植物乳杆菌谷氨酸脱羧酶催化pH范围的理性改造及高效转化生产g-氨基丁酸

γ-氨基丁酸可由谷氨酸脱羧酶(glutamate decarboxylase, GAD)催化谷氨酸一步合成,反应体系成分简单、环境友好。然而,绝大多数GAD酶催化pH偏酸性且反应范围狭小,需要加入无机盐维持最适催化环境,增加了生产附加成分。此外,随着产物γ-氨基丁酸的生成,溶液pH会逐渐上升,不利于GAD酶的持续转化。本研究首先从实验室保藏的一株高产γ-氨基丁酸的植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)中克隆得到谷氨酸脱羧酶LpGAD,基于酶蛋白表面电荷修饰,选择9个位点进行定点突变及组合突变,酶学性质表征结果显示三突变体LpGAD^{S24R/D88R/Y309K}在催化pH区间内酶活力整体提高,尤其拓宽了在偏中性pH 6.0下的酶活,为野生酶的1.68倍。接下来,通过分子动力学模拟解析了酶活提高的机理。此外,将Lpgad与Lpgad^{S24R/D88R/Y309K}突变基因分别在谷氨酸棒杆菌(Corynebacterium glutamicum) E01中过表达,通过优化确定了摇瓶最适转化条件为反应温度40 ℃,菌体量OD₆₀₀=20,底物L-谷氨酸100.0 g/L,5-磷酸吡哆醛添加量为100 μmol/L。5 L发酵罐中,不调节pH,通过分批投料底物L-谷氨酸,γ-氨基丁酸产量高达402.8 g/L,较对照菌株提高了1.63倍。本研究成功拓宽了LpGAD的pH催化范围及酶活,提高了γ氨基丁酸的转化效率,为实现其规模化工业生产奠定了基础。     

番木瓜果糖-2,6-二磷酸酶CpF2KP基因克隆和蛋白表达纯化

番木瓜是岭南四大名果之一,在我国东南部地区广泛种植,因其具有食用和药用双重价值,因此深受人们的青睐。果糖-6-磷酸,2-激酶/果糖-2,6-二磷酸酯酶(fructose-6-phosphate,2-kinase/fructose-2,6-bisphosphatase,F2KP)是一个独特的双功能酶,具有激酶功能域和酯酶功能域,能催化生物体内糖代谢的重要调节物果糖-2,6-二磷酸(Fru-2,6-P_(2))的合成和降解。为了研究番木瓜中编码该酶的基因CpF2KP的功能,得到目的蛋白尤为重要。本研究从番木瓜基因组中提取到CpF2KP基因的编码序列(coding sequence,CDS)序列,该基因CDS全长2274 bp。将该基因CDS全长扩增之后选用pGEX-4T-1载体进行原核表达。对载体pGEX-4T-1用EcoRⅠ和BamHⅠ进行双酶切,利用基因重组的方式将扩增序列构建到原核表达载体上。经过诱导条件探索,SDS-PAGE结果显示GST-CpF2KP重组蛋白的大小约为110 kDa,诱导CpF2KP蛋白表达的最适条件为:异丙基β-D-硫代半乳糖苷(isopropyl beta-D-thiogalactopyranoside,IPTG)浓度为0.5 mmol/L,温度28℃。对诱导后的CpF2KP蛋白进行纯化,得到了纯化的单一目的蛋白。此外,检测了该基因的组织表达特性发现该基因在种子中表达量最高,在果肉中表达量最低。该研究为进一步深入揭示番木瓜CpF2KP蛋白的功能及研究该基因参与的生物学过程提供了重要基础。     

Melatonin Promotes Rice Seed Germination under Drought Stress by Regulating Antioxidant Capacity

Drought stress is a serious threat to the germination of plant seeds and the growth of seedlings. Melatonin has been proven to play an important role in alleviating plant stress. However, its effect on seed germination under drought conditions is still poorly understood. Therefore, we studied the effects of melatonin on rice seed germination and physiological characteristics under drought stress. Rice seeds were treated with different concentrations of melatonin (i.e., 0, 20, 100, and 500 μM) and drought stress was simulated with 5% polyethylene glycol 6000 (PEG6000). The results showed that 100 μM melatonin can effectively improve the germination potential, rate and index; the vigor index of rice seeds; and the length of the shoot and root. In addition, that treatment also increased the activity of superoxide dismutase (SOD), peroxidase (POD) and catalase (CAT), and reduced the content of malondialdehyde (MDA). The grey relational grade between the shoot MDA content and the melatonin seed-soaking treatment was the highest, which could be useful for evaluating the effect of melatonin on drought tolerance. Two-way analysis of variance showed that the effect of single melatonin treatment on rice seeds was more significant than that of single drought stress and interaction treatment of drought and melatonin (p < 0.05). The subordinate function results showed that 100 μM melatonin significantly improved the germination and physiological indexes of rice seeds and effectively alleviated the adverse effects of drought stress on rice seedlings. The results helped to improve the understanding of the morphological and physiological involvement of melatonin in promoting seed germination and seedling development under drought stress.     

