全细胞催化法生产N-乙酰神经氨酸的研究进展北大核心CSCD

N-乙酰神经氨酸(N-acetyl-D-neuraminic acid,Neu5Ac)及其衍生物不仅在人体内发挥重要的生理生化功能,且已经应用到流感的预防和治疗。但已有的N-乙酰神经氨酸生产方法产量低、成本高,限制了其大规模生产和广泛应用。随着分子生物学技术及糖组学研究的发展与成熟,一种新型的生物技术即全细胞催化法生产N-乙酰神经氨酸正成为研究的热点。旨在介绍全细胞催化技术合成N-乙酰神经氨酸的研究进展。     

全细胞催化法生产N-乙酰神经氨酸的研究进展

N-乙酰神经氨酸(N-acetyl-D-neuraminic acid,Neu5Ac)及其衍生物不仅在人体内发挥重要的生理生化功能,且已经应用到流感的预防和治疗。但已有的N-乙酰神经氨酸生产方法产量低、成本高,限制了其大规模生产和广泛应用。随着分子生物学技术及糖组学研究的发展与成熟,一种新型的生物技术即全细胞催化法生产N-乙酰神经氨酸正成为研究的热点。旨在介绍全细胞催化技术合成N-乙酰神经氨酸的研究进展。     

多细胞耦合转化N-乙酰氨基葡萄糖和乳糖生产唾液酸乳糖

唾液酸乳糖是母乳寡糖(human milk oligosaccharides, HMOs)中含量最丰富的唾液酸化低聚糖之一，对婴幼儿的健康发育有重要作用，但是其目前缺乏高效、廉价的生产工艺。针对该问题，本研究建立了多菌株两步法耦合生物合成唾液酸乳糖方法。第一步构建2株工程菌，大肠杆菌JM109(DE3)/pET28a-BT0453和JM109(DE3)/pET28a-nanA，用于耦合合成中间产物N-乙酰神经氨酸，在2株工程菌株细胞生物量比为1:1，反应时间为32 h的条件下，得到的N-乙酰神经氨酸最高产量为20.4 g/L。第二步向上述发酵液中添加大肠杆菌JM109(DE3)/pET28a-neuA、JM109(DE3)/ pET28a-nst和面包酵母，通过三菌株耦合发酵合成3ʹ-唾液酸乳糖(3ʹ-sialyllactose, 3ʹ-SL)。在底物N-乙酰氨基葡萄糖、乳糖浓度均为200 mmol/L，面包酵母细胞生物量为150 g/L，辅因子Mg²⁺浓度为20 mmol/L的优化条件下，发酵24 h，发酵液中3ʹ-唾液酸乳糖的最高产量达到55.04 g/L，底物N-乙酰氨基葡萄糖的转化率为43.47%。研究结果为低成本生产3ʹ-唾液酸乳糖提供了一条新的技术路线。     

产褪黑素绿色木霉工程菌的构建及生理特性分析

【背景】褪黑素(melatonin)是动植物内广泛存在的一种小分子生物胺类物质,在促进生物生长和提高环境耐受性等方面发挥重要作用。木霉(Trichoderma)既是重要的生防菌株也是高效的工业产品生产菌株,能够合成丰富的代谢产物。【目的】针对目前木霉菌株中还未发现褪黑素合成的问题,构建具有褪黑素合成能力的绿色木霉(Trichoderma viride)工程菌,并对其生理特性进行研究。【方法】在绿色木霉Tv-1511中异源表达了来源于人基因组的芳烷基胺N-乙酰转移酶(aralkylamineN-acetyltransferase,AANAT)编码基因hAANAT和乙酰复合胺-O-甲基转移酶(acetylserotonin-O-methyltransferase,ASMT)编码基因hASMT,高效液相色谱法(highperformance liquid chromatography, HPLC)检测了木霉工程菌合成褪黑素的产量,并利用生化方法检测了工程菌的生长、抗逆及对植物的促生抗病能力。【结果】获得了具有褪黑素合成能力的绿色木霉工程菌,此株工程菌具有更好的生长和产孢特性、更强的逆境胁迫耐...     

