北戴河海洋沉积物中L-半胱氨酸脱硫细菌的多样性及其特性

【背景】脱硫细菌对有机硫的脱硫作用在硫的生物地球化学循环以及脱硫工业中都起着重要的作用。【目的】了解海洋沉积物中可分解有机物产生硫化氢的细菌多样性。【方法】对我国北戴河海洋沉积物中可培养的L-半胱氨酸脱硫细菌进行分离与筛选,通过对其16SrRNA基因序列测定与分析,构建系统发育树,并对其脱硫、脱氮能力进行检验。【结果】从海洋沉积物中分离得到97株细菌,从以L-半胱氨酸为硫源的培养基中筛选出62株有机脱硫专一型细菌。根据脱硫细菌的形态及其特征,从中选取12株作为典型代表做进一步分析,它们分别属于芽孢杆菌属(Bacillus)、赖氨酸芽孢杆菌属(Lysinibacillus)、动性球菌属(Planococcus)和红球菌属(Rhodococcus)。结果表明,这12株细菌均可产生半胱氨酸脱巯基酶,能够将半胱氨酸分解为丙酮酸、硫化氢和氨,即同时具备脱硫与脱氮的能力。其中有5株菌脱硫能力较强,分别属于赖氨酸芽孢杆菌属、动性球菌属和芽孢杆菌属。【结论】海洋沉积物中存在着丰富的L-半胱氨酸脱硫细菌,为进一步研究海洋中硫的生物地球化学循环提供了素材。     

细菌中酶蛋白硫辛酰化途径研究进展

硫辛酸为含有两个硫原子的八碳脂肪酸,具有很强的抗氧化性,在保健食品、化妆品和药物等领域都具有良好的应用前景。细胞中硫辛酸是重要的辅因子,影响多种α-酮酸脱氢酶活性,参与能量代谢和物质代谢。模式生物大肠杆菌中酶蛋白硫辛酰化途径研究得较为清楚,包括依赖于LipB-LipA的硫辛酸从头合成途径和依赖于LplA的硫辛酸补救合成途径。但随着研究的深入,发现不同细菌中酶蛋白硫辛酰化途径具有较高的多样性,部分细菌中GcvH蛋白也参与硫辛酰化修饰过程,相关催化酶类也不尽相同。本文系统总结了硫辛酸依赖的多酶复合体、硫辛酰修饰的结构域和GcvH蛋白,以及不同细菌中酶蛋白硫辛酰化途径多样性的研究进展,旨在为进一步了解细菌酶蛋白硫辛酰化机制、开发针对性的抗菌药物以及利用生物法高效生产硫辛酸等方面提供理论支撑。     

高效液相色谱法测定生物脱硫系统中的含硫化合物

生物脱硫是利用微生物脱除气体和石油中的含硫化合物,具有操作条件温和、工艺流程简单、脱硫效率高、能量消耗低和环境污染少等优点。但是,当前仍然缺乏简单高效的分析方法来定量分析生物脱硫过程中的含硫化合物。针对这个问题,建立了柱前荧光衍生高效液相色谱法同时测定生物脱硫溶液中的亚硫酸盐、硫代硫酸盐和硫化物的分析方法。该分析方法中含硫化合物的标准曲线具有良好的线性关系,亚硫酸盐、硫代硫酸盐和硫化物相关系数分别为0.999 46、0.999 67和0.999 65,其检测限分别为0.000 6 μmol/L、0.000 7 μmol/L和0.001 1 μmol/L;含硫化合物的加标回收率范围分别为98.17%–101.92%、100.90%–102.60%和101.11%–104.22%;并具有良好的重复性和稳定性。实验证明,该分析方法预处理简单、分析快速、结果准确,可用于同时测定不同生物脱硫系统中的含硫化合物。     

