杂交酶及其相关技术进展

根据杂交酶研究目的以及构建杂交酶方法,文中总结近年来杂交酶研究的成果,将杂交酶的应用分为以下几个主要的方面：改变酶的非催化特性;创造新活性的酶;研究蛋白质的结构和功能的关系等。还介绍了ＤＮＡ序列改组、表达克隆、分子筛选、人造细胞样区室筛选基因等技术的进展以及这些技术在构建杂交酶方面的应用。     

酶技术发展与酶定向进化

在分子水平改良酶的结构和功能是对工业微生物菌种传统诱变育种的发展和扬弃。采用ＤＮＡ改组,酶定向进化,分子孵化技术改良产酶编码基因可大大提高产酶基因在宿主中的表达,从而提高酶的活力,增加酶的稳定性并产生其它附加功能。本文除了分析酶学研究和应用的一些最新观点和实施技术,还对当前酶制品的国际市场,传统酶与特殊酶的市场份额等作了介绍。     

生米卡链霉菌丙酰化酶基因定位及其核苷酸序列测定

我们已往的工作已经确定在重组质粒ｐＩＪＭ９中,生米卡链霉菌来源的４．１６ｋｂ插入ＤＮＡ片段带有丙酰化酶基因,为了进一步确定该基因在４．１６ｋｂ插入片段中的位置,我们以ＢａｍＨＩ对ｐＩＪＭ９进行酶切,在此基础上进行缺失重组亚克隆,在所获得的转化子中,Ｎｏ．５转化子含重组质粒ｐＩＪＭ９５,分子量为５．０ｋｂ,插入ＤＮＡ片段为０．５３ｋｂ,以Ｎｏ．５转化子对螺旋霉素进行生物转化实验,其转化产物经薄层层析     

通过DNA改组技术获得高活性β-葡萄糖苷酸酶

β 葡萄糖苷酸酶是在植物转基因中广泛应用的报告基因 .以质粒pBI12 1中的GUS基因为基础 ,利用DNA改组方法 ,经DNaseⅠ降解 ,PrimerlessPCR ,PrimerPCR对GUS基因进行了突变和改组 ,然后将改组的GUS基因连接到原核表达载体pG2 5 1中 ,构建了库容为 10 8的突变体库 .经过活性的筛选 ,得到活性提高的克隆 ,再以此为基础 ,经过新的改组、筛选得到活性大幅度提高的克隆GUS2 4 .基因测序显示 ,GUS2 4与GUS基因之间的同源性为 99 7% ,共有 6个核苷酸位点发生了改变 ,分别是 :379位的A突变为G ,396位的T突变为C ,711位的G突变为A ,95 8位T突变为C ,990位的T突变为C ,1649位的A突变为G .核苷酸序列推导的氨基酸序列显示 ,3个氨基酸发生了突变 ,12 7位的Ser突变为Gly ,32 0位的Trp突变为Arg ,5 5 0位的Asn突变为Ser.X gluc染色检测和荧光测活结果显示GUS2 4基因表达的 β 葡萄糖苷酸酶基较GUS基因表达产物活性提高 3倍     

改进酶稳定性的定向进化技术

酶作为一种生物催化剂,以其独特的优良特性,在绿色化学和清洁生产中得到了广泛的应用。随着酶定向进化技术的建立和发展,通过定向进化改进酶稳定性的研究越来越多。详细综述了各种定向进化方法的特点及在提高酶稳定性方面的应用,并从结构和功能的角度进一步解释了相关机理。     

蛋白质定向进化技术的研究进展

蛋白质定向进化技术是蛋白质分子改造的一个重要策略.重点介绍了易错PCR、DNA改组等对编码蛋白质的基因进行随机突变和重组的技术,以及构建突变体库和高通量筛选的方法,并探讨了定向进化技术在蛋白质工程中的应用及前景.     

电镜技术在核酸分子杂交研究中的应用

电子显微镜是目前唯一能直接看到DNA或RNA分子的工具,而电泳、同位素标记等技术只能间接地测定这些分子,电镜就是以它这种得天独厚的优点在核酸分子研究中崭露头角。基因的准确定位,核酸复制模型的完善,真核基因DNA倒转重复序列“十字架”结构的观 察及内含子的二发现等等,近四十年来,核酸分子杂交技术取得如此可喜的成绩,电镜所作的贡献是不能低估的。     

