酵母细胞表面展示载体的构建及功能验证

目的:构建酵母细胞表面展示载体。方法:通过酶切连接方法在pADH1载体中插入信号肽、α-凝集素(含连接子)编码序列构建表面展示载体,并用EGFP来验证该载体的功能。结果:得到了267 bp的信号肽序列、1 623 bp的凝集素编码序列和717 bp的绿色荧光蛋白编码序列,酵母细胞表面展示载体被成功构建,且绿色荧光蛋白被插入到pADH1-agg中后,阳性转化子能在荧光显微镜下呈现绿色荧光。结论:这说明酵母细胞表面展示载体已经构建成功,并能成功表达和展示蛋白在酵母细胞表面。该载体的构建成功将为利用酵母表面展示系统表达和展示相关蛋白提供了平台。     

生物信息学中的分布式计算

生物信息学的发展给计算机技术带来了挑战,通过介绍当前在生物信息学研究领域已经得到广泛使用或正在研发的各种分布式计算平台、工具或研究项目,以此来概观生物信息学领域中分布式计算应用的现状。     

自转运蛋白作为细菌表面展示系统的研究进展CSCD

细菌表面展示技术已成功应用于生物技术、生物医药等诸多领域。在众多细菌表面展示系统中,基于自转运蛋白构建的细菌表面展示系统因其强大的外源蛋白展示能力,展现出良好的应用潜力和应用前景。本文综述了当前已发现的自转运蛋白的种类、已解析的自转运蛋白的结构及其分泌过程,概述了基于自转运蛋白构建的细菌表面展示系统的优点及其应用情况。     

利用苏云金芽胞杆菌细胞表面展示系统表达禽流感病毒NP蛋白

首次利用苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis,Bt)S-层蛋白CTC表面展示系统研究在Bt细胞表面展示禽流感病毒NP蛋白的可行性和最佳方案,为研制能常温长期保藏和运输的禽用口服疫苗奠定基础。用全长np基因或部分np基因(npp)代替S-层蛋白ctc基因的3′-端或中部,构建了4个重组质粒pSNP(含ctc-np)、pCSA-SNP(csa-ctc-np)、pCTC-NPP(ctc-npp)和pCSNPP(csa-ctc-npp)。将重组质粒分别电转化入Bt受体菌株BMB171中,获得了5个重组菌株BN、BCN、C-S、BCCN和CN。用5个重组菌株的营养细胞做玻片凝集试验,结果显示5个重组菌株均成功地在细胞表面展示了NP蛋白。用5个重组菌株的营养细胞免疫小鼠,ELISA测定血清抗体效价,结果显示5个重组菌株均具有免疫原性,其中重组菌株CN的免疫原性最高,其含融合基因csa-ctc-npp,证明该种融合基因的构建方式最佳。这为利用S-层蛋白CTC表面展示系统构建展示其它禽类病原体抗原的重组菌株以研制禽用热稳定性口服疫苗奠定了基础。     

自转运蛋白作为细菌表面展示系统的研究进展

细菌表面展示技术已成功应用于生物技术、生物医药等诸多领域。在众多细菌表面展示系统中,基于自转运蛋白构建的细菌表面展示系统因其强大的外源蛋白展示能力,展现出良好的应用潜力和应用前景。本文综述了当前已发现的自转运蛋白的种类、已解析的自转运蛋白的结构及其分泌过程,概述了基于自转运蛋白构建的细菌表面展示系统的优点及其应用情况。     

噬菌体羧基端展示系统

噬菌体羧基端展示系统在一些方面是优于氨基端展示系统的,它可以用于构建和筛选cDNA噬菌体表面展示库,研究需要有自由羧基端时的蛋白质相互作用以及难以分泌的胞内蛋白的展示,特别是构建和筛选cDNA噬菌体表面展示库,将会成为该类展示系统的最重要的应用领域和进一步发展完善的动力。     

