泛素-蛋白酶体途径及其生物学作用的研究进展

泛素-蛋白酶体途径是细胞内重要的非溶酶体蛋白降解途径,是调节各种细胞生物学过程的重要机制,参与调节细胞周期进程、细胞增生与分化以及信号转导等各种细胞生理过程,对维持细胞正常生理功能具有十分重要的意义。本文简要介绍了泛素-蛋白酶体途径的作用过程,并从其对某些抑癌基因、转录因子和细胞周期素依赖性激酶抑制蛋白的调节,参与肿瘤及癌症的发生和发展,讨论其生物学作用,并指出其在药物研究方面的重要作用。     

合成生物学与代谢工程

随着DNA重组技术的日趋成熟,代谢工程的理论和应用已经得到了迅速发展。合成生物学是近年来蓬勃发展的一门新兴学科,在许多领域都具有重要的应用。以下从改造细胞代谢的关键因子、代谢途径的调节和宿主细胞与代谢途径构建的关系等方面详细讨论了合成生物学的最新进展和合成生物学在代谢工程领域的应用。     

物料预处理对堆肥减量化、腐殖化和稳定化的影响及其微生物机制

堆肥是有机固体废弃物处理与资源化的主要途径之一,包括矿化和腐殖化两个过程,且都和微生物活动有关。矿化过程会产生二氧化碳(CO2)等温室气体,是一个典型的温室气体释放过程。腐殖化过程则会产生稳定的腐殖质,则是优良的土壤改良剂。在堆肥稳定化的前提下,如何有效减少堆肥过程中的CO2释放,强化堆肥的腐殖化过程,增加作为优良土壤改良剂的腐殖质产量,对于发展低碳化堆肥技术,实现堆肥的资源化利用具有重要意义。本文选取水稻秸秆和餐厨垃圾作为堆肥原料,研究不同预处理对堆肥过程中矿化和腐殖化过程的影响,并探讨了不同预处理影响矿化和腐殖化过程的微生物机理。结果表明堆料加热预处理后,堆肥的矿化作用被明显削弱,总碳(TC)减量率仅为23.4%,并且最后形成了可观产量的稳定腐殖质(每kg堆料70 d后腐殖质含量为22.09 g±0.35 g,腐殖化系数达2.0),因此加热预处理后的堆肥过程在保证稳定腐殖质的产量前提下更低碳化。预处理通过影响堆料的性质和初始状态下堆料中微生物的种类和数量从而影响堆肥的矿化和腐殖化过程。活性微生物量与脱氢酶活性是矿化过程的主要决定因素,而多酚氧化酶活性主要影响堆肥的稳定腐殖化过程。     

泛素—蛋白酶体途径的组成及其生物学作用

泛素－蛋白酶体途径是近20年来发现的一种高效蛋白分解途径,其生物学作用非常广泛。本文简要介绍泛素－蛋白酶体途径的组成,作用机制,泛素－蛋白酶体途径与骨骼肌蛋白降解,抗原提呈,细胞周期调节,转录因子代谢,临床疾病间的关系,以及在药物开发和临床治疗中的意义。     

非蛋白氨基酸的生物合成及其生物学作用

解释了蛋白氨基酸和非蛋白氨基酸,并着重论述了非蛋白氨基酸的生物合成及其生物学作用。非蛋白氨基酸的生物合成主要通过基本氨基酸合成后的修饰、代谢及消旋作用产生,其生物学作用主要表现在能合成其他含氮物质、储藏氮和运输氮、储能、组成细菌细胞壁、毒性作用及药物作用等方面。     

合成生物学中的DNA组装技术

合成生物学旨在应用工程学的研究思路及手段去设计或改造生物系统,是一个综合了科学与工程的拥有发展潜力的新兴学科,在生物医药、农业、能源、环保等方面发挥着巨大作用。DNA组装技术是合成生物学中的关键技术,也是合成生物学快速发展的限制性技术。综述了众多DNA组装技术的发展及其在合成生物学研究中的意义和应用。     

植物HD-Zip转录因子的生物学功能

HD-Zip转录因子属于Homeobox蛋白家族, 是植物特异转录因子, 由高度保守的HD(Homeodomain)结构域和Leu zipper(Zip)元件组成, 前者与DNA特异结合, 后者介导蛋白二聚体的形成。HD-Zip转录因子家族包括4个亚家族(HD-Zip Ⅰ-Ⅳ), 其成员通过与其他蛋白互作、参与激素介导的信号途径, 从而调控植物生长发育、光形态建成、花发育、果实发育和植物对逆境应答等生物学过程。文章对近几年关于植物HD-Zip转录因子参与上述生物学功能方面的研究进行了综述, 以期对新功能基因的挖掘和应用研究以及HD-Zip调控机制的阐明奠定基础。     

