微生物代谢国家重点实验室

<正>微生物代谢国家重点实验室(上海交通大学)于2011年获科技部批准建设。实验室面向微生物代谢科学前沿和产业重大需求,探索微生物合成与分解代谢的机理,揭示微生物代谢活动的生理功能、调节网络和互作方式,力求科学探索微生物细胞工厂的内在驱动力,服     

微生物代谢国家重点实验室

正微生物代谢国家重点实验室(上海交通大学)于2011年获准建设。实验室面向微生物代谢科学前沿和产业重大需求,探索微生物合成与分解代谢的机理,揭示微生物代谢活动的生理功能、调节网络和互作方式,力求科学探索微生物细胞工厂的内在驱动力,服务于现代生物产业的转型升级,实现微生物代谢潜能的优化释放。实验室设有合成代谢、分解代谢、代谢互作三大研究方向,发挥多学科交叉优势,在微生物表观遗传学、环境微生物学、微生态与健康、天然产物生物合成与合成生物学等众多研究领域成绩斐然:DNA硫修饰作为原创性研     

海洋动物来源微生物的共培养研究进展

近年来,由于一些新疾病的发生和细菌耐药性的出现,微生物来源次级代谢产物的筛选重复率越来越高,微生物一些代谢基因在现有实验室条件下无法表达,所以需要发现新的微生物资源,同时找到激活微生物代谢产物基因的方法.海洋动物体内蕴含着大量的共附生微生物资源,可以产生很多具有生物活性的化合物,是潜在的药用资源.本文综述了近年来海洋动...     

DNLA骨架上第一种生理修饰之谜被破解

科学时报2007年10月19日讯：中国科学院院士、上海交通大学微生物代谢教育部重点实验室教授邓子新领衔的研究成果“DNA大分子上一种新的硫修饰”,在国内外学术界引起广泛关注与赞誉。[第一段]     

微生物对分解底物碳氮磷化学计量的响应和调节机制

微生物分解者的生存和生长策略、群落结构和功能会随着底物化学计量特征而改变, 从而强烈地影响底物的分解速度和元素的周转速率, 进而影响生态系统的功能过程。深入理解微生物生理代谢活动和群落结构与陆地生态系统过程之间的联系及其对全球变化的响应和反馈机理是生态学和全球变化生物学领域值得关注的重大科学命题。该文基于生态化学计量学理论和代谢理论, 首先介绍微生物在陆地生态系统碳氮磷循环中的作用; 然后综述微生物对分解底物化学计量变异性的响应和调节的4种主要机制: (1)调整微生物自身化学计量特征; (2)调整微生物群落结构; (3)产生特定的胞外酶以获取受限制的资源; (4)改变碳氮磷元素利用效率。最后, 通过分析当前研究不足, 提出该领域亟需关注的科学问题有: (1)综合阐明微生物对底物化学计量变化响应的各种机制及其相对重要性; (2)探索全球变化对微生物驱动的碳氮磷循环的影响; (3)探索微生物对底物化学计量变化适应对策的时空变化。     

工业微生物中NADH的代谢调控

NADH是微生物代谢网络中的一种关键辅因子。调节微生物胞内NADH的形式与浓度是定向改变和优化微生物细胞代谢功能, 实现代谢流最大化、快速化地导向目标代谢产物的重要手段之一。以下在详尽总结了NADH生理功能的基础上, 从生化工程(添加外源电子受体、不同氧化还原态底物及NAD合成前体物, 调节培养环境和氧化还原电势)和代谢工程(过量表达NADH代谢相关酶、缺失NADH竞争途径及引入NADH外源代谢途径)两方面分析、归纳了NADH代谢调控策略, 进而凝练出调控NADH/NAD+比率调节微生物细胞代谢功能研究方面亟待解决的3个科学问题及可能的解决途径。     