基于壳聚糖结合模块构建新型酿酒酵母孢子表面展示系统

【目的】基于当前细胞表面展示体系存在的问题,旨在构建一个新型的普适性强、抗逆性好、高效稳定的酿酒酵母孢子表面展示系统。【方法】首先,根据酵母孢子固定化酶的特性,通过查阅文献寻找潜在的与孢子壁壳聚糖层高度亲和的壳聚糖结合模块;其次,利用绿色荧光蛋白(green fluorescent protein,GFP)与结合模块融合表达,在体外和孢子内分别验证结合模块与孢子壁的亲和能力;之后,选择Saccharomyces cerevisiae AH109来源的α-半乳糖苷酶(α-galactosidase,MEL1)评估新型展示体系的效能。【结果】首先,选择Paenibacillussp. IK-5来源壳聚糖酶的碳水化合物结合模块32 (carbohydrate binding module 32,CBM32)作为壳聚糖结合模块。其次,将大肠杆菌表达纯化后的融合蛋白CBM32-GFP与dit1Δ孢子共孵育,通过GFP荧光定位以及荧光强度验证CBM32在体外与孢子壁具有较好的亲和能力;CBM32-GFP在dit1Δ孢子内的荧光定位与结合能力证明了其在孢子内能够与孢子壁紧密结合;最后,以MEL1替换GFP应用到新型展示体系中,与只表达MEL1的孢子相比,CBM32-MEL1孢子酶活不仅提高了68.65%,最高酶比活力达到460.59 U/g DCW (dry cell weight, 菌体干重),重复使用能力也得到了显著提高;此外,该体系提高了MEL1的稳定性和可操作性。【结论】本研究首次提出利用结合模块来构建一个新型酿酒酵母孢子表面展示体系,为真核来源的多糖基化位点修饰以及多亚基结构蛋白提供了可靠的细胞表面展示平台,为实现工业化应用孢子固定化酶提供了理论依据。     

芽胞表面展示技术研究进展

芽胞表面展示技术作为微生物表面展示技术的一种,因所表达的异源蛋白无需经过跨膜过程及芽胞的抗逆性等独特优势而备受研究者的关注。以下介绍了芽胞的生理结构和形成过程、芽胞表面展示系统构建原则及目前所构建的芽胞表面展示系统种类。芽胞表面展示技术不仅在疫苗生产中应用广泛,在生物催化和细胞工厂研究领域也具有广阔的应用前景。     

瑞氏木霉内切葡聚糖酶Ⅰ及其CBD的噬菌体表面展示系统的构建

为研究纤维素酶的酶活性和吸附特性之间的关系,将瑞氏木霉内切葡聚糖酶Ⅰ(endoglucanaseⅠ,EGⅠ)和其吸附结构域(cellulose-binding domains,CBD)的基因经PCR扩增后,连接到载体pCANTAB5E上,构建成噬菌粒展示载体pCANTAB5E-egⅠ和pCANTAB5E-egⅠ-cbd。将这些噬菌体展示载体转化到大肠杆菌TGⅠ中,在辅助噬菌体M13KO7的帮助下得到重组噬菌体。用ELISA和Somogyi方法分别测定了EGⅠ及其CBD的表面展示噬菌体对纤维素的亲和性和EGⅠ的CMC活性,结果显示EGⅠ及其CBD已功能展示于噬菌体表面。该系统的成功构建为今后利用噬菌体展示的方法进行纤维素酶的酶分子改造提供了基础。     

