靶向RNA的CRISPR-Cas系统研究进展

CRISPR(clustered regularly interspaced short palindromic repeats)-Cas(CRISPR associated proteins)系统是细菌和古细菌抵抗噬菌体、质粒等外源遗传物质的一种适应性免疫系统,该系统利用一种特殊的RNA(CRISPR RNA,crRNA)指导的内切酶来切割与crRNA相互补的外源遗传物质,从而阻碍外源核酸的侵染。根据效应复合物组成形式的不同,CRISPR-Cas系统分为1类(Ⅰ型、Ⅳ型和Ⅲ型)和2类(Ⅱ型、Ⅴ型和Ⅵ型)两大类。目前已发现多个CRISPR-Cas系统具有非常强的特异靶向RNA编辑能力,如Ⅵ型CRISPR-Cas13系统和Ⅲ型CRISPR-Cas7-11系统。随着研究的深入,相关系统在RNA编辑领域应用日渐广泛,使其成为基因编辑的有力工具。本文介绍了靶向RNA的CRISPR-Cas系统的组成、结构、分子机制以及其潜在应用,这为更好地研究该类系统的作用机制奠定基础,也为后期开发为稳定的基因编辑工具提供新的思路。     

聚对苯二甲酸乙二醇酯水解酶检测方法的研究进展

聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate,PET)是应用最广泛的合成聚酯之一。由于PET不易降解,在环境中积累,对陆地、水生生态系统以及人类健康构成严重威胁。基于生物酶催化的生物降解策略为PET回收利用提供了一种绿色途径,在过去20年间,已发现了多种PET水解酶,并通过蛋白质工程等手段来改善这些酶的降解性能,但是目前仍未找到适合大规模工业应用的PET水解酶。利用传统的检测方法筛选PET水解酶是一个缓慢而复杂的过程。为了促进PET酶法回收的工业化应用,需要研发高效的检测方法。近年来,研究人员开发了多种表征PET水解酶的分析方法。本文总结了可用于筛选PET水解酶的检测方法,如高效液相色谱法、紫外吸光度法和荧光激活液滴分选法等,并对其在筛选PET水解酶的应用方面进行了展望。     

来源于嗜热氢化杆菌的新型对苯二甲酸双(羟乙)酯水解酶的表达纯化与酶学性质

石化来源的聚对苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate,PET)被广泛用于矿泉水瓶、食品包装和纺织品等领域,因其在自然界中不易分解,大量使用后的PET废弃物造成了严重的环境污染与资源浪费。使用生物酶法对PET废弃物进行解聚,并对解聚产物进行升级循环利用是进行塑料污染治理的重要方向之一,其中关键的是PET水解酶的解聚效率。对苯二甲酸双(羟乙基)酯(bis(hydroxyethyl)terephthalate,BHET)是PET生物酶解的中间产物,其累积是限制PET水解酶催化效率的一个重要因素,BHET水解酶和PET水解酶的联用能提升PET的整体水解效率。来源于嗜热氢化杆菌(Hydrogenobacter thermophilus)的双烯内酯酶(HtBHETase)对BHET有显著水解效果,将该酶在大肠杆菌(Escherichia coli)中进行重组表达并纯化后,对其酶学性质进行了研究。结果显示,HtBHETase对短碳链的酯类如对硝基苯酚乙酸酯催化活性较高,HtBHETase以BHET为底物时的最适反应pH值和最适反应温度分别为5.0和55℃;该酶有较好的热稳定性,经80℃的条件处理1 h仍能保持80%以上活性,显示出了良好的热稳定性,HtBHETase有在PET塑料生物解聚中使用的潜力,本研究为推动生物酶法降解PET提供了新的参考。     

