合成支架在代谢工程中的研究进展

代谢工程作为通过引入外源合成途径或改造优化代谢网络,进行高附加值的天然代谢产物生物合成的技术,已经得到广泛应用。但随着目标合成产物的结构日渐复杂,构建多基因的从头合成途径造成宿主生物代谢失衡与中间产物对宿主细胞产生毒害作用等一系列问题发生的可能性也随之增加。为解决这些问题合成支架策略应运而生,合成支架将途径酶共定位以提高局部酶和代谢物的浓度,来增强代谢通量并限制中间产物与宿主细胞环境间的相互作用,成为生物催化和合成生物学研究的热点之一。尽管由核酸、蛋白质构成的合成支架策略已经应用于多种代谢物的异源合成,并取得了不同程度的成功,但合成支架的精确组装仍然是一项艰巨的任务。文中详细介绍了合成支架技术的研究现状,详细阐述了合成支架技术的原理和实例,并初步探讨了其应用前景。     

草鱼高脂日粮磷酸二氢钙适宜添加量的研究

为探讨草鱼高脂(7%)实用日粮磷酸二氢钙(MCP)适宜添加量对草鱼生长性能、脂质代谢及抗氧化能力的影响, 以磷酸二氢钙[Ca (H₂PO₄)]为磷源, 配制含MCP分别为0(对照组)、1.0%、2.0%、3.0%和4.0%的5种等氮等能实用日粮, 饲喂初始均重为(105.23±0.55) g的试验草鱼, 每种日粮设置3个重复, 每个重复15尾鱼, 进行为期8周的养殖试验。结果显示: 在高脂日粮中添加适宜的MCP可显著增加草鱼增重率(WGR)和全鱼磷含量, 降低饲料系数(FCR)和脏体比(VSI)。以WGR、FCR和全鱼磷为观测指标, 折线模型分析得出日粮MCP适宜添加量分别为3.26%、2.96%和2.63%; 全鱼、内脏、肌肉和肝脏粗脂肪含量随日粮中MCP的增加呈先降后升趋势, 而全鱼和肌肉粗蛋白含量则呈相反趋势; 在MCP3.0%组, 草鱼肠道淀粉酶、脂肪酶、胰蛋白酶活性, 血清碱性磷酸酶(AKP)活性最高, 血清甘油三酯、肝脏丙二醛含量, 乙酰辅酶A羧化酶(ACC)活性最低; 添加组血清总胆固醇含量均显著低于对照组(P<0.05), 肝脏肉碱脂酰转移酶(CPT-I)活性随日粮MCP添加量增加而渐增。研究表明, 草鱼高脂(7%)日粮中MCP适宜添加水平为2.96%—3.26% (饲料总磷1.43%—1.50%), 该添加水平能促进草鱼对日粮中营养物质的消化利用, 减少鱼体及肝脂蓄积, 增加鱼体蛋白, 提高抗氧化机能, 促进生长。     

茶树种子发育过程的转录组分析

该研究以‘铁观音’茶树品种的种子为试验材料,采用转录组测序技术分析种子发育的3个时期(幼果期、膨大期、成熟期)的表达差异,探究茶树种子油脂代谢的分子机制。结果表明:(1)经转录组测序、组装后共获得30 940 581个clean reads,经数据合并拼接最终得到36 951条非冗余Unigene序列,其中28 476个Unigene可得到功能注释;在转录本中能够被注释到GO分类的Unigene有11 201条(30.3%),KEGG分析发现共有17 172个基因参与了127个代谢通路。(2)经KEGG通路筛选出14条与脂肪酸代谢相关的通路,且随着茶籽的发育,大部分脂肪酸调控途径相关基因呈下调趋势,其中上调基因数最多的有α-亚麻酸代谢途径和脂肪酸降解途径(有17个基因表达量上调),下调基因数最多的是甘油磷脂代谢途径(有58个基因表达量下调);在茶籽发育幼果期α-亚麻酸代谢途径中表达量上调的基因数超过表达量下调的基因数。(3)研究发现茶籽脂肪酸合成相关的基因涉及14个脂类调控途径,共409条差异基因;随着茶树种子发育到成熟期,上调的差异表达基因数量在减少,下调的差异表达基因数量增加,其中α-亚麻酸途径中的基因PLA2G16、DAD1、pldA、FabF、FabI表达量上调显著,随后表达量下调。(4)qRT-PCR检测结果表明,7个茶树FAD和1个ACP差异表达基因的水平与转录组测序结果基本一致;随着茶籽的发育,基因CsFAD7和Δ6-CsFAD从幼果期、果实膨大期至果实成熟期都为差异下调表达,CsFAD2、CsFAD6和Δ7-CsFAD为差异上调表达,CsFAD8、Δ8-CsFAD和CsACP在幼果期至果实膨大期差异上调表达,在果实膨大期至果实成熟期差异下调表达。     