微生物治理有机污染物

这些年来,微生物科学工作对利用微生物治理环境中有害、有毒有机污染物的研究取得重要进展。利用微生物对各类不同的有机污染物进行降解和转化有着巨大潜力,这同微生物所具备的几方面的特点密切相关：(1)个体微小,比表面积大．代谢速度快;(2)种类繁多(含未培养的微生物),分布广(含地球以外的生命体),代谢类型多样;(3)繁殖快、易变异、适应性强(含各类嗜极微生物);     

重金属胁迫下土壤微生物和微生物过程研究进展

通过对重金属胁迫下土壤微生物和微生物过程研究的进程和研究进展的归纳综述,分析了该研究尚存在的问题,并阐述了其可能原因．认为土壤微生物和微生物学过程的重金属胁迫研究存在如下问题：一是从实验室、田间试验和实地监测得到的结果间无法进行比较,从而使实验室和田间试验的研究丧失了其科学指导意义,并且在实地监测研究中缺乏相应的“精确”对照;二是在重金属的胁迫下土壤微生物不但数量有消长,而且区系结构上也发生了变化,但是用于校园微生物区系结构变化的手段(PLFA、BI-OLOG和DNA等方法)尚处在探索阶段并需要昂贵的设备,难以普及,需发展一些可广泛普及的新方法来代替传统的平板分离法分析土壤微生物结构;三是重金属对土壤微生物和微生物过程产生胁迫的形态、离子效应和根际效应尚未得到有效的研究和探讨;四是土壤微生物和微生物过程重金属胁迫的表征体系尚未建立．     

《微生物生态学》

微生物生态学是研究微生物与其周围生物和非生物环境之间相互关系的一门科学。本书的内容包括五个方面：（ｌ）正常自然环境中微生物的分布、分布规律、微生物的代谢及其对环境的影响,环境因素对这些代谢的影响,微生物与微生物之间、微生物与其他生物之间的相互关系。（２）极端环境中微生物的种类和分布,生命机理和这些微生物在工农业生产中的应用。（３）污染环境中的微生物学,其中包括污染物对微生物的毒性,某些微生物对有机和无机污染物的抗性,微生物对污染物的转化和降解作用,污染物转化和降解作用与微生物质粒和染色体基因的相…     

深海微生物高压适应与生物地球化学循环

深海是典型的高压环境,嗜压微生物是深海生态系统中的重要类群.随着深海采样技术的发展及高压微生物特殊培养设备的开发,已从深海环境中分离到一系列嗜压微生物,包括一些常压环境不能生长的严格嗜压菌.对这些嗜压菌的研究,不仅对微生物适应极端高压环境的机制有一定了解,而且发现了一些特殊的代谢产物.研究微生物高压嗜压机理,还有助于探索地球生命的温度压力极限及生命起源和演化等科学问题.从深海嗜压微生物多样性、深海微生物高压环境适应机理及深海微生物在生物地球化学循环中的作用等方面对嗜压微生物的研究进展进行综述.     

从微生物信息代谢看物质运动形式演进

从微生物信息代谢过程中的病原菌与寄主相互识别、微生物之间招募作用等研究领域的新发现入手,在微生物及其他生物信息代谢本质、微生物及其他生物信息代谢对其周围物质运动的影响等方面,对物质变信息,特别是经过生物界物质变信息规律进行了分析,对物质运动方式的演进规律,即无机界→有机界→信息界,做了开创性探索,这将为人类认识宇宙间物质运动的深层次规律产生重要引领作用。     

连续流生物反应器技术在微生物培养中的应用

自然环境中99%微生物在实验室条件下仍是不能被培养的,称之为"未培养"微生物或微生物"暗物质"。对其进行研究不仅有助于认识环境中微生物代谢多样性,丰富生命之树,同时未培养微生物还蕴含着巨大的新基因和新天然产物资源。但传统培养技术的局限性阻碍了"未培养"微生物资源的开发和利用。虽然随着分子生物学技术的发展,可以直接从环境中获得未培养微生物的遗传信息,分析微生物的广泛代谢多样性,但微生物的生理特征和代谢产物等分析仍然需要建立在研究纯菌株的基础上。目前,已经有很多新颖的培养技术被研发,如原位培养技术、共培养技术和连续流生物反应器培养技术等用于挖掘未培养微生物资源。本文主要介绍了连续流生物反应器培养新技术的发展与改进,探讨了"未培养"微生物培养技术及设备的发展方向,以进一步促进"未培养"微生物资源的开发与利用。     