生物多样性数字图书馆系统的架构和实现

生物多样性研究工作急切需要一个建立在多源数据基础上的数字图书馆。基于虚拟用户社区的生物多样性数字图书馆除了在数据类型、存储需求、共享方式等方面具有一般数字图书馆的特点之外, 在数据挖掘和应用方面也有自己的一些特点。本文在对国内外数字图书馆调研和与生物多样性遗产图书馆(Biodiversity Heritage Library)及互联网档案(Internet Archive)项目的合作的基础上, 总结了各类数字图书馆中的数据类型, 对构建生物多样性数字图书馆相关的数据标准——Dublin Core和TaxonX作了简单介绍。然后设计了具有数据汇总、数据整理、转换和翻译以及数据对外服务三个模块的系统框架,提出了生物多样性数字图书馆的系统架构和功能,展示了已经实现的部分系统运行效果, 最后对今后在版权、全文识别、海量和扩展等方面的问题进行了讨论。     

高效絮凝素毕赤酵母表面展示系统的构建

为了获得高效的脂肪酶毕赤酵母表面展示系统,利用来自酿酒酵母絮凝素蛋白Flo1的N端874个氨基酸残基(FS)和C端的1101个氨基酸残基(FL)作为锚定蛋白分别构建了2套载体系统.带有前肽的米黑根毛霉脂肪酶(ProRML)克隆到构建的2套展示载体中,使米黑根毛霉脂肪酶(RML)分别以N端锚定或C端锚定的方式实现在毕赤酵母细胞表面的展示.利用RMLC端的Flag标签,通过流式细胞术和激光扫描共聚焦显微镜检测2套系统中RML在酵母表面的展示情况.研究发现,N端锚定于酵母表面的展示酶FSR以pNPC为底物时,水解活力达到了105.3U/g,大约为C端锚定的展示酶FLR活力的2倍.同时FSR比FLR具有更宽的温度、pH作用范围和更好的热稳定性.与游离酶和固定化酶相比,展示酶FSR也表现出更为优良的热稳定性.结果提示,基于Flo1N端锚定的展示系统更适合展示活性中心近C端的脂肪酶,推动了展示酶的进一步研究和开发.     

基于谷氨酸棒杆菌NCgl1221蛋白的新型细菌表面展示系统

【目的】开发一种新型的大肠杆菌表面展示系统,为C末端截短NCgl1221蛋白作为锚定蛋白提供科学依据,丰富并优化细菌表面展示系统。【方法】扩增C末端截短NCgl1221序列和β-淀粉酶基因,构建融合蛋白表达载体。将重组载体PET-NA和空载体PET-28a分别转入Rosetta(DE3)pLysS中,IPTG诱导表达,SDS-PAGE和Western blot鉴定融合蛋白表达情况。将诱导表达菌株进行免疫荧光染色,荧光显微镜观察和流式细胞分析检测β-淀粉酶的展示。酶活测定和淀粉水解分析验证被展示β-淀粉酶的活性。【结果】融合蛋白成功地在大肠杆菌中表达,有活性的β-淀粉酶通过与锚定蛋白C末端的融合被展示在了宿主菌表面,展示β-淀粉酶的重组菌可以水解利用培养基中的淀粉。【结论】成功开发了一种以C末端截短NCgl1221为锚定蛋白的新型大肠杆菌表面展示系统,并以此系统展示了分子量大小为56 kDa的活性酶,为该系统在全细胞催化剂或吸附剂等方面的应用奠定了基础。     

单链抗体展示系统研究进展

单链抗体(single chain antibody fragment,scFv)是由抗体重链可变区(variable region of heavy chain,VH)和轻链可变区(variable region of light chain,VL)通过柔性短肽连接组成的小分子,是具有完整抗原结合活性的最小功能片段,包含抗体识别及抗原结合部位。相比于其他抗体,scFv具有分子量小、穿透性强、免疫原性弱、易构建表达等优点。目前,scFv最常用的展示系统主要有噬菌体展示系统、核糖体展示系统、mRNA展示系统、酵母细胞表面展示系统和哺乳动物细胞展示系统等。近年来,随着scFv在医学、生物学、食品安全学等领域的发展,使得其在生物合成和应用研究方面备受关注。本文对近年来scFv展示系统的研究进展作一综述,以期为scFv的筛选及应用提供理论基础。     