类泛素蛋白--SUMO

SUMO(small ubiquitin-related modifier)是泛素(ubiquitin)类蛋白家族的重要成员之一。尽管SUMO的生化反应途径与泛素相似,但不像泛素那样诱导底物蛋白降解。SUMO化能够使蛋白质更加稳定,进而调节许多关键的细胞活动。现从分类、结构、生化途径和生物学功能等方面介绍SUMO及SUMO化过程。     

浮萍合成生物学研究进展

随着浮萍基因组和转录组数据的不断获得,以及高效稳定的浮萍遗传转化和基因编辑体系的建立,以浮萍为底盘的表达系统已经成功表达了多种外源蛋白,浮萍有望成为植物合成生物学的研究热点。现简要介绍浮萍的基本信息,对浮萍科植物的基因组和转录组信息、遗传表达体系、浮萍合成生物学使能技术和合成的外源蛋白进行概述,同时简要总结浮萍合成生物学的优势,对浮萍合成生物学未来的发展前景进行展望。     

2013合成生物学专刊序言

合成生物学目前在全球得到迅猛发展。在此专刊中,综述了一些相关技术在合成生物学领域的进展,其中有:链霉菌无痕敲除方法、基因合成技术、DNA组装新方法、最小化基因组的方法及分析、合成生物系统的组合优化。也讨论了应用合成生物学策略优化光合蓝细菌底盘、产溶剂梭菌分子遗传操作技术、蛋白质预算(Protein budget)作为合成生物学的成本标尺。最后,用几个例子说明了合成生物学的应用,包括复杂天然产物合成人工生物系统的设计与构建、微生物木糖代谢途径改造制备生物基化学品以及构建酿酒酵母工程菌合成香紫苏醇。     

真菌芳香聚酮化合物的合成生物学研究进展*

真菌芳香聚酮化合物是由真菌非还原聚酮合酶(NR-PKSs)催化形成的具有广泛生物活性的一类天然产物。大部分内源真菌菌株存在难培养、致病性或产率低等问题,从根本上限制了真菌芳香聚酮化合物的开发和应用。随着合成生物学和代谢工程的发展,很多具有生物活性的聚酮产物实现了在工业微生物(如酿酒酵母、构巢曲霉等)中的异源生产,相关研究逐渐成为热点。从合成途径解析与挖掘、底盘细胞的构建与改造等方面综述了近年来真菌芳香聚酮化合物的合成生物学研究进展,为未来真菌芳香聚酮化合物人工代谢途径的高效构建和实现工业化生产奠定基础。     

真菌芳香聚酮化合物的合成生物学研究进展*

真菌芳香聚酮化合物是由真菌非还原聚酮合酶(NR-PKSs)催化形成的具有广泛生物活性的一类天然产物。大部分内源真菌菌株存在难培养、致病性或产率低等问题,从根本上限制了真菌芳香聚酮化合物的开发和应用。随着合成生物学和代谢工程的发展,很多具有生物活性的聚酮产物实现了在工业微生物(如酿酒酵母、构巢曲霉等)中的异源生产,相关研究逐渐成为热点。从合成途径解析与挖掘、底盘细胞的构建与改造等方面综述了近年来真菌芳香聚酮化合物的合成生物学研究进展,为未来真菌芳香聚酮化合物人工代谢途径的高效构建和实现工业化生产奠定基础。     

类胡萝卜素的生物合成途径及生物学功能研究进展

类胡萝卜素具有重要的生物学功能,一直是研究的热点。综述近十年来对植物类胡萝卜素的生物合成途径,并对其生物学功能参与光系统的组装、非光化学猝灭、基因表达、抗氧化性和维持膜的稳定性等五个方面的研究进展作一介绍。     

酿酒酵母细胞融合机制及交配信号通路的合成生物学应用

细胞融合是大多数真核生物发育中的一个基本生物过程。酿酒酵母作为真核生物基因组合成和转移的经典模式生物,其细胞融合机制不清楚,因此限制了它的合成生物学应用。在酿酒酵母的融合过程中,细胞对信息素做出反应,触发促分裂原活化的蛋白激酶（MAPK）级联反应以启动交配,随后细胞发生极化、细胞壁重塑、膜融合和核配。其中,研究可能的“融合酶”——受信息素调控的多跨膜蛋白（Prm1）为推动细胞融合可控性提供方向。酵母交配信号通路的合成生物学应用基于生物元件、生物装置与生物系统以及多细胞互作3个层次,本文分析了信息素诱导型启动子、G蛋白偶联受体、支架蛋白、转录因子、双稳态开关、调谐器、底盘细胞等在生物传感器及代谢工程等领域的应用。开发理性设计的模块化线路和优化交配途径来精确调控酵母交配的生理事件,对于细胞融合的人工可操纵性发展具有重要意义。     