谷氨酸棒杆菌代谢工程高效生产L-缬氨酸北大核心CSCD

L-缬氨酸作为一种支链氨基酸,广泛应用于医药和饲料等领域。本研究借助多种代谢工程策略相结合的方法,构建了生产L-缬氨酸的微生物细胞工厂,实现了L-缬氨酸的高效生产。首先,通过增强糖酵解途径、减弱副产物代谢途径相结合的方式,强化了L-缬氨酸合成前体丙酮酸的供给;其次,针对L-缬氨酸合成路径关键酶—乙酰羟酸合酶进行定点突变,提高了菌株的抗反馈抑制能力,并利用启动子工程策略,优化了路径关键酶的基因表达水平;最后,利用辅因子工程策略,改变了乙酰羟酸还原异构酶和支链氨基酸转氨酶的辅因子偏好性,由偏好NADPH转变为偏好NADH,从而提高了L-缬氨酸的合成能力。在5L发酵罐中,最优谷氨酸棒杆菌工程菌株Corynebacterium glutamicum K020的L-缬氨酸产量、得率和生产强度分别达到了110g/L、0.51g/g和2.29 g/(L·h)。     

植物半胱氨酸合成及调控研究进展

硫是植物重要的营养元素。植物将氧化态硫吸收并还原后,首先合成半胱氨酸使其进入各种代谢途径。合成半胱氨酸的两种酶——丝氨酸乙酰转移酶和O-乙酰丝氨酸硫醇裂合酶均由多基因家族编码,并能可逆的结合形成二酶复合物进行有效的合成调节。本文对近年来半胱氨酸合成相关酶表达、定位、活性调控及转基因效果研究进展作了简要介绍,并对将来需要重点研究的方面作了展望。     

微生物辅因子工程研究进展

微生物细胞中的大部分酶促反应都需要各种辅因子的参与,辅因子平衡对维持细胞内的生化反应稳态非常重要,辅因子供应不足会导致细胞生长和化合物生产的紊乱。近年来,辅因子在生化反应过程中的关键作用备受关注,但由于其价格较昂贵、稳定性差,因此限制了辅因子工程的发展。合成生物学和代谢工程的发展为辅因子的可持续供应提供了可行的解决方案,多种加强辅因子供应的策略有效地推动了目标化合物的生物合成。其中,烟酰胺类辅因子NAD(P)⁺、NAD(P)H是微生物代谢过程中最常见的氧化还原辅因子,它们在所有生物体内作为重要的电子受体或供体推动合成与分解代谢反应,对维持胞内氧化还原动态平衡起着决定性作用。从NAD(P)H的主要来源和NAD(P)⁺/NAD(P)H的平衡对天然产物生物合成中的影响出发,重点从三个不同维度讨论辅因子工程策略,综述代谢途径调节、外源氧化还原酶的引入、蛋白质工程等多种辅因子再生策略的最新研究进展及应用,展望辅因子代谢工程在生物合成中的未来发展方向。     

硫氧化细菌的种类及硫氧化途径的研究进展

硫,作为生物必需的大量营养元素之一,参与了细胞的能量代谢与蛋白质、维生素和抗生素等物质代谢。自然界中,硫以多种化学形态存在,包括单质硫、还原性硫化物、硫酸盐和含硫有机物。硫氧化是硫元素生物地球化学循环的重要组成部分,通常是指单质硫或还原性硫化物被微生物氧化的过程。硫氧化细菌种类繁多,其硫氧化相关基因、酶和途径也多种多样。近几年,相关方面的研究已取得很多进展,但在不同层面仍存在一些尚未解决的科学问题。本文主要围绕硫氧化细菌的种类及硫氧化途径的研究进展进行了综述。     

