类化合物的合成中具有较好的应用前景。但ω-TA在催化非天然底物的反应过程中存在稳定性差、活性低的缺陷,大大限制了ω-TA的应用。为改善此缺陷,针对来源于土曲霉(Aspergillus terreus)的(R)-ω-TA(At TA),采用基于分子动力学模拟的计算机辅助设计与随机突变、组合突变相结合的策略进行酶的热稳定性改造,获得了热稳定性与活性同步提高的最佳突变酶At TA-E104D/A246V/R266Q (M3)。与At TA野生酶(wild-type, WT)相比,M3的半衰期t_1/2 (35℃)由17.8 min提升至102.7 min,提升了4.8倍,半失活温度T₅₀¹⁰比WT (38.1℃)提高2.2℃。最佳突变酶M3对丙酮酸和1-(R)-苯乙胺的催化效率分别是野生酶的1.59倍和1.56倍。分子动力学模拟与分子对接结果表明,分子内氢键与疏水相互作用的增加所导致α-螺旋的加固稳定是酶热稳定性提升的主要原因;底物分子与结合口袋氨...     

生理pH条件下精氨酸脱亚胺酶的分子改造研究

精氨酸脱亚胺酶（arginine deiminase,EC 3.5.3.6,ADI）因其可作为精氨酸营养缺陷型肿瘤细胞的靶向治疗药物而受到广泛关注. 目前,支原体来源的重组ADI处于肝癌和黑素瘤的三期临床研究阶段. 作为药用酶,当前报道的ADI在体内生理条件下普遍存在酶活低、半衰期短、底物亲和性弱等局限性.本研究结合随机突变及基于理性设计的定点突变两种方法,对研究室前期自主筛选得到的变形假单胞菌Pseudomonas plecoglossicida来源的ADI经一轮定向进化后所获优势突变株M314(A128T/H404R/I410L)进行分子改造.通过对随机突变法获得的1480个突变株进行96孔板高通量筛选,得到优良突变株M173(A128T/H404R/I410L/K272R);同时,基于同源序列比对及ADI蛋白三维结构同源建模,采用PyMOL软件理性预测和分析其活性中心及附近保守区域氨基酸位点对蛋白功能的影响,选择了6个位点D78E、L223I、P230I、S245D、A275N、R400M分别在M314的基础上进行定点突变,最终获得优势突变株M04(A128T/H404R/I410L/S245D). 通过对突变株的酶学性质以及动力学参数分析发现：生理pH值下,突变株M173的酶比活（12.32 U/mg）在M314（9.02 U/mg）的基础上提升3659%,Kcat/Km提高5236%;而突变株M04的最适pH由6.5升高至7.0,更接近体内生理pH,其比酶活（14.66 U/mg）较M314提升62.53 %,Kcat/Km提高了37.12%. 综上结果,本研究结合两种分子改造方法成功地对该ADI在生理pH条件下的酶活和酶学性质进行了改良,并为蛋白质的分子改造策略提供了理论基础和实验依据.     

Myxococcus sp.V11海藻糖合酶TreS Ⅱ分子改造

来源于黏细菌Myxococcus sp. V11的海藻糖合酶(trehalose synthase,EC 2. 4. 1. 245) TreS Ⅱ可通过转糖苷作用将麦芽糖转化成为海藻糖,在酶法生产海藻糖上显示出一定的应用潜力,但TreS Ⅱ对热敏感,在60℃保温3h,酶活性丧失,限制了其应用范围。目的:拟探索TreS Ⅱ影响热稳定性的氨基酸残基构成,通过对可能的氨基酸位点进行定点突变,以期获得耐热性的突变子,扩大TreS Ⅱ应用范围。方法:通过PCR介导的方法对TreS Ⅱ可能影响到热稳定性的氨基酸Q3、A283、W374、R449和Y537进行定点突变,以野生型重组酶为对照,比较突变型与野生型的最适反应温度和最适反应pH,通过测定不同温度下保存不同时间后的残留酶活,检测突变子的耐热效果。结果:研究表明突变子Q3D、A283R、W374D、R449Q和Y537H的比酶活与野生型无显著差异,且最适pH和最适反应温度也未发生改变; A283R、Y537H在60℃条件下,3h后活性剩余68%; Q3D、W374D、R449Q在温度60℃时,3h后活性剩余35%。结论:TreS Ⅱ分子结构中与金属离子结合的几个氨基酸残基的改变对蛋白质分子的耐热性具有显著影响。     

Myxococcus sp.V11海藻糖合酶TreS II分子改造 *

来源于黏细菌Myxococcus sp.V11的海藻糖合酶(trehalose synthase, EC 2.4.1.245)TreS II可通过转糖苷作用将麦芽糖转化成为海藻糖,在酶法生产海藻糖上显示出一定的应用潜力,但TreS II对热敏感,在60℃保温3h,酶活性丧失,限制了其应用范围.目的:拟探索TreS II影响热稳定性的氨基酸残基构成,通过对可能的氨基酸位点进行定点突变,以期获得耐热性的突变子,扩大TreS II应用范围.方法: 通过PCR介导的方法对TreS II可能影响到热稳定性的氨基酸Q3,A283,W374,R449和Y537进行定点突变,以野生型重组酶为对照,比较突变型与野生型的最适反应温度和最适反应pH,通过测定不同温度下保存不同时间后的残留酶活,检测突变子的耐热效果.结果: 研究表明突变子Q3D,A283R,W374D,R449Q和Y537H的比酶活与野生型无显著差异,且最适pH 和最适反应温度也未发生改变;A283R,Y537H在60℃条件下,3h后活性剩余68%;Q3D,W374D,R449Q在温度60℃时,3h后活性剩余35%.结论: TreS II分子结构中与金属离子结合的几个氨基酸残基的改变对蛋白质分子的耐热性具有显著影响.     