曲霉属真菌活性代谢产物及在农业生产中的应用研究进展

曲霉属(Aspergillus)真菌是一类分布广泛的丝状真菌,种类繁多,代谢产物丰富,应用广泛,在农业、医药、生物能源、化妆品、食品发酵等行业均有应用。对近年来曲霉属真菌活性代谢产物在抗菌、抗氧化、抗病毒方面的研究进展进行了综述。结合实验室研究成果,对近年来曲霉属真菌代谢产物在秸秆腐熟菌剂、溶磷生物菌剂、拮抗植物寄生线虫等农业生产领域中的应用进行综述,以期为开发应用曲霉属真菌活性代谢产物的研究提供参考。     

蓝氏贾第虫无义mRNA的降解

无义介导的mRNA降解途径（nonsense-mediated mRNA decay,NMD）作为细胞内的一种重要的mRNA质量监控机制,可以降解含有提前终止密码子（premature termination codon,PTC）的异常转录本,从而避免截短蛋白质对细胞的毒害,但其详细的分子机制有待进一步阐释。蓝氏贾第虫（Giardia lamblia)作为一种寄生性单细胞原生动物,进化地位特殊,对其NMD途径的研究有利于阐明基因表达调控的分子和进化机制。本研究通过酵母双杂交及体外pull-down实验分析了贾第虫NMD途径因子上游移码蛋白1(Giardia lamblia up-frameshift 1,GlUPF1)、贾第虫RNA结合蛋白（Giardia lamblia HRP1, GlHRP1）、贾第虫核糖核酸外切酶（Giardia lamblia Ski7p,GlSki7p、Giardia lamblia XRN1,GlXRN1）之间的相互作用关系。结果表明,GlUPF1全长与GlHRP1、GlXRN1(1~500 aa)、GlSki7p间均可发生相互作用。而且GlUPF1的CH结构域和C端结构域分别与GlHRP1、GlXRN1（1~500 aa）、GlSki7p相互作用。说明GlUPF1在贾第虫NMD途径中作为招募平台,在无义mRNA识别和降解过程中发挥重要作用。为此,结合本实验室之前的研究结果,我们提出原生动物贾第虫的NMD途径：在提前终止密码子处SURF(SMG1-UPF1-eRF1-eRF3)复合物形成后,GlUPF1被磷脂酰肌醇3-激酶(suppressor with morphogenetic effect on genitalia 1,SMG1)磷酸化修饰, NMD途径激活,随后GlUPF1与HRP1相互作用,将转录本标记为NMD底物;GlUPF1进而招募下游贾第虫5′-3′核糖核酸降解酶GlXRN1、贾第虫3′-5′ 核糖核酸降解因子GlSki7p,最终降解靶标mRNA。     