微生物硫代谢与抗逆性

硫代谢是微生物重要的生命代谢活动。微生物对外源硫酸盐的转运、同化、代谢调控以及重要含硫化合物的生物合成，不但与微生物生长代谢相关，而且影响微生物在胁迫环境下的抗逆性和鲁棒性。目前，大部分研究都聚焦在微生物硫酸盐同化过程和H₂S产生，对于微生物硫代谢与抗逆性相关的研究较少。本文总结了近年来微生物硫代谢过程中的硫酸盐转运、同化路径以及调控方式；并结合微生物在不同胁迫条件下的氧化应激反应，探讨了含硫化合物如硫化氢、谷胱甘肽和半胱氨酸等提高微生物抗逆性的机制。硫代谢与微生物抗逆性相关机制的解析不仅为理解微生物硫代谢与抗逆性提供理论基础，也为设计与构建抗逆性强的高产稳产工业菌株提供分子靶点。     

辅因子在微生物细胞工厂中的代谢调控与应用*

生物体中大部分酶催化反应都需要辅因子参与,辅因子平衡对维持正常的细胞代谢至关重要,而辅因子失衡则会导致细胞生长和生产的紊乱。在微生物细胞工厂的构建中,通过调节辅因子代谢平衡来提高产物合成途径的效率,从而调控细胞生长与产物生产,使代谢流能够最大限度地流向目标产物,已经成为代谢调控的重要手段。目前常见的用于代谢调控的辅因子有NAD(P)H/NAD(P)⁺、辅酶、ATP/ADP等。围绕这几种辅因子的代谢途径及功能分类进行了综述,并总结了微生物中不同产物利用辅因子平衡策略进行合成调控的研究,以期为各类化合物的高效生物合成提供参考。     

微生物糖苷酶的新型突变酶——硫代糖苷酶的产生及应用

微生物糖苷酶的酸碱功能氨基酸突变酶能催化硫代糖苷的合成,这类酶被称为硫代糖苷酶。目前发展的硫代糖苷酶有β-硫代葡糖苷酶、β-硫代甘露糖苷酶、β-硫代半乳糖苷酶、α-硫代木糖苷酶和α-硫代葡糖苷酶,来源于细菌和古细菌,能合成多种硫代糖苷。最近,硫代糖苷酶被应用于糖蛋白的糖基化修饰,首次人工合成硫代糖蛋白。微生物糖苷酶合成功能的新延伸,对糖生物学、生物技术和制药业的发展将有着重要意义。     

微生物糖苷酶的新型突变酶——硫代糖苷酶的产生及应用

微生物糖苷酶的酸碱功能氨基酸突变酶能催化硫代糖苷的合成,这类酶被称为硫代糖苷酶。目前发展的硫代糖苷酶有β-硫代葡糖苷酶、β-硫代甘露糖苷酶、β-硫代半乳糖苷酶、α-硫代木糖苷酶和α-硫代葡糖苷酶,来源于细菌和古细菌,能合成多种硫代糖苷。最近,硫代糖苷酶被应用于糖蛋白的糖基化修饰,首次人工合成硫代糖蛋白。微生物糖苷酶合成功能的新延伸,对糖生物学、生物技术和制药业的发展将有着重要意义。     

葱属蔬菜植物风味前体物质的合成途径及调节机制

葱属蔬菜植物风味前体物质S-烃基半胱氨酸亚砜是一类非蛋白含硫氨基酸(蒜氨酸类物质),在蒜氨酸酶的作用下形成独特的刺激性风味成分。现对风味前体物质的种类、功能、组织和亚细胞定位以及合成途径及合成过程的调控等方面的研究进展给予概述。     

细菌脱有机硫的遗传学研究进展*

化石燃料的燃烧,产生大量的有毒气体ＳＯ２进入大气,造成严重的空气污染,同时也是产生酸雨的最主要的原因［１,９］。为了保护环境,要求使用低硫含量的化石燃料,但目前世界上低硫含量的化石燃料储备正在急剧减少。因此需要对含硫高的化石燃料进行脱硫处理。化学脱硫方法一加氢脱硫（Hydrodesulfurization）难以脱去化石燃料中的有机硫。而生物催化法脱硫便宜,在常温下即可进行,并且具有高专一性,因此发展一种化石燃料的生物脱硫方法已是十分必要［1］。 化石燃料中的有机硫主要是二苯并噻吩（Dibenzothiophene,DBT）,于是生物脱…     

