过量表达NADH氧化酶加速光滑球拟酵母合成丙酮酸

[目的]进一步提高光滑球拟酵母(Torulopsis glabrata)发酵生产丙酮酸的生产强度.[方法]将来源于乳酸乳球菌(Lactococcus lactis)中编码形成水的NADH氧化酶noxE基因过量表达于丙酮酸工业生产菌株T. glabrata CCTCC M202019中,获得了一株NADH氧化酶活性为34.8 U/mg蛋白的重组菌T. glabrata-PDnoxE.[结果]与出发菌株T. glabrata CCTCC M202019相比,细胞浓度、葡萄糖消耗速率和丙酮酸生产强度分别提高了168%、44.9%和12%,发酵进行到36 h葡萄糖消耗完毕.补加50 g/L葡萄糖继续发酵20 h,则使丙酮酸浓度提高到67.2 g/L.葡萄糖消耗速度和丙酮酸生产强度增加的原因在于形成水的NADH氧化酶过量表达,导致NADH和ATP含量分别降低了18.1%和15.8%.而NAD<' 增加了11.1%.[结论]增加细胞内NAD<' 含量能有效地提高酵母细胞葡萄糖的代谢速度及目标代谢产物的生产强度.     

植物中的磷脂酶D

介绍了植物磷脂酶D(PLD)的生化性质、克隆、基因组结构、氨基酸序列结构、活性调控、信号转导和细胞生理功能的研究进展.     

丙酮酸高产菌株的选育及中试研究

对T.glabrata WSH-IP12进行EMS诱变,挑选以NH4Cl为唯一氮源的平板上透明圈较大的菌株,经初筛和复筛后,发现T.glabrata WSH-IP303生产丙酮酸的能力强且稳定。以NH4Cl为唯一氮源摇瓶培养48h,其丙酮酸产量（35．1g/L）比出发菌株（21．4g/L)提高了64％。采用该菌株在300L罐上进行了4批发酵试验,丙酮酸产量最高可达58．4g/L,对葡萄糖产率0．562g/g。     

光滑球拟酵母生产2,3-丁二酮的系统代谢工程策略

【目的】调控丙酮酸工业生产菌株光滑球拟酵母(Torulopsis glabrata)CCTCC M202019碳代谢流分布促进2,3-丁二酮积累。【方法】过量表达来源于枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)的乙酰乳酸合成酶(ALS);在此基础上,借助T.glabrata全基因组规模代谢网络模型(GSMM)iNX804解析敲除基因ILV5的必要性;敲除基因BDH以阻断2,3-丁二酮的降解。【结果】过量表达ALS将ALS活性提高了4.6倍,发酵液中2,3-丁二酮浓度从0.01 g/L提高至0.57 g/L。敲除基因ILV5使2,3-丁二酮浓度提高28.1%。敲除基因BDH导致丁二酮还原酶和丁二醇脱氢酶活性分别降低74.4%、76.1%,同时2,3-丁二酮进一步代谢产物3-羟基丁酮和2,3-丁二醇浓度则分别降低52.2%和71.4%,2,3-丁二酮浓度为0.95 g/L。【结论】基于GSMM的系统代谢工程策略能够将碳代谢流从丙酮酸节点导向2,3-丁二酮,实现2,3-丁二酮的有效积累。     

基因组规模代谢网络模型的约束算法及其应用

工业微生物是微生物制造的核心,而微生物制造过程中微生物的生产性能是提高微生物制造过程效率的关键。结合基于约束条件的优化算法的基因组规模代谢网络模型是全局规模上认识、调控和优化工业微生物生理功能的重要平台。本文在简述基因组规模代谢网络模型构建的基础上,详细介绍了基于约束条件的优化算法的原理、分类和应用实例,为提高微生物制造过程效率奠定了坚实的基础。     

异源表达NADH选择性氧化酶提高光滑球拟酵母酵解速率及丙酮酸生产强度

摘要：【目的】为进一步提高光滑球拟酵母(Torulopsis glabrata)葡萄糖代谢速率及丙酮酸生产强度。【方法】将源于荚膜胞浆菌(Histoplasma capsulatum)的编码选择性氧化酶的AOX1基因过量表达于T. glabrata中,获得了一株线粒体内NADH氧化途径发生改变且胞内总NADH 氧化酶活性提高1.8倍的重组菌株AOX。【结果】与出发菌株CON比较,细胞浓度以及发酵周期降低了20.3%和10.7%,而平均比葡萄糖消耗速率和丙酮酸合成速率分别提高了34.7%和54.1%。其原因     

基因及其表达调控中遗传密码选择的偏爱性

遗传密码在基因及其表达调控中具有明显的选择性.在低等生物及细胞器基因组中,同义密码优先选择A、T;在高等生物的核基因组中,同义密码首先考虑C、G;编码基因的邻近序列对基因转录调控影响很大.环境因素与遗传密码的选择有关.     