医学院校《微生物学》实验课的实验室安全管理初步探讨

随着微生物实验新技术的发展,仪器设备日益增多(特别是精、尖仪器设备增多),加之进入高校微生物实验室的教师、学生数量增多,且学生的实验素质参差不齐,使得安全风险隐患日益增加,实验管理难度显著增强。微生物实验室如何进行科学管理,来保证实验室安全并达到最佳运行效率的问题日益受到关注。实验室管理是一项需要具备良好的专业知识技能、严谨的工作态度和科学的管理办法相结合的管理工作,以医学院校微生物实验室为例,通过完善实验室制度建设、加强实验室人员管理、落实仪器设备运行维护、强化实验物品管理等方法,确保实验室的安全,为日常实验教学和科研工作提供有力支撑,为其他类型实验室的科学管理提供了思路。     

真菌诱导子在发酵工业中的应用现状及展望

真菌诱导子是一类能诱导植物和微生物产生次级代谢产物的活性物质,它一经识别,将通过信号转导途径,引起相关基因表达发生变化,从而调节次级代谢产物合成途径中相关酶的活性,诱导特定次级代谢产物的积累。近年来国内外在真菌诱导子诱导途径及机制方面进行了深入研究,同时在生物工业领域,尤其在发酵工业中的应用也引起了广泛关注。以下结合本实验室的研究工作,重点介绍了真菌诱导子在植物和微生物细胞次级代谢产物合成方面的应用现状、诱导机制和存在的问题及展望。     

肠道共生微生物脂质代谢物的黏膜免疫调节功能与机制

机体的肠道黏膜表面存在着大量与宿主免疫系统互作的共生微生物,其所编码的代谢通路可产生多种具有免疫调节活性的小分子物质。膳食脂肪可经脂解作用形成游离脂肪酸,并在肠道胆汁酸的协助下作为必需营养元素被机体所吸收利用。与此同时,肠道共生微生物既可将宿主来源的胆汁酸转化为多种脱结合胆汁酸或次级胆汁酸,也可将部分膳食来源的长链不饱和脂肪酸代谢为多种异构衍生物。目前,关于肠道共生微生物介导的脂质代谢网络调控宿主黏膜免疫系统发育、成熟与功能的研究方兴未艾。结合该实验室的相关研究,该文将对共生微生物脂质代谢物与肠道黏膜免疫互作机制的前沿进展进行综述与讨论。     

秭归张家冲坡耕地作物类型对土壤微生物功能多样性的影响

湖北省秭归县张家冲小流域位于三峡库区,土地资源贫瘠,生态环境脆弱。为探讨相似土壤环境下,种植不同作物的坡耕地土壤微生物的碳源代谢是否有差异,我们选择该地水土保持站试验田坡耕地3种典型作物(柑橘、茶树、花生)及有无树篱搭配共计6种处理的6块样地,采得18个土样,测定了土壤理化性质,通过Biolog ECO微平板技术研究土壤微生物功能多样性,并运用多元统计方法,探索土壤微生物功能多样性与土壤理化性质的关系。结果表明,土壤理化性质及土壤微生物受种植作物类型的影响。花生样地速效养分含量最低(P0.001)。柑橘无树篱样地土壤微生物活性最高,即Biolog培养的平均颜色变化率(AWCD)最大(P0.05)。不同作物样地土壤微生物功能多样性顺序为:柑橘地花生地茶树地(P0.05)。总体来看,样地土壤微生物主要代谢碳源类型为多聚物类和氨基酸类。芳香类和胺类碳源代谢在不同作物样地间存在显著差异(P0.05),有无树篱对糖类和羧酸类碳源代谢有较大的影响(P0.01)。柑橘样地土壤微生物碳源代谢受土壤理化因子影响较小,茶树样地土壤微生物的代谢与土壤pH、碱解氮、速效磷等相关性较高,而花生样地土壤微生物的代谢却与总氮、速效钾相关性较高。研究表明:在该地贫瘠的土壤中,不同作物土壤理化性质、土壤微生物代谢活性、多样性及碳源代谢类型存在差异;土壤微生物代谢特征与土壤理化性质有关。     