两株聚球藻伴生细菌分离纯化与促生功能鉴定

【背景】蓝藻周围存在伴生细菌,伴生细菌与蓝藻具有复杂的作用关系。【目的】研究淡水聚球藻伴生细菌对聚球藻生长的影响。【方法】采用高通量测序分析聚球藻伴生细菌多样性;平板划线法纯化聚球藻伴生细菌,通过形态观察结合16S rRNA基因序列同源性比对,对其种属关系进行确定;通过聚球藻和不同浓度伴生细菌共培养测定其叶绿素a浓度,分析伴生细菌对聚球藻生长的影响;采用种子发芽试验验证伴生细菌促生功能。【结果】淡水聚球藻伴生细菌优势菌属为产卟啉杆菌属(Porphyrobacter)、根瘤菌属(Rhizobium)、水单胞菌属(Aquimonas)和中慢生根瘤菌属(Mesorhizobium),从聚球藻分离获得了两株伴生细菌JQ1和JQ2,基于16S rRNA基因序列鉴定其分别属于Rhizobium和Peribacillus,通过在聚球藻与不同浓度伴生细菌共培养及水稻发芽试验验证,证明伴生细菌JQ1和JQ2在菌藻比例分别为5:1和15:1时具有促生作用,都对增强秧苗素质和根系发育有一定影响但JQ2与JQ1相比能显著提高水稻种子的发芽率。【结论】淡水聚球藻伴生细菌JQ1和JQ2在适宜的浓度均可显著促进聚球...     

乙醛脱氢酶基因ALDH2对雄性小鼠生育能力的影响

本研究使用乙醛脱氢酶2(ALDH2)基因全敲除的雄性C57BL/6(B6)小鼠（Musmusculus domesticus）,通过分析不同周龄小鼠的睾丸脏器系数、睾丸组织细胞形态、精子运动参数、配种后母鼠产仔数及子代雄雌比等生育指标,探讨ALDH2基因敲除对雄性小鼠生育能力的影响。结果表明,与野生型（WT）小鼠相比,5、7、10周龄ALDH2基因敲除型（KO）雄性小鼠睾丸脏器系数显著降低（P <0.05）;睾丸组织细胞间质变大,精子活率显著降低（P <0.05）;产仔数和雄雌比显著降低（P <0.05）。本研究为揭示乙醛脱氢酶ALDH2基因在雄性小鼠生殖中的作用提供了一定的基础。     

基于N蛋白单克隆抗体的小反刍兽疫病毒抗体检测胶体金试纸条的研制

本研究旨在建立一种简便、快捷、可直观检测小反刍兽疫病毒(peste des petits ruminants virus,PPRV)抗体的检测方法。将pET-32a-N重组质粒转化至大肠杆菌(Escherichia coli) Rosetta(DE3)感受态细胞中进行诱导表达,以纯化的PPRVN蛋白免疫8周龄BALB/c小鼠,取其脾细胞与SP2/0骨髓瘤细胞进行融合,间接酶联免疫吸附试验(enzyme-linked immunosorbent assays, ELISA)筛选及亚克隆,获得了抗PPRV N蛋白的单克隆抗体。将PPRV N蛋白分别作为金标抗原及检测线(T线)包被抗原、单克隆抗体作为质控线(C线)包被抗体,组装成检测PPRVN蛋白抗体的胶体金免疫层析试纸条。结果显示：成功获得1株能稳定分泌抗N蛋白抗体的杂交瘤细胞株,命名为1F1;间接ELISA检测1F1腹水效价为1:128000;亚类鉴定结果为IgG1,轻链为kappa链。Westernblotting结果显示,1F1能与PPRV N蛋白特异性结合;间接免疫荧光(indirect immunofluorescent ass...     