PML与基因组稳定性

基因组稳定性同肿瘤的发生、发展密切相关,维护基因组稳定性对于细胞行使正常的生理功能是至关重要的.早幼粒细胞白血病蛋白PML(promyelocytic leukemia)主要借助分子中RBCC结构,同近50种有重要功能的蛋白相互作用而形成PML-NBs(PML nuclear bodies).PML-NBs是与核基质结合的、动态的、亚核多蛋白复合物,它作为区室化核结构(compartmentalized nuclear architecture)——染色质间区室(interchromatin compartment)的功能单位,满足了真核基因高层次表达调控模式的时空要求.最新的研究证明：PML是基因组稳定性“守门人”——p53分子的搭档分子,同样在基因组稳定性调控中发挥着重要的功能作用.它协同p53参与了DNA损伤反应所诱发的细胞凋亡,还可组织多种DNA修复分子参与DNA损伤修复,在DNA损伤反应中具有重要作用;此外,PML还通过调控aurora A的活性参与中心体复制检查点调控,借助调控survivin的表达参与有丝分裂纺锤体组装检查点调控,在染色体复制和细胞分裂中均显示了重要的调控作用.而当PML表达缺失或不足时则与多种肿瘤的发生、发展相关联,因此PML分子在维护基因组稳定性中具有重要功能作用,本文仅就相关的最新研究进展予以概述     

利用CRISPR/Cas9系统靶向敲除Jurkat T细胞Kcna3及其功能研究

为探究如何利用CRISPR/Cas9系统靶向敲除Jurkat T细胞Kv1.3通道编码基因Kcna3,以期阐明Jurkat T细胞中Kv1.3通道介导的病理生理功能,本研究设计Kcna3第一个外显子sgRNA,将构建的pX458-sgRNA重组质粒经电穿孔方式转染Jurkat T细胞,联合使用T7EN1酶切、基因组PCR产物和TA克隆测序、Western Blot检测以及电生理、钙成像和ELISA等功能检测技术鉴定Jurkat T细胞中Kcna3敲除效果.测序结果显示,靶向Kcna3基因CRISPR/Cas9重组质粒pX458-sgRNA建立成功,设计的sgRNA2可高效切割基因组DNA. Western Blot未检测出Kv1.3蛋白表达,基因组PCR产物及TA克隆测序显示发生Indel突变.全细胞膜片钳实验结果表明, Kcna3敲除成功的Jurkat T细胞未记录到Kv1.3通道电流,钙成像技术显示Kcna3敲除Jurkat T细胞内自由Ca2+浓度上升的幅度显著低于野生型Jurkat T细胞. ELISA实验结果显示,与野生型Jurkat T细胞相比, Kcna3敲除Jurkat T细胞IL-2水平显著下降(P0.001).本研究成功利用CRISPR/Cas9系统靶向敲除Jurkat T细胞Kcna3,有力证明Kv1.3介导了Jurkat T细胞的免疫炎症反应,为深入研究Kv1.3通道的病理生理功能提供了新的细胞模型.     

高产赖氨酸菌的选育与应用

赖氨酸是人体和哺乳动物的必需氨基酸,必须从食物中补充。赖氨酸具有重要的营养生理功能,在医药、食品和饲料工业中应用广泛。本文综述赖氨酸的生理功能、应用与生产、赖氨酸在细菌中的生物合成与调控、高产赖氨酸生产菌株的育种方法及应用。目前高产L-赖氨酸的菌株选育技术主要包括诱变技术、基因重组和基因敲除技术等。改良现有菌种和发掘、筛选新的菌种,利用微生物发酵法大量生产L-赖氨酸,具有广阔的市场前景。     