一株耐高温硫氧化菌爱媛类芽孢杆菌的分离鉴定及其发酵条件优化

[背景]市政污泥堆肥过程中大量释放的含硫臭气不仅会污染周围环境,也会降低堆肥质量.生物脱硫除臭技术具有效率高、无二次污染等优点,但目前研究较多的中常温硫氧化菌在堆肥高温环境中易失活,而耐高温菌的研究较少,其在高温条件下的脱硫性能有待进一步探究.[目的]筛选并鉴定耐高温硫氧化菌株,研究并优化硫氧化的环境条件,为该菌在堆肥...     

辅因子再生研究进展

许多有价值的酶催化反应都需要辅因子的参与。因为辅因子价格昂贵,所以,在酶催化工业应用中,需要实现辅因子原位再生。经过几十年研究,出现了酶法、化学法、电化学法、光化学法和基因工程法等手段实现烟酰胺类辅因子（NAD（P）H）、ATP、糖核苷酸等辅因子再生。对辅因子再生研究中取得的进展以及存在的问题进行讨论。     

生物脱硫的研究新进展*

化石燃料的脱硫形势日益严峻。生物技术为脱有机硫提供了一条经济有效的可行之路。阐述了近几年生物脱硫在许多方面的重大进展 ,主要包括 :新菌种的分离 ,生物脱硫机制的研究 ,应用直接进化技术提高酶的催化效率 ,新型反应器的设计及有价值的化学副产品的生产等。     

生物脱硫的研究新进展

化石燃料的脱硫形势日益严峻。生物技术为脱有机硫提供了一条经济有效的可行之路。阐述了近几年生物脱硫在许多方面的重大进展,主要包括：新菌种的分离,生物脱硫机制的研究,应用直接进化技术提高酶的催化效率,新型反应器的设计及有价值的化学副产品的生产等。     

硫氧还蛋白的共价修饰

硫氧还蛋白是细胞中普遍存在的低分子量蛋白质,为生物体所必需。硫氧还蛋白、硫氧还蛋白还原酶和烟酰胺腺嘌呤二核苷磷酸组成硫氧还蛋白系统,调节细胞的氧化还原状态。硫氧还蛋白不仅维持细胞的氧化还原平衡,还具有抗凋亡及促进细胞增殖等功能。原核细胞的硫氧还蛋白仅含有两个半胱氨酸残基,真核细胞的硫氧还蛋白除了活性中心的两个半胱氨酸残基外,通常还有另外的半胱氨酸残基。这些半胱氨酸残基的共价修饰使硫氧还蛋白具有了更丰富的功能。硫氧还蛋白的共价修饰包括谷胱甘肽化、巯基氧化、亚硝基化和烷基化。     

生物脱有机硫催化剂的最新研究进展

生物脱有机硫作为常规的加氢脱硫替代方法近几年受到越来越多的重视,也取得了一些重要的结果,这都推动了生物脱硫向产业化应用。本文简要综述了最近几年通过菌株改造提高催化剂活力和消除无机硫抑制以及脱硫酶系纯化方面所取得一些进展。     

分枝犁头霉α-半乳糖苷酶的氨基酸组成及化学修饰

α-半乳糖苷酶进行氨基酸组分分析,结果为含有较多的酸性及巯水性氨基酸,较少的组氨酸、酪氨酸及半胱氨酸。 用几种蛋白质侧链修饰试剂对α-半乳糖苷酶进行化学修饰。在一定条件下,当巯基及酪氨酸残基分别被NEM、IAA及NAI修饰后,酶活力不受影响,说明这些基团与活力无关。当羟基、组氨酸及色氨酸残基分别被EDC、DEP、NBS及HNBB修饰后,酶活力大幅度下降,说明这些基团或者参与了酯催化作用或者位于酯活性位区附近。