CRISPR/Cas9编辑大肠杆菌工程菌生产氨基葡萄糖

【背景】氨基葡萄糖(glucosamine, GlcN)及其衍生物N-乙酰氨基葡萄糖(N-acetylglucosamine,GlcNAc)是合成糖胺聚糖的重要前体物质,在医药、化妆品和保健品领域具有广泛的应用价值。传统的生产方式存在诸多弊端,如环境污染、原料限制、不适于海鲜易过敏人群等问题,因此利用微生物发酵法生产GlcN和GlcNAc越来越受到青睐。【目的】利用微生物发酵生产并提高N-乙酰氨基葡萄糖的产量,探索分子改造及发酵条件优化策略。【方法】以大肠杆菌MG1655为出发菌株,首先利用表达载体共表达大肠杆菌来源的glmS和酿酒酵母来源的gna1,构建GlcNAc的生物合成路径,然后利用CRISPR/Cas9技术敲除GlcNAc的分解代谢与转运途径,以提高GlcNAc的产量,最后结合发酵条件优化使GlcNAc的产量得到进一步提升。【结果】通过分子改造得到一株产GlcNAc菌株RY-5,发酵20 h后GlcNAc的产量达到了2.36 g/L,相较于初始构建的菌株RY-1提高了29倍,进一步对装液量和诱导剂IPTG的添加时间等条件进行发酵优化,GlcNAc产量达到了7.74g/L,与优...     

产顺式-4-L-羟脯氨酸工程菌的构建及转化条件的优化

【目的】构建产顺式-4-L-羟脯氨酸(cis-4-Hyp)的工程菌并优化其转化条件。【方法】通过调整大肠杆菌的密码子偏好性以及mRNA二级结构对顺式-4-L-脯氨酸羟化酶(cis-P4H)基因进行优化,构建该基因的表达菌株。采用Ni-NTA亲和层析柱分离纯化cis-P4H,测定cis-P4H的酶活和稳定性。然后采用全细胞催化法制备cis-4-Hyp,通过单因素试验和正交试验对相关的转化条件进行优化。【结果】构建了一株产cis-4-Hyp的工程菌,cis-P4H的比活为2.65 U/mg,半衰期为2.32 h。经过条件优化后,采用OD600为0.9时加入IPTG获得的工程菌菌体构建转化体系,在转化体系pH 6.5,转化温度为31°C,转化时间为60 h时,L-脯氨酸转化率最高达到83.33%。【结论】研究获得的工程菌及转化条件具有良好的工业应用前景。     

原儿茶酸的生物转化

【背景】原儿茶酸(Protocatechuic acid,PCA)是一些植物的主要活性成分,可作为许多聚合物和药物的前体物质,目前PCA的主要来源是利用化学法从植物中提取,然而该法提取率低且对环境造成一定程度的破坏。【目的】克隆对羟基苯甲酸-3-羟化酶基因ρ-HBA-3H并进行异源表达,利用该酶催化实现原儿茶酸的生物转化。【方法】以红球菌R04基因组DNA为模板,PCR扩增得到对羟基苯甲酸-3-羟化酶基因ρ-HBA-3H,构建重组基因工程菌BL21(DE3)/pET21a(+)-ρ-HBA-3H,诱导表达对羟基苯甲酸-3-羟化酶,在底物对羟基苯甲酸(ρ-Hydroxybenzoicacid,ρ-HBA)存在下进行PCA的生物转化,并对生物转化的条件进行优化。【结果】对羟基苯甲酸-3-羟化酶基因在大肠杆菌中实现了高效表达。通过生物转化PCA产量可达1.156 g/L。优化实验表明Mg2+、Triton X-100对转化效率无影响,增加反应体系的溶氧量及添加适量的吐温-80能够促进转化反应的进行。细胞连续转化基础上适量补充葡萄糖可以有效增加工程菌的转化效率,减少PCA的消耗。【结论】通过生物酶催化法实现了PCA的高效率、绿色生产,为其他重要发酵产品的工业化生产提供理论研究基础。     

