粪肠球菌精氨酸脱亚胺酶酶学性质研究

经硫酸铵分级沉淀、Q-Sepharose Fast Flow阴离子交换层析、SephadexG-75凝胶柱层析从NJ402自溶细胞超声破碎液中提纯得到精氨酸脱亚胺酶(ADI),纯化倍数为34.5,活力回收率为31.4%,经SDS-PAGE以及Native-PAGE测定结果表明,ADI亚基分子量约为46 kD,该酶非变性情况下的分子量约为190 kD左右,该酶为同四聚体结构.酶学,胜质研究结果表明:ADI催化最适温度和最适pH分别为50℃和6.5,在45℃以下和pH 5～8之间有很好的稳定性.ADI是L-型脱亚胺酶,具有严格的光学选择性,适当浓度的Mn2 、Mg2 、Co2 对ADI催化活力的促进作用较大,高浓度的Zn2 和Co2 对酶有一定程度的抑制作用,L-瓜氨酸对酶无抑制作用而L-鸟氨酸却表现出较强的抑制作用.ADI在最佳催化条件下作用于L-精氨酸的米氏常数为3.2686 mmol/L,最大反应速度为2.44 μmol/min.     

SARS-CoV-2 envelope protein causes acute respiratory distress syndrome (ARDS)-like pathological damages and constitutes an antiviral target

Cytokine storm and multi-organ failure are the main causes of SARS-CoV-2-related death. However, the origin of excessive damages caused by SARS-CoV-2 remains largely unknown. Here we show that the SARS-CoV-2 envelope (2-E) protein alone is able to cause acute respiratory distress syndrome (ARDS)-like damages in vitro and in vivo. 2-E proteins were found to form a type of pH-sensitive cation channels in bilayer lipid membranes. As observed in SARS-CoV-2-infected cells, heterologous expression of 2-E channels induced rapid cell death in various susceptible cell types and robust secretion of cytokines and chemokines in macrophages. Intravenous administration of purified 2-E protein into mice caused ARDS-like pathological damages in lung and spleen. A dominant negative mutation lowering 2-E channel activity attenuated cell death and SARS-CoV-2 production. Newly identified channel inhibitors exhibited potent anti-SARS-CoV-2 activity and excellent cell protective activity in vitro and these activities were positively correlated with inhibition of 2-E channel. Importantly, prophylactic and therapeutic administration of the channel inhibitor effectively reduced both the viral load and secretion of inflammation cytokines in lungs of SARS-CoV-2-infected transgenic mice expressing human angiotensin-converting enzyme 2 (hACE-2). Our study supports that 2-E is a promising drug target against SARS-CoV-2.Subject terms: Cell death, Molecular biology     

若尔盖沙化土地治理土壤微生物群落与功能基因比较研究

【目的】在高寒沙地中建立以赖草和沙生苔草等先锋植物为主的人工草方格,探究其土壤微生物群落动态变化以及养分循环过程。【方法】采用宏基因组测序和qPCR方法进行土壤微生物群落结构组成分析、功能基因注释和绝对丰度测定,并结合土壤理化因子数据进行冗余分析。【结果】人工建立草方格后,沙地土壤中全氮、速效磷以及有机碳含量分别提高了20%-68%、10%-247%、19%-56%;细菌和真菌的群落数量分别提高了17%-81%和2%-95%,与植物促生长相关的鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)、慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium)、硝化螺旋菌属(Nitrospira)、Solirubrobacter属和类诺卡氏菌属(Nocardioides)等细菌种类的相对丰度呈上升趋势;氮循环中与氨氧化和亚硝酸盐氧化相关的amoCAB基因簇和nxrAB基因簇显著富集,发现了完全氨氧化的基因标志。【结论】人工建立草方格有效提升了高寒沙地土壤养分和微生物群落数量,促进了养分循环。适度放牧可以增加沙地生态系统的氮汇扩散性,有助于本土先锋植物定植,为今后在同等高海拔地区采取沙地生态修复措施提供理论参考。     

生物启发的细菌表面人造矿物壳:通过仿生矿化保护活细胞

【目的】生物启发的细菌表面仿生矿化人造矿物壳被用于保护活细胞。【方法】将细菌限制在坚固而完整的矿物壳中,有限的物理空间和物质交换使其暂时进行休眠,降低长期保存期间的活力损失以及提高在各种极端环境中的生存能力,并且能够通过酸去除矿物壳而重新激活细菌。【结果】相较于未仿生矿化的细菌(EcN),矿化细菌(EcN@CaCO₃)在32 d的储存实验中活力最高提升262倍;在pH 2.5的强酸环境中存活率提高837倍;在pH 12.0的强碱环境中存活率提高171倍;在80 ℃的高温条件下存活率提高59.1倍;甚至在抗生素溶液中,EcN@CaCO₃中细菌的存活率是EcN的729.7倍。【结论】本研究利用仿生矿化提高了细菌的保存稳定性,使其能在酸刺激下去除涂层恢复活性,也能在极端环境下保留细菌的活力,为微生物在环境生态、食品制造和生物医药等领域的应用提供研究基础。     