细胞外基质刚度调控压电型机械敏感离子通道组件1对神经干细胞分化的影响

目的 本研究旨在探讨细胞外基质刚度变化对神经干细胞（neural stem cells,NSCs）分化的影响及其作用机制。方法 本研究基于成功构建脊髓损伤大鼠模型,并制备不同刚度（0.7 kPa、40 kPa）的聚丙烯酰胺凝胶基底,将大鼠原代NSCs于不同刚度基底上培养。压电型机械敏感离子通道组件1（piezo type mechanosensitive ion channel component 1,Piezo1）shRNA质粒转染NSCs细胞。免疫荧光染色检测神经元标志物双皮质醇（doublecortion,DCX）和星形胶质细胞标志物胶质纤维酸性蛋白（glial fibrillary acidic protein,GFAP）阳性细胞百分比。免疫组织化学及蛋白质免疫印迹（Western blot）法检测损伤组织及NSCs细胞中Piezo1蛋白的表达水平。结果 与0.7 kPa基质刚度组相比,40 kPa基质刚度组中DCX阳性细胞数增加,而GFAP阳性细胞数减少,Piezo1蛋白表达量上升。脊髓损伤大鼠损伤组织Piezo1蛋白表达显著高于空白对照（sham）组。40 kPa基质刚度条件下沉默Piezo1后,DCX阳性细胞数减少,而GFAP阳性细胞数增加,差异具有统计学意义（P<0.05）。机制研究发现,沉默Piezo1导致IV型胶原及纤连蛋白表达下降。重组纤连蛋白逆转了Piezo1 shRNA对NSCs分化的影响,即DCX阳性细胞数增加,而GFAP阳性细胞数减少。结论 综上可见,硬基底刚度通过促进Piezo1蛋白表达,上调IV型胶原及纤连蛋白表达,从而调控NSCs细胞分化。本研究为基于生物材料治疗脊髓损伤提供了新的视角。     

有机框架材料在多肽富集的应用

生物医药领域近年来发展迅猛,多肽类药物因其生物学活性高、毒性小、生物相容性好等优势,在肿瘤治疗、细胞活性模拟、抗体检测等领域展开广泛应用,多肽的检测分析也成为研究的一大热点。传统的色谱法、溶剂沉淀法、离心超滤法和固相萃取法对多肽能够展现富集效果,但富集的效率往往不够理想。近年来,以有机框架材料为代表的纳米材料,在气体吸附、荧光、传感和催化等领域展开了广泛应用。有机框架材料凭借着独特的结构尺寸,成为了一类理想的生物吸附剂。由于其具有表面可修饰性,能够大大提高对多肽的富集效率。本文着重介绍近5年来金属-有机框架材料（metalorganic frameworks,MOFs）和共价-有机框架（covalent-organic frameworks,COFs）在多肽富集中的应用。     

仿脑组织体模研究进展

仿脑组织体模是指可以有效模拟人脑组织形状、性质的等效材料组织或数字模型,可以在实验中代表人脑组织的某些生理特性从而达到特定的研究目标,根据其物理形态,通常可分为固体、液体、数字体模3类。仿脑组织体模具有安全经济,配置简单并且可重复使用的优势,被广泛应用于脑部疾病诊断、系统安全性评估等研究。本文就仿脑组织体模的分类、物理特性和脑科学研究应用3方面进行论述,在阐述当前仿脑组织体模与真实脑组织存在一定性质差异的同时也说明其在替代真实脑组织实验上有良好的应用前景。     

褪黑素调节烟草丁香假单胞菌抗性的功能研究

为分析褪黑素(N-乙酰-5-甲氧基色胺)在植物先天免疫中的功能及调控机理,研究以病原菌丁香假单胞杆菌(Pseudomonas syringae pv.tomato DC3000,Pst DC3000)—烟草互作系统为模型,检测了病原菌侵染对烟草褪黑素相关基因表达的影响,并探讨了褪黑素对植物叶片病原菌生长以及气孔开度和活性氧自由基(reactive oxygen species,ROS)含量的影响以及调控机理。结果表明:(1)Pst DC3000处理提高了烟草褪黑素合成(NtSNAT1)和受体(NtPMTR1)基因表达,且外源褪黑素处理降低了叶片中的病原菌含量。(2)与野生型植物相比,过表达大豆GmSNAT1基因显著提高了转基因烟草中内源褪黑素含量和NtPMTR1的表达,且转基因烟草叶片中的Pst DC3000菌落数显著下降。(3)外源褪黑素和细菌鞭毛蛋白多肽flg22处理诱导了野生型和转基因烟草保卫细胞中ROS产生和气孔关闭,且转基因植物对褪黑素和flg22诱导的气孔关闭和ROS产生比野生型烟草更加敏感。综上所述,研究表明褪黑素可能通过受体NtPMTR1介导的信号途径促进保卫细胞ROS产生,诱导气孔关闭,从而降低病原菌Pst DC3000的入侵。