Arthrobacter ureafaciens CZ31丙氨酸脱氢酶可溶性表达及产酶条件优化

【目的】克隆Arthrobacter ureafaciens CZ31丙氨酸脱氢酶的编码基因(alanine dehydrogenase),转化至Escherichia coli Rosetta(DE3)中构建可溶性表达alanine dehydrogenase(ald)的工程菌CZR07并优化产酶条件。【方法】提取A.ureafaciens CZ31菌株的全基因组DNA,设计引物扩增出ald基因,与pET-28a连接后导入E.coli Rosetta中表达并纯化重组蛋白,以单因素实验结果为依据,响应面法优化发酵条件。【结果】ald全长为1119 bp,编码含372个氨基酸残基的蛋白质,分子量约为40 kDa,酶活为2.65 U/mg。响应面分析温度、诱导时间及诱导剂浓度的影响强度为IPTG浓度温度温度×IPTG浓度温度×诱导时间IPTG浓度×诱导时间诱导时间。CZR07摇瓶发酵最佳条件为温度22°C、IPTG 0.7 mmol/L、诱导时间7 h,此条件下重组酶酶活达到15.23 U/mg,与响应面优化的预测值相似,较优化前提高5.75倍。【结论】克隆并实现了CZ31中ald基因的可溶性表达,采用BBD法优化产酶的诱导条件,获得显著的优化效果,为其他工程菌株产酶条件优化提供借鉴。     

苯乙酮转化为(S)-a-苯乙醇的工程菌构建

【背景】(S)-a-苯乙醇是一种重要的药物合成中间体,利用工程菌将苯乙酮转化为(S)-a-苯乙醇的方法具有立体选择性强、转化条件温和等优势,该研究对未来绿色工业化生产有重要意义。【目的】构建能将苯乙酮转化为(S)-a-苯乙醇的工程菌并对其转化条件进行研究。【方法】分别从红平红球菌(Rhodococcuserythropolis)和博伊丁假丝酵母(Candidaboidinii)中克隆得到羰基还原酶基因ReADH以及甲酸脱氢酶基因FDH,构建pRSFDuet-ReADH-FDH(R1F2)和pRSFDuet-FDH-ReADH (F1R2)两个共表达载体,分别在大肠杆菌中表达。测定R1F2和F1R2中ReADH和FDH酶活性及其催化反应的最适反应条件。对利用全细胞转化苯乙酮为(S)-a-苯乙醇反应条件进行研究。【结果】构建了R1F2和F1R2两个共表达载体,其中R1F2中ReADH和FDH的酶活性分别为6.7 U/mL和7.6 U/mL,对苯乙酮有更强的催化还原能力。R1F2中ReADH和FDH的最适pH分别为6.0和8.5,最适温度分别为40°C和35°C。R1F2全细胞转化苯乙酮反应的最适pH和温度分别为7.5和30°C,对高底物有较强耐受性,对400 mmol/L苯乙酮转化率大于98%,产物(S)-α-苯乙醇的光学纯度大于99%。【结论】研究获得的工程菌及其全细胞转化条件为工业应用奠定了基础。     

粪产碱杆菌的分离鉴定及其生物转化作用

【背景】硫化氢(H2S)作为畜牧生产过程中释放的一种有毒有害气体,严重危害畜禽和人类的健康,因此降解硫化氢特别是生物氧化法转化硫化氢已成为当前研究热点。【目的】筛选高效硫氧化菌株并研究其生物转化作用。【方法】以长春市某养鸡场采集的新鲜粪便为材料,分离鉴定硫氧化菌株。采用单因素分析法优化其生长条件,研究生物转化效率,检测soxY、soxZ基因m RNA表达水平。【结果】获得一株高效硫氧化菌株JF9,经鉴定为粪产碱杆菌。最佳生长条件:底物浓度0.5 g/L,温度35°C,初始pH 7.0,在此条件下Na2S去除率达94%以上。菌株JF9存在soxY和soxZ基因,其转录水平在硫源诱导前后差异显著(P0.05)。【结论】分离得到的粪产碱杆菌具有良好的硫化物转化能力,脱硫过程中硫氧化基因高效表达。     