一种改进的DNA限制酶谱分析法——末端杂交分析法

本文介绍了末端杂交分析法,并就其优缺点与其他酶谱分析方法进行了比较。     

DNA芯片制作原理及其杂交信号检测方法

文章讨论了DNA芯片的制作原理和杂交信号的检测方法。依其结构,DNA芯片可分为两种形式,DNA阵列和寡核苷酸微芯片。DNA芯片的制作方法主要有光导原位合成法和自动化点样法。DNA芯片与标记的探针或DNA样品杂交,并通过探测杂交信号谱型来实现DNA序列或基因表达的分析。适应于DNA芯片的发展,同时出现了许多新型的杂交信号检测方法。主要有激光荧光扫描显微镜、激光扫描共焦显微镜、结合使用CCD相机的荧光显微镜、光纤生物传感器、化学发生法、光激发磷光物质存储屏法、光散射法等。     

线粒体DNA修复系统相关酶的研究进展

线粒体DNA（mtDNA）编码线粒体电子传递系统的亚单位以及构建翻译机器所需的各种rRAN和tRNA。mtDNA编码的每一个亚单位都是线粒体完成正常的氧化磷酸化过程所必需的,因此,线粒体DNA的完整性对于生物体的生存十分重要。长期以来,人们一直认为线粒体中不存在DNA的修复。近年来在线粒体提取物中却检测到了一定数量的修复因子,提示线粒体中存在DNA的修复。主要对线粒体修复系统中相关酶的研究进展进行综述。Abstract: Mitochondrial DNA（mtDNA） encodes subunits of the mitochondrial electron transport system and the rRNAs and tRNAs required for constructing the mitochondrial tranlational machinery.Each subunit encoded by mtDNA is essential for normal oxidative phosphorylation.Thus,integrity of the mtDNA is crucial for the survival of organisms.It has long been held that there is no DNA repair in mitochondria.But in recent years,a number of repair factors have been found in mitochondrial extracts,suggesting the presence of DNA repair in mitochondria.This review summarized recent progress of enzyme in mitochondrial DNA repair processes.     

酶的定向进化研究及其在工业生物催化中的应用

综合概括了各种蛋白质改造与微生物代谢途径改造的非理性定向进化技术的原理、特点,介绍了这些技术在高性能工业生物催化剂改造中的应用。     

饲料用酶制剂的研究进展与趋势

饲料用酶目前已成为世界工业酶产业中增长速度最快、势头最强劲的一部分。畜牧业开发应用饲料用酶制剂有着重大意义:可缓解饲料资源短缺、人畜争粮的局面,有利于保障粮食安全;提供更为安全、优质的动物产品,有利于保障食品安全;减轻环境污染,保障养殖业的可持续发展。饲料用酶的应用效果已在世界范围内得到公认,但酶的使用量还较低,其主要原因在于饲料用酶的性质难以满足饲料工业的要求,以及饲料用酶表达量低,生产成本较高。因此,目前的研发趋势主要体现在:1)饲料用酶基因资源的高通量筛选技术,尤其是特殊环境微生物和未培养微生物中的基因资源;2)酶蛋白的分子改良技术,利用蛋白质工程技术定向改良,创造具有优良特性的酶蛋白质分子,进一步提高饲料用酶的应用性能;3)饲料用酶高效表达和生产技术;4)饲料用酶的应用效果快速评估技术和配套应用技术体系。     

DNA重排及体外分子进化

ＤＮＡ重排是目前为止最简便、最有效的体外定向进化技术,可以对单一基因、质粒、代谢途径、部分甚至整个基因组进行改造。本综述了ＤＮＡ重排的基本原理、特点、与其它体外进化技术的不同,着重介绍了其在体外分子进化上的广泛应用,并对应用前景进行了展望。     

靛蓝生物合成酶的研究进展

靛蓝色素是人类所知最古老的色素之一,广泛用于食品、医药和印染工业。靛蓝最初由植物中提取获得,作为一种色泽艳丽、无毒无害、能够生物降解的环保型染料,深受青睐。生物合成靛蓝因其绿色、高效、节约土地、安全稳定等优点,作为取代目前植物提取及化学合成的主流途径,受到广泛关注。在过去的几十年中,许多天然酶和工程酶已筛选用于合成靛蓝。本文概述了能够催化靛蓝生物合成的酶及相关应用,并探讨了当前存在的问题和未来研究方向,为推进基于生物合成的靛蓝工业化生产奠定基础。     

厌氧真菌纤维降解酶及其应用潜力的研究进展

反刍动物的瘤胃是已知的纤维降解能力最强的天然发酵罐,其发酵粗纤维的能力很大程度上依赖于其中栖息的各类微生物的功能。厌氧真菌作为瘤胃内的一类低丰度菌群,最先定殖到宿主动物摄入的纤维质饲料上,并通过分泌大量高效的碳水化合物活性酶降解粗纤维。然而,由于缺乏足够的基因组信息和有效的厌氧真菌遗传操作系统,目前国内外对厌氧真菌分泌的纤维降解酶及其降解机制的研究进展有限。本文对厌氧真菌的分类及已发表的基因组信息进行概述,介绍了各类纤维降解酶及纤维小体的组成结构和催化机制特点,并对纤维降解酶在生物质能、饲料处理、纺织造纸及食品加工等方面的应用进行总结。研究厌氧真菌纤维降解酶的作用特性,将有助于完善其在瘤胃环境中有效竞争资源并降解粗纤维的知识体系,也将进一步了解其生物技术应用潜力,为工业生产中应用酶制剂提供新思路。     