以A2型短指(趾)症为案例的医学遗传学PBL教学设计

医学遗传学是生物医学中的前沿学科,也是临床基因诊断和基因治疗的核心内容。在医学人才培养中,医学遗传学扮演着衔接基础医学与临床医学的重要角色。近年来,基于问题的学习(problem-based learning,PBL)作为培养医学生自主学习能力的重要方法,在医学教育中得到了广泛的应用。本文设计并分享了以A2型短指(趾)症(brachydactyly type A2,BDA2)研究为核心的PBL教学案例,以期引导学生自主学习,以能力培养代替知识传授,培养学生独立分析和解决问题的能力以及创新性思维的卓越学风,为健康中国建设输送更多具有国际竞争力的高素质医学人才。     

缺刻缘绿藻磷脂酶A2(PLA2)的基因特征与功能

为进一步鉴定磷脂酶A2(PLA2)在缺刻缘绿藻(Myrmecia incisa)油脂合成过程中的具体功能,研究利用RACE技术从缺刻缘绿藻H4301中克隆到pla2基因(Mipla2)的cDNA序列全长,共1082 bp。该全长包含180 bp的5′-非翻译区(UTR), 464 bp的3′-UTR和438 bp的开放阅读框(ORF),编码1个由145个氨基酸组成的蛋白。其基因全长为1594 bp,含有3个内含子和4个外显子。多序列比对结果显示, MiPLA2具有保守的Ca²⁺结合基序和催化活性基序。系统演化分析结果显示MiPLA2属于植物s PLA2-XIA家族。利用同源重组技术构建了pET32aMipla2原核表达载体,经过诱导和纯化,得到了分子量大小为31.36 kD的重组MiPLA2蛋白。体外酶促反应的产物经薄层层析分析显示,重组表达的MiPLA2具有催化磷脂酰胆碱(PC)水解成溶血磷脂酰胆碱(LPC)的功能。研究结果有助于解析花生四烯酸被优先用于三酰甘油(TAG)合成的途径与机理,为通过pla2基因的遗传改造提高该藻油脂产率的应用研究奠定了基础。     

β-桧木醇联合替加环素对tet(X4)阳性大肠杆菌的体外协同抗菌作用

质粒介导tet(X4)基因的出现和流行,严重影响替加环素(tigecycline)对临床多重耐药细菌感染的治疗效果,急需寻找有效的佐剂遏制替加环素耐药性。本研究采用微量棋盘稀释法、时间-杀菌曲线测定β-桧木醇(β-thujaplicin)和替加环素的体外联合抗菌表征,通过测定细菌细胞膜通透性、细菌胞内活性氧(reactive oxygen species,ROS)含量、铁含量以及替加环素含量等指标,来探究β-桧木醇和替加环素联合使用对tet(X4)基因阳性大肠杆菌(Escherichia coli)的抗菌作用机制。结果表明,β-桧木醇联合替加环素对tet(X4)基因阳性大肠杆菌具有体外协同抗菌效果,且β-桧木醇在抗菌作用浓度范围内无显著溶血性和细胞毒性。机制研究发现,β-桧木醇能显著增大细菌细胞膜的通透性,降低细菌胞内铁含量,干扰铁稳态,诱导细胞内ROS显著增加,从而发挥抗菌效果。进一步研究发现,β-桧木醇可通过干扰细菌铁代谢和增大细菌细胞膜通透性,协同增强替加环素的抗菌效果。本研究结果为β-桧木醇联合替加环素治疗tet(X4)基因阳性大肠杆菌感染提供了理论和实践基础。     