南极生物粪对汞的生物放大作用

首次报道了南极地区金图企鹅、阿德利企鹅、黑背鸥和巨海燕 4种海鸟 ,以及象海豹、威德尔海豹、毛皮海狮等 3种海豹新鲜粪便中的全 Hg含量 ,并对比了该区风化土壤的 Hg含量 ,其中 Hg含量水平依次为 :土壤背景值 <黑背鸥粪 <金图企鹅粪 <阿德利企鹅粪 <威德尔海豹粪 <象海豹粪 <巨海燕粪 <毛皮海狮粪 ,可见 ,相对于背景土壤生物粪明显富集 Hg元素。此外 ,结合上述粪便样品的 δ15 N测定结果 ,讨论了南极生物粪对 Hg的生物放大作用。研究表明 ,随着 δ15 N升高 ,即生物营养级的升高 ,其粪便的全 Hg含量有逐步增高的趋势 ,这证实了生物粪和生物肌体一样存在对 Hg的生物放大作用。文中还对南极阿德雷岛一个经过企鹅粪污染的 Y2湖泥芯剖面上 15个样品的 2 6种元素进行了聚类分析 ,结果表明 ,沉积物中的汞和企鹅粪的标型元素具有同源性 ,即沉积物中的汞主要是由企鹅粪带入的 ,由于生物粪对汞的生物富集作用 ,生物粪的混入会造成湖泊沉积物中汞含量的增高     

体外重构STUB1介导α-1抗胰蛋白酶突变体Z蛋白泛素化修饰反应体系

α-1抗胰蛋白酶Z型突变体蛋白(α-1 antitrypsin Z-mutant protein, ATZ)是引发α-1抗胰蛋白酶缺陷症(α-1 antitrypsin deficiency, AATD)的主要原因,研究ATZ蛋白的泛素化修饰和降解对于治疗AATD具有重要意义。STUB1是一种重要的E3泛素连接酶,参与调节多种蛋白质的泛素化修饰。然而,STUB1是否参与ATZ的泛素化修饰尚未明确。本研究首先将ATZ和STUB1的编码基因克隆到pET28a质粒,构建了这2个蛋白的表达质粒。随后,将重组质粒转入大肠杆菌表达系统,在优化诱导条件实现了重组蛋白的异源表达。通过金属螯合亲和层析技术纯化得到目的蛋白,并通过蛋白质谱分析验证了其氨基酸序列的准确性。利用纯化的ATZ和STUB1重组蛋白,构建了一个体外泛素化修饰反应体系。实验结果显示,在ATP、E1泛素激活酶和E2泛素结合酶的协同作用下,STUB1成功催化了ATZ的泛素化修饰。本研究提供了一种体外获得Z型突变体ATZ纯化蛋白的方法,并确认了STUB1介导ATZ的泛素化修饰功能,推进了对α-1抗胰蛋白酶Z型突变体蛋白在细胞内降解过程的调控机制的理解。     

抑郁症易感基因和抗抑郁药物靶点相关[]神经细胞类型及相互作用网络分析

基于抑郁症的全基因组关联分析研究(GWAS),对于获得的单核苷酸多态性位点(SNP)使用Haploreg软件进行基因注释,得到SNP注释的102个易感基因.。使用MAGMA软件对GWAS的汇总统计数据做基因水平的分析,获得了270个校正之后显著的基因,两者合并共得到320个抑郁症易感基因。通过药物数据库Drugbank获取133个抗抑郁药物靶点基因。使用EWCE包对抑郁症易感基因和抗抑郁药物靶点在三套脑组织单细胞测序数据中,分别进行神经细胞类型富集分析。结果发现大脑皮质的GABA神经元(抑制性神经元)和谷氨酸能神经元(兴奋性神经元)是抑郁症易感基因和抗抑郁药物靶点共同的神经元。这两种类型的神经细胞可能是抗抑郁药物与抑郁症易感基因相互作用的神经细胞,另外少突胶质前体细胞可能是抑郁症特有的易感神经细胞。使用Network Calculator软件构建网络并进行进行网络拓扑学参数分析。结果表明抑郁症易感基因与抗抑郁药物靶点组成了一个具有显著的相互连接的网络。本研究从单细胞层面揭示抑郁症的遗传机制,在网络层面为寻找新的抗抑郁药物靶点提供了一定的启示。     

基于NGS的染色质测序在肿瘤研究中的应用

染色质是真核生物细胞核内由核酸和蛋白质组成的复合结构,有着精密且复杂的三维结构。染色质除基本的DNA序列外,内部还存在着不同化学修饰,DNA-蛋白质相互作用,DNA-DNA相互作用和DNA-RNA相互作用,以上这些若发生改变都可能在肿瘤发生发展过程中起到至关重要的作用。通过不同的染色质测序方法,可以解析出这些改变,并进一步加深研究者对肿瘤形成机制的理解,最终应用于肿瘤的治疗。本文对常见的染色质测序技术部分原理和应用进行综述。