Genome-wide patterns of expression in Drosophila pure species and hybrid males

One of the most fundamental questions for understanding the origin of species is why genes that function to cause fertility in a pure-species genetic background fail to produce fertility in a hybrid genetic background. A related question is why the sex that is most often sterile or inviable in hybrids is the heterogametic (usually male) sex. In this survey, we have examined the extent and nature of differences in gene expression between fertile adult males of two Drosophila species and sterile hybrid males produced from crosses between these species. Using oligonucleotide microarrays and real-time quantitative polymerase chain reaction, we have identified and confirmed that differences in gene expression exist between pure species and hybrid males, and many of these differences are quantitative rather than qualitative. Furthermore, genes that are expressed primarily or exclusively in males, including several involved in spermatogenesis, are disproportionately misexpressed in hybrids, suggesting a possible genetic cause for their sterility.     

昆虫病原线虫资源概况和分类技术进展

昆虫病原线虫是具有重要潜在应用价值的害虫生物防治资源,主要包括斯氏线虫科（Steinernematidae）的斯氏线虫属Steinernema与新斯氏线虫属Neosteinernema线虫和异小杆线虫科（Heterorhabditidae）的异小杆线虫属Heterorhabditis线虫。近10年来,分子生物学方法与传统的形态学方法相结合应用到线虫的鉴定与分类,昆虫病原线虫的分类进入稳定与发展时期,越来越多的新种或品系被发现及应用于生物防治。目前已描述的昆虫病原线虫种类达65种,其中斯氏线虫属52种,新斯氏线虫属1种,异小杆线虫属12种。本文整理列出了迄今报道的昆虫病原线虫种类及其来源,并综述了昆虫病原线虫分类现状以及鉴定与分类方法上的研究进展,重点阐述了分子生物学技术在昆虫病原线虫鉴定与分类的应用状况。     

DNA克隆和组装技术研究进展

DNA克隆和组装技术是重要的分子生物学工具。近年来,随着合成生物学的飞速发展,对大片段DNA元件的快速有效组装就显得尤为关键。同时,各种DNA克隆和组装技术也竞相发展起来。通过对基于非典型酶切连接、PCR、同源重组、单链退火拼接等原理发展起来的各种DNA克隆和组装技术进行综述,为合成生物学的进一步发展提供有效的操作工具。     

Biased clique shuffling reveals stabilizing mutations in cellulase Cel7A

Renewable fuels produced from biomass‐derived sugars are receiving increasing attention. Lignocellulose‐degrading enzymes derived from fungi are attractive for saccharification of biomass because they can be produced at higher titers and at significantly less cost than those produced by bacteria or archaea. However, their properties can be suboptimal; for example, they are subject to product inhibition and are sensitive to small changes in pH. Furthermore, increased thermostability would be advantageous for saccharification as increased temperature may reduce the opportunity for microbial contamination. We have developed a mutagenesis platform to improve these properties and applied it to increase the operating temperature and thermostability of the fungal glycosyl hydrolase Cel7A. Secretion of Cel7A at titers of 26 mg/L with limited hyperglycosylation was achieved using a Saccharomyces cerevisiae strain with upregulated protein disulfide isomerase, an engineered α‐factor prepro leader, and deletion of a plasma membrane ATPase. Using biased clique shuffling (BCS) of 11 Cel7A genes, we generated a small library (469) rich in activity (86% of the chimeras were active) and identified 51 chimeras with improved thermostability, many of which contained mutations in the loop networks that extend over the enzyme's active site. This BCS library was far superior as a source of active and stable chimeras compared to an equimolar library prepared from the same 11 genes. Biotechnol. Bioeng. 2012; 109: 2710–2719. © 2012 Wiley Periodicals, Inc.     

工业属性普鲁兰酶的开发及其催化性能改善的研究进展

摘要：普鲁兰酶是能够水解支链淀粉α-1,6-糖苷键的脱支酶,主要应用于食品加工工业,但目前能够满足工业过程要求的普鲁兰酶仍较为有限。利用现代生物技术的新型普鲁兰酶产生菌种的选育、普鲁兰酶的异源表达、基于蛋白结构特征的酶分子改造为具有工业属性普鲁兰酶的开发提供了新的手段。此外,通过底物修饰和固定化也能在一定程度上改善普鲁兰酶的催化特性与功能。主要综述了普鲁兰酶的发现、表达与改造及性能改善方法等方面的研究进展。