辅助噬菌体在噬菌体展示中的应用及研究进展

噬菌体展示技术是一种将外源肽或蛋白质与特定噬菌体衣壳蛋白相融合,展示于噬菌体表面来构建蛋白质或多肽文库,并从中筛选目的蛋白、多肽或抗体的基因工程高新技术。噬菌粒/辅助噬菌体系统是最常用的噬菌体展示系统,此系统中辅助噬菌体对噬菌粒的复制和组装发挥着至关重要的作用。本文结合当今该领域的最新研究动态,概述了噬菌粒和辅助噬菌体双基因组系统,着重介绍了不同辅助噬菌体的特点及其突变机制,并对其应用前景进行了展望,以期为该技术的进一步完善提供一定的借鉴作用。     

体外多酶分子机器的现状和最新进展

体外多酶分子机器遵循所设计的多酶催化路径,将若干种纯化或部分纯化的酶元件进行合理的优化与适配,高效地在体外将特定的底物转化为目标化合物。体外多酶分子机器反应系统呈现元件化和模块化的特点,在设计、组装和调控方面具有较高的自由度。近年来,体外多酶分子机器在实现反应过程的精准调控和提高产品得率方面的优势逐渐体现,展示了其在生物制造领域重要的应用潜力。对体外多酶分子机器的相关研究已成为合成生物学的一个重要分支领域,日益受到广泛的关注。文中系统地综述了基于酶元件/模块的体外多酶分子机器的构建策略,以及改善该分子机器中酶元件/模块之间适配性的研究进展,并分析了该生物制造平台的发展前景与挑战。     

外源表位在Salmonella菌毛上的表达

过去的20年中,在细菌表面展示外源多肽的表达系统的研究取得了重要进展。而其中相当一部分是以细菌菌毛作为表达载体用于表达外源多肽或蛋白。本文将详述一种特殊的利用基因置换构建的沙门菌菌毛外源多肽展示系统,同时介绍一些其他的菌毛展示系统并探讨他们的优劣性。     

DNA载体的数据分类及查询系统的开发和应用

DNA载体是基因工程中一个重要的工具,从1977年组建了第一个载体到现在,裁体的数量已经达到上百种.为了更好、更充分地利用这些载体为科研人员服务,设计了DNA载体的数据分类及查询系统软件.DNA载体的数据分类及查询系统包括3个模块:数据输入模块、数据查询模块和数据计算模块.首先将载体按照功能的不同进行分类和编号,建立一个较完整的载体数据库.然后利用查询和计算功能,令用户快速地查找到其需要的载体.     

丝状真菌表面展示技术研究进展

丝状真菌表面展示技术是将表达的目的蛋白固定在丝状真菌细胞表面的一项新兴基因工程技术。丝状真菌具有极强的蛋白质分泌能力和良好的蛋白质翻译后加工能力,因而越来越多的丝状真菌表面展示技术得到开发和应用。本文就丝状真菌表面展示系统的研发和应用进展进行综述,并介绍与该系统构建密切相关的丝状真菌的细胞壁组成、锚定蛋白和遗传转化方法等技术。     

封面故事

<正>生物系统中存在大量相对独立的、具有特定生物功能的网络模块,其中自调控(或自反馈)环路是最典型、最简单的调控网络模块。对于某些模式生物,自反馈环路已经被辨识,例如,在模式生物E.coli的转录网络中,超过40%的转录因子都依赖于     

合成生物学展望

21世纪生命科学将因系统生物学和合成生物学而进入新的发展时期,系统生物学使生命科学由实验科学转变为定量、预测的系统科学,而合成生物学是在系统生物学基础上进一步把生命科学推向工程科学．把系统生物学研究的天然元件、模块、网络、系统转变为工程化的元件、模块、网络用以构建具备各种功能的生物装置和生物体。