耐盐及苯乙酸、甲基对硫磷降解基因工程菌的构建

H1（Halomonas sp.）是一株耐高盐浓度（18% NaCl, W/V）和降解苯乙酸的菌株,pDT3质粒为pUC19插入甲基对硫磷水解酶基因（mpd基因）构建而成。采用ＨindⅢ酶切,获得含有完整mpd基因片段,克隆到广宿主质粒pKT230和pBBR1MCS2上,构建成质粒pKTMP和pBBRMP。通过三亲杂交,在辅助质粒pRK2013的帮助下,将质粒pKTMP和pBBRMP转移到Ｈ１中,得到的工程菌HpKTMP和HpBBRMP具有耐盐、降解苯乙酸和水解甲基对硫磷的功能,其中HpBBRMP水解酶活性与亲本菌株甲基对硫磷降解菌（Pseudomonas putida）DLLE4相当,而HpKTMP水解酶活性要提高1倍左右。经过传代试验,证明了工程菌的稳定性。     

甲基对硫磷水解酶基因的克隆与融合表达

利用鸟枪法从甲基对硫磷降解菌DLL-1 Peudomonas putida）中克隆了甲基对硫磷水解酶基因(mpd)片段2．5kb,并进行了测序。通过软件分析开放阅读框和启动子序列,表明该序列中最可能为甲基对硫磷水解酶结构基因的阅读框为769—1794区域。软件分析还表明该水解酶前端45个氨基酸为典型的信号肽结构。通过PCR扩增了mpd结构基因,亚克隆到表达载体pET—32a中,构建了完整的融合表达载体pET—MP。转化大肠杆菌BL21(DE3),在IPTG的诱导下2～4h甲基对硫磷水解酶表达可以达到最高水平;同时还研究了乳糖的诱导效果,2％乳糖诱导2h就可以起到很好的效果。通过PCR反应验证了mpd基因定位于DLL-E4的染色体而不是质粒上。     

对硝基苯酚降解菌P3的分离、降解特性及基因工程菌的构建

分离到一株假单胞菌 (Pseudomonassp .)P3 ,该菌能够以对硝基苯酚为唯一碳源和氮源进行生长。在有外加氮源的条件下 ,P3降解对硝基苯酚并在培养液中积累亚硝酸根。P3有比较广泛的底物适应性 ,对多种芳香族化合物都有降解能力。不同金属离子对P3降解对硝基苯酚有不同的作用。葡萄糖的存在对P3降解对硝基苯酚无明显促进作用 ,而微量酵母粉可以大大促进P3对硝基苯酚的降解。以P3为受体菌 ,通过接合转移的手段将甲基对硫磷水解酶基因mpd克隆至P3菌中 ,获得了表达甲基对硫磷水解酶活性的基因工程菌PM ,PM能够以甲基对硫磷为唯一碳源进行生长。工程菌PM具有较高的甲基对硫磷降解活性及稳定性     

甲基对硫磷彻底降解菌X4的分离、降解性及系统发育研究

从生产甲基对硫磷的山东华阳农药厂污水曝气池中,分离到一株能以甲基对硫磷及其降解中间产物对硝基苯酚为唯一碳源生长,且能够将其彻底降解为CO2和H2O的细菌X4,经鉴定,为节杆菌属(Arthrobactersp.)。用气相色谱法和分光光度法对X4的降解性能分析表明,X4在7h内对50mg/L甲基对硫磷、50mg/L对硝基苯酚的降解率为99%以上,对其它有机磷农药也有良好的降解效果,测定条件为:pH值7,温度30℃,接种量30%。并构建了系统发育树以了解其它菌株与X4之间的亲缘关系。     