提高光滑球拟酵母乙酰辅酶A水平促进a-酮戊二酸合成

【目的】为了了解光滑球拟酵母中乙酰辅酶A含量对其碳代谢及其通量的影响。【方法】将来源于酿酒酵母中编码乙酰辅酶A合成酶ACS2基因过量表达于发酵法生产丙酮酸的生产菌株Torulopsis glabrata中,获得了一株乙酰辅酶A合成酶活性提高9.2倍(1.20 U/mg protein)的重组菌T. glabrata ACS2-1。【结果】与出发菌株WSH-IP303相比,重组菌T. glabrata ACS2-1：(1)能以乙酸为唯一碳源在胞内积累0.94 mmol/(L·g DCW)的乙酰辅酶A;(2)以葡萄糖为唯一碳源时胞内乙酰辅酶A浓度、a-酮戊二酸产量和Ca-KG/Cpyr是出发菌株WSH-IP303 的3.22、2.05和2.52倍;(3)在葡萄糖培养基中添加4 g/L乙酸,使乙酰辅酶A浓度、a-酮戊二酸产量和Ca-KG/Cpyr是出发菌株WSH-IP303的4.55、2.47和3.75倍,a-酮戊二酸浓度达到17.8 g/L。【结论】这一结果表明,改变细胞内关键辅因子的浓度能使碳代谢流的流向与通量发生改变,从积累丙酮酸转向过量积累a-酮戊二酸。     

R环形成的调控机制及其生物学意义

R环(R-loop)是由一条DNA:RNA杂交链和一条被置换出的单链DNA组成的三链核酸结构,通常在转录过程中形成。R环在基因调控、端粒稳定、DNA复制以及组蛋白修饰等方面都发挥着重要作用。越来越多的研究表明,它们还是复制压力的重要来源,过多的R环累积会造成DNA损伤以及基因组不稳定。此外,R环与许多人类疾病包括神经紊乱、癌症和自身免疫疾病等有关。鉴于R环的重要生理功能及其与疾病的潜在关系,该文重点总结了R环的形成机制、生理功能及R环在基因转录调控和基因组不稳定性中的作用,并讨论了R环调控异常与疾病之间的关系。     

内源性代谢分子——亮氨酸调节机体生理功能北大核心CSCD

亮氨酸是机体必需的小分子代谢物,其作为信号分子广泛参与了对机体多种生理功能的维持和调控。亮氨酸可参与机体对三大营养物质(蛋白质、糖、脂)代谢的调控,还与机体多种内分泌激素的分泌密切相关。此外,亮氨酸还能被机体的代谢中枢下丘脑所感应,并参与对外周的糖脂能量稳态的调控。鉴于营养相关慢性疾病的发病率不断攀升,对亮氨酸这一重要内源性分子的生理功能进行进一步探索将提供重要的指导意义。     

木本植物营养贮藏蛋白质研究进展

本文根据最新的国内外研究资料对木本植物营养贮藏蛋白质的分类、定位、生化特性和生理功能等方面进行了全面的综述;着重论述了林木营养贮藏蛋白质的合成、转移、降解机理及基因表达与调控等方面的最新研究进展;对有待进一步研究的领域也进行了分析和讨论。     

植物复杂基因组与泛基因组研究现状与展望

基因组是指一个生物体内遗传物质的总和,是生物学研究的关键之一.自2000年拟南芥基因组被测序发表以来,已有超过800个植物基因组相继被破解,极大促进了植物分子生物学、遗传学等领域的发展.即便如此,植物基因组学研究仍然面临一系列挑战,包括高杂合、高重复度、高倍性等复杂基因组的组装和泛基因组的构建等.本文从植物基因组学的发展概况、基因组测序技术、组装算法等三个方面,全面展示了植物基因组的快速发展.其中,介绍了简单基因组装和复杂基因组装的相关策略,总结了“端粒到端粒”(telomere-to-telomere或称T2T)的组装和泛基因组构建方法以及其重要性.最后,对未来植物基因组的发展进行了展望,认为随着技术的不断进步,基因组解析技术和方法将会更加完善,为植物基因组的深入研究提供更多支持.本文为植物T2T、复杂基因组组装和泛基因组的构建方法研究提供了参考依据.     

小菜蛾线粒体复合物Ⅲ铁硫蛋白基因5'上游调控区域的克隆及序列分析

利用Tail-PCR技术克隆了小菜蛾线粒体复合物Ⅲ铁硫蛋白亚基的基因组DNA序列,全长5 013 bp,GenBank 登录号为HM210791.研究表明,该基因具有3个内含子,大小分别为96 bp、577 bp和549 bp,且其内含子两端具有典型的GT-AG结构.生物信息学分析表明,该基因5'上游调控区域不仅包括TATA-box等启动子核心序列,而且含有BR-C Z4、Hb、Dfd、CF2-Ⅱ和HSF等转录因子结合位点.进一步鉴定了该基因的转录起始位点、启动子序列和CPG岛区域.为小菜蛾线粒体复合物Ⅲ铁硫蛋白亚基的转录调控机制和具体的生理功能研究提供一定基础.     