基于微波热声层析成像定量重建生物组织电导率的改进方法

目的 生物电磁学参数中的电导率与组织的功能性信息直接相关,精准重建生物组织电导率在医学成像技术和医学诊断领域中有着重要意义。本文改进定量微波热声层析成像（microwave-induced thermoacoustic tomography,MTAT）算法,使组织电导率的重建精度提高。方法 本文在利用有限元离散法求解热声波动方程和亥姆霍兹方程的基础之上,提出了一种基于正则化牛顿迭代法（regularized Newton iteration method,RNIM）定量重建组织电导率的改进方法。结果 通过数值模拟实验和含不同浓度NaCl溶液的仿体实验,验证了算法改进的有效性。组织仿体实验结果表明,目标在不同位置、不同大小、不同对比度情况下,相比于定量微波热声层析成像采用拟合（fitting）的方法,采用正则化牛顿法定量重建的仿体电导率相对误差明显降低,重建目标精度提高。在仿体实验中采用RNIM方法重建相同浓度的单目标在不同位置的电导率变化幅度更小,以及重建多目标电导率的相对比值与实际更接近,实验结果验证了改进方法的稳定性。结论 研究结果表明优化算法能更加准确地定量重建组织仿体的电导率,...     

双齿果蝇物种群Lordiphosa denticepsgroup的分类地位及四新种记述(双翅目:果蝇科)

Okoda(1967)以Drosophila(Hirtodrosophila)denticeps和D.(Hirtodrosophila)tripartita建立双齿果蝇物种群denticeps group,隶毛果蝇亚属Hirtodrosophila之下。他最近(1990)又将该物种群归入拱背果蝇亚属Lordiphosa,为黑色拱背果蝇物种群nigricolor group的同物异名。Grimaldi(1990)采用分支分类分析法对果蝇科各属间的系统发育关系进行分析,据单源群原则及7个离征将挑背果蝇亚属恢复为属。本文采用     

赭曲霉11α羟化酶的克隆表达及关键氨基酸位点分析

11α,17α-双羟基黄体酮是甾体激素类药物的重要中间体,工业上主要利用霉菌对17α-羟基黄体酮的11α羟化反应制备。对赭曲霉的11α羟化酶及其关键氨基酸位点展开研究,为深入解析酶的催化机理提供基础数据。利用底物转化实验探究了10个羟化反应常用霉菌对17α-羟基黄体酮的转化能力,考察了赭曲霉来源的11α羟化酶CYP68J5在不同表达系统中的活性,借助结构预测、分子对接和定点突变等手段对CYP68J5的关键氨基酸位点进行解析。结果表明,赭曲霉的转化能力最强,转化时间60 h的摩尔产率达到最大值,为78.55%;其羟化酶CYP68J5在酿酒酵母中的表达活性最高;位于底物结合口袋附近的D118、F216、M488是CYP68J5的关键氨基酸位点,这些位点在维持酶的结构稳定性上发挥重要作用,是后续分子改造的潜在重要靶点。     

一株耐铀菌株的鉴定及其促生特性研究

从退役铀矿区土壤中筛选获得耐铀促生菌株,为铀污染土壤的微生物-植物联合修复技术提供优良菌种资源,以解决退役铀矿区污染治理问题。梯度稀释某退役铀矿区污染土壤,涂布含铀培养基,分离筛选出一株具有耐铀性能菌株B2。通过形态学观察、生理生化实验及16S rDNA序列比较分析,对其进行初步鉴定。采用分光光度法测定菌株在铀胁迫下的生长曲线和培养基铀含量,分析其耐铀能力和铀吸附或吸收能力。通过平板法测定其固氮、解磷、产纤维素酶、合成铁载体能力。用Salkowski比色法测定其产吲哚乙酸（3-indole acetic acid, IAA）能力及产量。通过种子萌发和盆栽实验,验证该菌株的促生能力。综合形态观察结果、生理生化特征和基于16S rDNA序列的进化分析,确定菌株B2为微枝形杆菌属细菌（Microvirga makkahensis sp.）,在铀浓度为0-400 mg/L时,其生长曲线符合S型生长曲线模型,当铀浓度达到600 mg/L后生长受抑制,其对培养基中的铀无吸附或吸收作用。菌株B2具有固氮、解磷、产纤维素酶、合成铁载体和产IAA的促生特性,培养48 h后IAA产量可达到24.39μg/...