甲基对硫磷水解酶的酿酒酵母表面展示及在甲基对硫磷降解中的应用

PCR扩增假单胞菌WBC-3的甲基对硫磷水解酶基因,插入表面展示质粒pYD1的多克隆位点,构建pYD1-MPH重组质粒。重组质粒转化酿酒酵母EBY100,2%半乳糖诱导甲基对硫磷水解酶表达,并利用免疫荧光检测甲基对硫磷水解酶在酿酒酵母细胞表面的表达展示。研究了表面展示甲基对硫磷水解酶的酶学性质和酵母工程菌对水体中甲基对硫磷的降解效果。结果表明成功构建具有全细胞甲基对硫磷水解酶催化活性的酵母工程菌,经2%半乳糖诱导48 h,表面展示甲基对硫磷水解酶比酶活力为18.2 U/mg细胞干重。表面展示甲基对硫磷水解酶的最适作用pH为9.5,最适作用温度为30℃,在p H4.0-10.5之间和45℃以下稳定性较好,Mn2+、Co2+、Zn2+、Ca2+、Hg2+、K+、Ni2+对表面展示甲基对硫磷水解酶活性有激活作用,Na+、Fe3+、Ag+对展示酶活力有抑制作用。工程菌在1 h内对淡水中20 mg/L的甲基对硫磷的降解率在80%以上。     

一株甲基对硫磷降解菌——米曲霉JMUPMD-2的分离与鉴定

对一株新分离的、能以甲基对硫磷为唯一磷源生长的菌株——JMUPMD-2利用形态观察和rDNA ITS序列分析对JMUPMD-2进行鉴定; 用气相色谱法检测培养过程中甲基对硫磷浓度的变化, 确定甲基对硫磷降解速率。该菌株的rDNA ITS序列与米曲霉 (Aspergillus oryzae)的同源性为99%, 菌落形态和显微形态都与米曲霉特征相符, 因此鉴定为米曲霉; 以350 μg/L甲基对硫磷为唯一磷源和350 μg/L甲基对硫磷及1 g/L K2HPO4组成的混合磷源分别培养该菌株, 200 h后的分解量分别为189 μg/L及28 μg/L。该菌株的胞内提取液具有明显的甲基对硫磷降解酶活性。     

一株甲基对硫磷降解菌-布朗克假丝酵母JMUPMD-1的分离与鉴定

对一株新分离的、能以甲基对硫磷为唯一磷源生长的菌株JMUPMD-1,利用形态特征观察和生理生化特性,及结合rDNA ITS分子序列分析对JMUPMD-1进行鉴定;采用气相色谱法检测培养过程中甲基对硫磷浓度的变化,确定甲基对硫磷降解速率。该菌株的rDNA ITS序列与布朗克假丝酵母（Candida blankii）的同源性为99％。形态特征和生理生化特性与布朗克假丝酵母相符合,因此鉴定为布朗克假丝酵母。以350μg／L甲基对硫磷为唯一磷源和350μg／L甲基对硫磷及1g／L K2HPO4组成的混合磷源培养该菌株,测得该菌株的降解率为48．6％。该菌株的胞内提取液具有明显的甲基对硫磷降解酶活性。     

甲基对硫磷降解菌假单胞菌WBC-3的筛选及其降解性能的研究

从农药污染土样中分离出的一株细菌具有彻底降解甲基对硫磷的能力。该菌经生理生化特性分析和16S rDNA序列同源性分析,鉴定为假单胞菌属,命名为Pseudomonas sp.WBC\|3。该菌在pH7～8、温度23℃～30℃范围内均生长良好,对甲基对硫磷的耐受浓度在单纯无机盐培养基中可达到800mg/L,在含有01%葡萄糖的培养基中可达到2000mg/L。该菌能够以甲基对硫磷作为唯一碳源、氮源,将其彻底降解作为生长基质,对于300mg/L甲基对硫磷的降解速度达15mg/L\5h,于22h后达到其稳定生长期。该菌对于多种有机磷农药及部分芳烃类化合物具有生化代谢能力。从该菌的细胞周质组分中纯化出的有机磷水解酶在SDSPAGE胶上显示为分子量约为33.5×103的条带。     