合成生物学在微生物细胞工厂构建中的应用

通过微生物发酵的方法生产大宗化学品和天然产物能够部分替代石油化工炼制和植物提取。合成生物学技术的发展极大地提高了构建微生物细胞工厂生产大宗化学品和天然产物的能力。一方面综述了合成生物学在构建细胞工厂时的关键技术,包括最优合成途径的设计、合成途径的创建与优化、细胞性能的优化;另一方面,介绍了应用这些技术构建细胞工厂生产燃料化学品、大宗化学品和天然产物的典型案例。     

翻堆频率对堆肥减量化、腐殖化和稳定化的影响

好氧堆肥是有机固体废弃物处理处置的有效手段之一,堆肥还田也是贫瘠土壤改良的常用措施。但好氧堆肥是一个典型的CO_2等温室气体的释放过程。如何减少堆肥过程中的CO_2释放,强化堆肥的腐殖化过程对于实现有机固体废弃物的低碳化堆肥、提高作为优良土壤改良剂的腐殖质产量具有重要意义。本文选取农林秸秆和餐厨垃圾作为堆肥原料,研究不同翻堆频率对堆肥过程中的物料减量化、腐殖化和稳定化的影响,以期发现一个较低碳的堆肥工艺,并从微生物角度初步探索了其影响机制。研究结果显示,不同的翻堆频率(分别为每2 d、4 d和6 d翻堆一次),堆料的减量化和腐殖化程度有一定差异,翻堆频率为4 d的堆肥工艺物料减量率最高为50.5%,但碳减量率最低为77.4%;而翻堆频率为2 d的堆肥工艺腐殖质产量最高;3种堆肥工艺经62 d堆肥都达到了腐熟程度,翻堆频率为4 d的堆肥工艺腐熟化程度最高。不同的翻堆频率可能通过影响堆肥过程中堆料的温度、含氧量等因素从而改变堆料中活性微生物量、种类和生物酶活性,进而影响堆料的矿化和腐殖化进程。     

基于合成生物学的微生物制造研究进展

基于合成生物学的微生物制造在天然产物药物、生物能源、生物基化学品及生物传感器件的研究中发挥越来越重要的作用。本文系统地介绍了合成生物学研究领域的最新技术进展,包括DNA和染色体合成、新生物元件开发与元件库标准化、染色体工程与最小基因组技术、途径装配技术等,并阐述了合成生物学在微生物制造领域内所取得的突破和巨大的应用价值。     

植物合成生物学领域发展态势的文献计量分析

合成生物学作为一种颠覆性技术可应用于农业领域的创新发展,解决当前农业学科中的瓶颈问题。利用文献计量学方法从领域发表论文的时序数量分布、主题分布等探测当前合成生物学的基本态势。基于领域的主题分布可知,其中植物合成生物学这一主题是稳定存在的且主题规模处于稳定增长趋势。聚焦植物合成生物学这一主题方向,在构建引文网络的基础上利用主路径分析方法从知识流动角度探测植物合成生物学领域重要知识节点,内容涵盖介子油苷生物合成途径,重要催化酶功能解析、转录因子的调控作用,组学方法的应用,利用微生物酵母进行生物物质合成,这些内容表征了合成生物的核心理论技术。     

植物合成生物学领域发展态势的文献计量分析

合成生物学作为一种颠覆性技术可应用于农业领域的创新发展,解决当前农业学科中的瓶颈问题。利用文献计量学方法从领域发表论文的时序数量分布、主题分布等探测当前合成生物学的基本态势。基于领域的主题分布可知,其中植物合成生物学这一主题是稳定存在的且主题规模处于稳定增长趋势。聚焦植物合成生物学这一主题方向,在构建引文网络的基础上利用主路径分析方法从知识流动角度探测植物合成生物学领域重要知识节点,内容涵盖介子油苷生物合成途径,重要催化酶功能解析、转录因子的调控作用,组学方法的应用,利用微生物酵母进行生物物质合成,这些内容表征了合成生物的核心理论技术。     

堆肥中木质素降解微生物对腐殖质形成的作用

堆肥化是处理有机固体废物的主要方法之一。但传统堆肥法存在历时长、肥效低等问题 ,因此加速腐殖化进程可提高堆肥效率和堆肥质量。综述了堆肥中降解木质素的微生物种类的腐殖质的组成 ,介绍了木质素降解与腐殖质形成的关系 ,最后阐述了堆肥中各木质素降解微生物对腐殖质形成的作用。