亚热带山区土壤未培养微生物L-赖氨酸脱羧酶Ldc1E中关键氨基酸残基的功能鉴定

本研究旨在探讨L-赖氨酸脱羧酶Ldc1E关键氨基酸在底物识别和催化过程中的作用;通过生物信息学方法选择突变位点,并利用直接定点突变技术,完成了6个关键氨基酸残基突变和功能鉴定研究。突变酶D692N最适温度和pH值分别为40℃和6.5。突变酶D692N比野生型Ldc1E对高温具有更强的耐受性,在40℃～55℃温浴1 h后剩余酶活力达到35%以上,在60℃温浴1 h后仍然保留20%的酶活力;而野生型酶Ldc1E在50℃以上温浴1 h后几乎失活。此外,50 mmol/L DMSO、5 mmol/L Al~(3+)和Ca~(2+)对突变酶的酶活力有激活作用,而Al3+对野生型酶Ldc1E具有明显抑制作用。突变酶D692N的分子动力学常数K_m升高了1.78倍,k_(cat)下降了20.2倍。突变酶S221A、H245A、D330A、H366A、F607Y经检测酶催化活性丧失。研究结果表明氨基酸残基位点D692对酶与底物的结合具有重要影响;而S221、H245、D330、H366、F607是Ldc1E酶活性能够体现的关键氨基酸位点,不可替换。本研究为探究L-赖氨酸脱羧酶的结构与功能关系提供理论参考。     

枯草杆菌蛋白酶E基因多位点定点突变库的构建及其筛选

利用化学合成的15个寡聚核苷酸片段作为诱变引物,同时对枯草杆菌蛋白酶E(Subtilisin E或Apr E)基因进行体外突变,获得了合全部突变位点各种随机组合突变的突变库,通过点杂交法和DNA序列分析肯定了该突变库的可靠性.从突变库中选择一单点突变(Met222Ala)和3点突变(Asn76Asp/Asn109Ser/Ile205Cys)的基因进行克隆、表达和产物的酶学性质研究,发现其抗氧化性和热稳定性分别比野生型的有显著提高,与文献报道的一致.表明了该突变库在枯草杆菌蛋白酶工程研究中的应用价值.     

N13D、S40E点突变提高木聚糖酶XYNB的热稳定性

对来源于Streptomyces olivaceoviridis的高比活木聚糖酶XYNB进行同源建模和序列比较,设计了N13D、S40E的定点突变,以期改善中温酶XYNB的热稳定性。突变酶N13D、S40E分别在毕赤酵母中表达,经纯化后与野生型酶XYNB(同样经毕赤酵母表达后纯化)进行酶学性质比较,结果表明,突变酶N13D和S40E在70℃处理5min,热稳定性比XYNB分别提高了24.76%和14.46%;突变酶N13D的比活性比XYNB提高了22%。在其他性质方面突变酶N13D、S40E与野生型酶XYNB基本相似。通过对木聚糖酶XYNB的定点突变,提高了该酶的热稳定性,并为结构与功能的进一步研究提供了材料。     

Selection with two alleles and complete dominance

For a plant selection model with frequency-independent viabilities, fertilities and selfing rates, it is shown that apart from global fixation, for certain parameter combinations a protected polymorphism and facultative fixation (either allele may become fixed according to initial frequencies) may both occur. Facultative fixation requires different selling rates for the dominant and recessive type. Protection of the polymorphism requires resource allocation for male and female function. In this connection the problem of purely genetically caused population extinction is discussed.
For general frequency dependence and regular segregation, the chances for establishment of a completely recessive gene are compared to those of a completely dominant gene. It is proven that the process of establishment of the recessive gene, despite a fitness advantage, may be considerably endangered by drift effects if random mating prevails. The recessive gene may reach the same effectivity in establishment as a dominant gene, only if the recessive homozygote mates exclusively with its own type during the period of establishment.     

杆状病毒出芽病毒粒子膜融合蛋白的研究进展

杆状病毒是一类感染节肢动物的病原微生物,其基因组为双链环状DNA,大小为80～180kb.     

Inception of the Modern Public Health System in China and Perspectives for Effective Control of Emerging Infectious Diseases: In Commemoration of the 140th Anniversary of the Birth of the Plague Fighter Dr. Wu Lien-Teh

In this article, we systematically review Dr. Wu Lien-Teh's academic achievements and outstanding contributions in the prevention and control of the plague epidemic in northeast China and introduce the development of the earliest public health epidemic prevention system in China in order to commemorate the 140th anniversary of Dr. Wu Lien-Teh's birth. We hope that this article will provide insights into the effective prevention and control of emerging infectious diseases as well as the current worldwide pandemic of COVID-19, facilitating the improvement and development of public health systems in China and around the globe.