甲基对硫磷水解酶的重组表达及其纯化和性质研究

用PCR方法获得甲基对硫磷水解酶编码基因,构建了重组表达质粒pET29a_mpd,将其转化至Escherichia coli BL21(DE3)中,经IPTG诱导表达,得到C末端含有6个寡聚组氨酸的甲基对硫磷水解酶,用NiNTA亲和层析纯化得到具有活性的甲基对硫磷水解酶。测定了环境因素对酶活性的影响及酶动力学参数。甲基对硫磷水解酶水解甲基对硫磷时,最适pH86～8.8,最佳反应温度15℃;Mn2+、Zn2+、Cu2+可使酶活性增加15%～20%,Ca2+、Mg2+微弱地促进酶的作用,Ni2+对酶活性几乎无影响;1mmol/L EDTA·Na2+几乎不影响酶的活性,而10mmol/L EDTA·Na2+对甲基对硫磷水解酶有较强的抑制作用。甲基对硫磷水解酶水解乙基对硫磷时,最适pH86。25℃时,该酶对甲基对硫磷的米氏常数Km为（68.6 ± 5.1）μmol/L,kcat为（45 ± 6 ）S-1;对乙基对硫磷的米氏常数Km为（59.5 ± 6.0）μmol/L,kcat为（8 ± 1） S-1。Kcat/Km表明甲基对硫磷水解酶对甲基对硫磷的催化效率更高。     

同源重组法构建多功能农药降解基因工程菌研究

构建遗传稳定的多功能农药降解基因工程菌可以为农药污染的生物修复提供良好的菌种资源,然而,构建遗传稳定且不带入外源抗性的基因工程菌是一个难点。通过以受体菌的16S rDNA为同源重组指导序列、sacB基因为双交换正筛选标记构建同源重组载体,二亲结合的方法将甲基对硫磷水解酶基因（mpd）整合到呋喃丹降解菌Sphingomonas sp.CDS1染色体的16S rDNA位点,分别成功构建了含1个和2个mpd基因插入到rDNA位点且不带入外源抗性的基因工程菌株CDSmpd和CDS-2mpd。同源重组单交换的效率为3.7×10^－7～6.8×10^－7。通过PCR和Southern杂交的方法验证了同源重组事件。基因工程菌遗传稳定,能同时降解甲基对硫磷和呋喃丹。甲基对硫磷水解酶（MPH）的比活在各生长时期均高于原始出发菌株,比活最高达6.22 mu/μg。     

Investigation of the mechanism of temperature sensitivity of the electroreceptors of ampullae of lorenzini

In experiments on Black Sea skates (Raja clavata), the potential of the receptor epithelium of the ampullae of Lorenzini and spike activity of single nerve fibers connected to them were investigated during electrical and temperature stimulation. Usually the potential within the canal was between 0 and –2 mV, and the input resistance of the ampulla 250–400 k. Heating of the region of the receptor epithelium was accompanied by a negative wave of potential, an increase in input resistance, and inhibition of spike activity. With worsening of the animal's condition the transepithelial potential became positive (up to +10 mV) but the input resistance of the ampulla during stimulation with a positive current was nonlinear in some cases: a regenerative spike of positive polarity appeared in the channel. During heating, the spike response was sometimes reversed in sign. It is suggested that fluctuations of the transepithelial potential and spike responses to temperature stimulation reflect changes in the potential difference on the basal membrane of the receptor cells, which is described by a relationship of the Nernst's or Goldman's equation type.I. P. Pavlov Institute of Physiology, Academy of Sciences of the USSR, Leningrad. I. M. Sechenov, Institute of Evolutionary Physiology and Biochemistry, Academy of Sciences of the USSR, Leningrad. Pacific Institute of Oceanology, Far Eastern Scientific Center, Academy of Sciences of the USSR, Vladivostok. Translated from Neirofiziologiya, Vol. 12, No. 1, pp. 67–74, January–February, 1980.     

Principles of organization and evolution of systems of regulation of functions

Evolution of living organisms is closely connected with evolution of structure of the system of regulations and its mechanisms. The functional ground of regulations is chemical signalization. As early as in unicellular organisms there is a set of signal mechanisms providing their life activity and orientation in space and time. Subsequent evolution of ways of chemical signalization followed the way of development of delivery pathways of chemical signal and development of mechanisms of its regulation. The mechanism of chemical regulation of the signal interaction is discussed by the example of the specialized system of transduction of signal from neuron to neuron, of effect of hormone on the epithelial cell and modulation of this effect. These mechanisms are considered as the most important ways of the fine and precise adaptation of chemical signalization underlying functioning of physiological systems and organs of the living organism