Recent advances in the study of Kaposi's sarcoma-associated herpesvirus replication and pathogenesis

It has now been over twenty years since a novel herpesviral genome was identified in Kaposi's sarcoma biopsies. Since then, the cumulative research effort by molecular biologists, virologists, clinicians, and epidemiologists alike has led to the extensive characterization of this tumor virus, Kaposi's sarcoma-associated herpesvirus(KSHV; also known as human herpesvirus 8(HHV-8)), and its associated diseases. Here we review the current knowledge of KSHV biology and pathogenesis, with a particular emphasis on new and exciting advances in the field of epigenetics. We also discuss the development and practicality of various cell culture and animal model systems to study KSHV replication and pathogenesis.     

The structure, reproduction and taxonomy of Vidalia and Osmundaria (Rhodophyta, Rhodomelaceae)

Comprises species occurring mostly in subtidal habitats in tropical, subtropical and warm-temperate areas of the world. An analysis of the type species, V. spiralis (Sonder) Lamouroux ex J. Agardh, a species from Australia, establishes basic characters for distinguishing species in the genus. These characters are (1) branching patterns of thalli, (2) flat blades that may be spiralled on their axis, (3) width of the blade, (4) primary or secondary derivation of sterile and fertile branchlets and (5) position of sterile and fertile branchlets on the thalli. Application of the latter two characters provides an important basic method for separation of species into three major groups. Osmundaria , a genus known only in southern Australia, was studied in relation to Vidalia , and its separation from the Vidalia assemblage is not accepted. Species of Vidalia therefore are transferred to the older genus name, Osmundaria. Two new species, Osmundaria papenfussii and Osmundaria oliveae are described from Natal. Confusion in the usage of the epithet, Vidalia fimbriala Brown ex Turner has been clarified, and Vidalia gregaria Falkenberg, described as an epiphyte on Osmundaria pro/ifera Lamouroux, is revealed to be young branches of the host, Osmundaria prolifera.     

New or rare chromosome counts in Artemisia L. (Asteraceae, Anthemideae) and related genera from Kazakhstan

Fifteen chromosome counts of six Artemisia taxa and one species of each of the genera Brachanthemum, Hippolytia, Kaschgaria, Lepidolopsis and Turaniphytum are reported from Kazakhstan. Three of them are new reports, two are not consistent with previous counts and the remainder are confirmations of very scarce (one to four) earlier records. All the populations studied have the same basic chromosome number, x = 9, with ploidy levels ranging from 2x to 6x. Some correlations between ploidy level, morphological characters and distribution are noted.     

肝癌中HBV和HCV基因和抗原的分布及意义

采用原位分子杂交方法检测HCV RNA及HBV X基因;采用免疫组织化学方法研究HCV核心抗原,非结构区C33c抗原及HBxAg在肝细胞肝癌中的定位及分布.结果表明(1)HCV RNA、HBV X基因在肝细胞肝癌组织检出率分别为40%(55/136)和82%(112/136).HCV RNA定位于癌细胞的胞浆内,阳性细胞呈散在、灶状及弥漫分布三种形式;HBV X基因在肝癌细胞中的分布呈胞浆型、核型及核浆型,阳性细胞也呈上述三种分布形式;(2)HCV C33c抗原、核心抗原在肝细胞肝癌中的阳性率为81%(133/164)及86%(141/164).C33c抗原定位于癌细胞及肝细胞的胞浆内;核心抗原既定位于癌细胞核中,又可定位于胞浆中.C33c抗原阳性细胞以灶状分布为主;而核心抗原阳性细     

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.