大肠杆菌角鲨烯合成途径的构建与调控

角鲨烯因其具有良好的抗氧化功能而被广泛应用于食品、医药、化妆品、工业应用等领域。本实验在大肠杆菌中构建角鲨烯合成途径,通过对其合成途径中关键限速酶(1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸合酶和异戊烯基二磷酸异构酶)过表达的方法进行初步调控,使角鲨烯的产量提升了近三倍。之后采用单因素试验对其发酵培养基和培养条件进行优化,以此来提高角鲨烯的产量。优化发酵条件后,使用最优发酵培养基——TB培养基,在最佳发酵条件:37℃,220r/min培养至OD600约为1.2时加入终浓度为0.1mmol/L的IPTG诱导剂,25℃条件下诱导48h,角鲨烯产量可达73.88mg/L。     

摇瓶培养条件下雷公藤不定根生长及次生代谢产物含量的研究

以雷公藤(Tripterygium wilfordii Hook. f.)不定根为材料,研究摇瓶悬浮培养条件下接种密度、装液比例、逐级放大、消泡剂、大孔吸附树脂种类及浓度对雷公藤不定根增长量、不定根及培养基中雷公藤内酯醇、雷公藤吉碱、雷公藤次碱含量的影响。结果显示,接种密度在15 g/L (FW)时较适合不定根的继代培养和次生代谢产物的积累。250 m L摇瓶中装入100 m L培养基,即装液量为2/5时,培养基利用率最高。随着摇瓶体积的逐渐放大,不定根增长量和3种次生代谢产物含量略有下降,5 L摇瓶中不定根增长量为对照的91.6%,内酯醇、吉碱和次碱的含量分别为对照的91.8%、91.7%和96.9%。6种大孔吸附树脂中,XAD-7处理对不定根的生长有明显促进作用,培养结束时,3种次生代谢产物产量显著提高,当XAD-7浓度为0.5 g/瓶时不定根增长量为对照的1.2倍,内酯醇、吉碱和次碱产量最高,分别为对照的2.9、2.4和2.2倍。培养基中添加消泡剂后不定根增长量、3种次生代谢产物总产量均不同程度下降,其中,LX-603处理后,虽然不定根增长量为对照的85%,内酯醇、吉碱和次碱产量分别为对照的78%、64%和87%,但明显抑制了培养过程中泡沫的产生。研究结果表明筛选的摇瓶逐级放大培养雷公藤不定根的方法效果较好,可为雷公藤不定根生物反应器放大培养奠定基础。     

1,3-丙二醇发酵中甘油代谢及产物抑制作用

对微生物法甘油转化成1,3-丙二醇过程中代谢规律及代谢控制的相关酶作以简述,并着重分析了丁酸梭菌发酵生产中乙酸、丁酸等副产物对细胞的抑制作用,对未来的研究发展方向进行了展望。     

生物产业的来龙去脉

现代生物技术的产生和发展生物技术这个词最初是由一位匈牙利工程师卡尔·弗雷克于1917年提出的。但是他提出的生物技术这一名词的涵义是指用甜菜作为饲料进行大规模养猪,即利用生物将原材料转变为产品。实际上,生物技术的发展和应用可以追溯到1000多年以前,而人类有意识地利     

药用植物刺山柑愈伤组织诱导及细胞生长代谢特征研究

本文研究了不同外植体及激素对刺山柑愈伤组织诱导的影响,不同激素配比对愈伤组织增殖培养以及悬浮细胞的生长与代谢特征。结果表明:以刺山柑叶片作为诱导愈伤组织的材料,效果较佳;愈伤组织诱导和继代的适宜培养条件是分别是MS 0.5mg/L 2,4-D 1.0mg/L6-BA和MS 1.0mg/L2,4-D 1.5mg/L6-BA。刺山柑悬浮培养细胞的生长周期为30天左右,细胞生长曲线呈"S"形,生物量增长2.8倍左右;细胞生长周期内,碳源消耗规律表现为蔗糖和可溶性总糖的浓度持续降低,而还原糖则表现为先升高后降低;过氧化物酶活测定显示酶活水平与蔗糖浓度的高低呈一定程度的正相关。