串联重复序列在琴叶拟南芥基因组中的特征探究

串联重复序列广泛存在于真核生物的基因组中,它通过影响染色质的空间结构及基因表达从而影响生物的遗传与进化.本研究以琴叶拟南芥(Arabidopsis lyrata)基因组为材料,分析了1～50 bp重复单元的串联重复序列特征.研究发现串联重复序列在基因的5'UTR和启动子区域密度最高(8757 bp/Mb,8430 bp/Mb),而编码区CDS的密度最低(2406 bp/Mb).基因组中重复模体最高的为单核苷酸重复的T/A碱基,5'UTR中包含大量的二核苷酸重复模体,而在CDS中主要是三核酸重复模体.串联重复序列特征在琴叶拟南芥基因组不同区域的差别,显示其与基因表达和调控功能相适应.本研究深入探讨了串联重复序列在植物基因组中的特征及作用,为重复序列调控基因表达及植物基因组进化提供借鉴.     

植物HY5蛋白结构与功能的研究进展

HY5（LONG HYPOCOTYL 5）为光形态建成的正调控因子,是光调控植物发育的分子开关。在光诱导的基因表达中,HY5调控着植物基因组中上千基因的表达,它既可以单独调控相关基因的表达,也可以与其他调控因子一起共同调控相关基因的表达。HY5蛋白除了在光形态建成中起作用外,还在植物激素的信号传递过程中起着极其重要的作用,它整合了光信号传递和植物激素的信号传递。本综述简要介绍HY5蛋白的结构、生理功能及其分子机制等方面有关的进展。     

萝卜磷脂氢谷胱甘肽过氧化物酶基因结构及其调控序列分析

磷脂氢谷胱甘肽过氧化物酶 (PHGPx) 是谷胱甘肽过氧化物酶 (GPx) 家族的重要一员,是目前已知能直接保护生物膜免受过氧化损伤的唯一酶类 . 此前的研究表明,萝卜磷脂氢谷胱甘肽过氧化物酶基因 (RsPHGPx) 编码一个有生理功能的过氧化物酶 , 并且 RsPHGPx 基因的表达可能受发育和环境胁迫信号的复杂调控 . 要深入了解该基因的表达调控机制首先必须阐明 RsPHGPx 基因的结构及其上游调控序列 . DNA 印迹表明萝卜 RsPHGPx 基因以单拷贝的形式存在于基因组中 . 以基因组 DNA 为模板,通过常规 PCR 与染色体步行相结合的方法克隆到了一段 3.3 kb 长的 RsPHGPx 基因组序列 . 分析发现,该基因由 7 个外显子和 6 个内含子组成,所有内含子的剪切位点均符合真核生物 GT-AG 规则 . 另外还发现该基因的上游基因是生物素合成酶基因;位于 RsPHGPx 基因上游的调控序列只有不足 300 bp. 这些结构特征与拟南芥 AtGPX3 基因极其相似 . 顺式作用元件的数据库搜索发现 RsPHGPx 基因的上游调控序列含有多个响应激素 ( 如 E-Box 和 W-Box) 、胁迫 ( 如转录因子 MYB 和 MYC 的结合位点 ) 和光 ( 如 Box Ⅱ和Ⅰ -Box) 信号的元件 . RNA 印迹分析表明 RsPHGPx 基因的表达受到脱落酸 (ABA) 和连续光照 ( 在黄化苗中 ) 处理的负调控,受到冷胁迫 (4℃ ) 的正调控,这暗示了预测的顺式作用元件的调控作用 . 然而,除草剂 paraquat 对该基因表达的正调控作用,暗示了某些与氧化胁迫相关的未知元件的存在 . 这些结果进一步印证了 RsPHGPx 基因的表达受发育和环境胁迫信号复杂调控的推测 . 这是迄今为止首个关于植物 PHGPx 基因结构和上游调控序列的系统报道,为今后全面认识植物 PHGPx 基因的表达调控机制奠定了必要基础 .     

木本植物营养贮藏蛋白质研究进展

本文根据最新的国内外研究资料对木本植物营养贮藏蛋白质的分类,定位,生化牧场生和生理功能等方面进行了全面的综述,着重论述了林木营养贮藏蛋白南的合成,转移,降解机理及其因表达与调控等方面的最新研究进展,对有待进一步研究的领域也进行了分析和讨论。