基于微生物共培养的隐性基因簇激活策略

微生物次级代谢产物是药物先导化合物的重要源泉之一。随着测序技术的迅猛发展,越来越多的微生物基因组得以测序完成。伴随着测序技术的进步,生物信息学也得到了快速发展。基因组序列分析发现,链霉菌和丝状真菌等微生物中存在大量的已知的或未知的次级代谢物生物合成基因簇(secondary metabolite-biosynthetic gene clusters,SM-BGCs)。然而,在实验室培养条件下大部分基因簇无法表达或表达量很低,导致难以发现这些基因簇所对应的代谢产物,人们将这类基因簇称为“隐性基因簇”或“沉默基因簇”。通过调节基因簇中特异调控基因或基因簇外全局性调控基因的表达,对代谢途径的定向改造,以及将基因簇导入异源宿主等策略,能够激活部分隐性基因簇的表达。通过激活隐性基因簇的表达,能够发现通过常规实验室培养无法获得的具有独特生物活性的新结构代谢产物,成为创新药物的重要来源之一。然而,这些基因簇激活策略都严重依赖于对特定菌株或宿主的遗传操作。近年来,通过模拟自然混合培养中微生物间相互作用,开发了通过混合特定微生物菌株在厌氧或好氧条件下激活隐性基因簇的方法,称之为共培养激活策略。这种策略不...     

异化金属还原菌的研究进展*

微生物利用金属氧化物作呼吸作用的最终电子受体是一种新的代谢途径。该过程微生物利用有机底物异化还原金属氧化物进行生长代谢。异化金属还原菌对于研究探索古生物呼吸形式、界定生命的上限温度等生命科学问题具有重要研究价值,同时在生物整治、微生物燃料电池等方面具有广阔的应用前景。对异化金属还原菌进行了综述,并对这类菌的研究应用给予评述和展望。     

异化金属还原菌的研究进展

微生物利用金属氧化物作呼吸作用的最终电子受体是一种新的代谢途径。该过程微生物利用有机底物异化还原金属氧化物进行生长代谢。异化金属还原菌对于研究探索古生物呼吸形式、界定生命的上限温度等生命科学问题具有重要研究价值,同时在生物整治、微生物燃料电池等方面具有广阔的应用前景。对异化金属还原菌进行了综述,并对这类菌的研究应用给了评述和展望。     

肠道微生物群与药物相互作用的研究进展

药物的代谢是机体对药物处置过程的关键步骤,而肠道作为机体中重要的微生态系统,其在药物代谢方面的作用至关重要。肠道微生物群能够对各种药物等外源化合物进行生物转化、积累,并改变这些物质的活性和毒性,从而影响宿主机体对它们的反应。肠道微生物群与药物之间的相互作用相当复杂,亟待更多更加深入、全面的发掘和研究。近年来,随着人们对肠道微生物群代谢及其与药物互作关系,肠道菌-宿主共代谢认知的不断深化,越来越多的研究表明肠道微生物在药代动力学中扮演重要角色。本文通过调研、整理、归纳和总结国内外相关文献资料,对机体肠道微生物的分类、功能,几种常用药物对肠道微生物的影响以及肠道菌群对药物的代谢作用效果与几个主要的机制进行了梳理和综述,并讨论了微生物和药物之间的双向互作。有利于增进对微生物群影响药物疗效及其代谢途径和机制的了解,提高调控肠道微生物改善治疗的可能性,为指导临床合理用药、精准用药、个体化治疗、药物的评价和新药研发等提供科学参考。