嗜热丁烷氧化古菌Candidatus Syntrophoarchaeum烷基转移酶MtaA催化丁基辅酶M的分子机制研究

【背景】嗜热古菌Candidatus Syntrophoarchaeum可以与硫酸盐还原细菌共生,通过逆转产甲烷途径进行正丁烷的氧化,但在该过程中负责催化丁基辅酶M氧化的酶尚未确定。【目的】利用分子动力学模拟证明Ca.Syntrophoarchaeum中mta A基因编码的蛋白可以特异性催化丁基辅酶M中丁基的转移,并非转移甲基。【方法】使用Methanosarcina mazei辅酶M甲基转移酶Mta A的晶体结构(PDB ID:4ay8)作为模板,对Mta A_1 (Gen Bank登录号OFV65993.1)和Mta A_2 (Gen Bank登录号OFV65678.1)进行同源建模。使用分子对接得到两者分别结合CH_3-Co M和C_4H_9-Co M时的结构,并用AMBER18进行分子动力学模拟。【结果】当Mta A_1和Mta A_2分别结合C_4H_9-Co M时,表现出与4ay8晶体结构类似的TIM-Barrel折叠三维结构,但在活性中心形状、Zn~(2+)与底物距离以及活性位点附近氨基酸配位方式等方面存在差异,这可能是导致Ca.Syntrophoarchaeum中mta A基因编码的蛋白催化丁基辅酶M氧化的原因。其中Mta A_2与4ay8结构更相似,活性中心氨基酸配位更完整,暗示其更可能具备催化活性。然而当Mta A_1和Mta A_2分别结合CH_3-Co M时,整体结构不合实际,活性中心Zn~(2+)与底物距离过远,表明底物几乎不可能与酶结合。【结论】Ca.Syntrophoarchaeum中的Mta A_1和Mta A_2很可能是特异性的丁基转移酶,而非催化甲基的转移,其中Mta A_2具备活性的可能性更高。     

厌氧真菌纤维降解酶及其应用潜力的研究进展

反刍动物的瘤胃是已知的纤维降解能力最强的天然发酵罐,其发酵粗纤维的能力很大程度上依赖于其中栖息的各类微生物的功能。厌氧真菌作为瘤胃内的一类低丰度菌群,最先定殖到宿主动物摄入的纤维质饲料上,并通过分泌大量高效的碳水化合物活性酶降解粗纤维。然而,由于缺乏足够的基因组信息和有效的厌氧真菌遗传操作系统,目前国内外对厌氧真菌分泌的纤维降解酶及其降解机制的研究进展有限。本文对厌氧真菌的分类及已发表的基因组信息进行概述,介绍了各类纤维降解酶及纤维小体的组成结构和催化机制特点,并对纤维降解酶在生物质能、饲料处理、纺织造纸及食品加工等方面的应用进行总结。研究厌氧真菌纤维降解酶的作用特性,将有助于完善其在瘤胃环境中有效竞争资源并降解粗纤维的知识体系,也将进一步了解其生物技术应用潜力,为工业生产中应用酶制剂提供新思路。     

典型煤层水微生物产甲烷潜力及其群落结构研究

内蒙古自治区二连盆地、海拉尔盆地是我国重要的煤层气产区,其中生物成因煤层气是煤层气的重要来源,但复杂物质转化产甲烷相关微生物群落结构及功能尚不清楚。【目的】研究煤层水中的微生物代谢挥发性脂肪酸产甲烷的生理特征及群落特征。【方法】以内蒙古自治区二连盆地和海拉尔盆地的四口煤层气井水作为接种物,分别添加乙酸钠、丙酸钠和丁酸钠厌氧培养;定期监测挥发性脂肪酸降解过程中甲烷和底物的变化趋势,应用高通量测序技术,分析原始煤层气井水及稳定期产甲烷菌液的微生物群落结构。【结果】除海拉尔盆地H303煤层气井微生物不能代谢丙酸外,其他样品均具备代谢乙酸、丙酸和丁酸产生甲烷的能力,其生理生态参数存在显著差异,产甲烷延滞期依次是乙酸<丁酸<丙酸;最大比产甲烷速率和底物转化效率依次是丙酸<乙酸<丁酸。富集培养后,古菌群落结构与煤层气井水的来源显著相关,二连盆地优势古菌为氢营养型产甲烷古菌Methanocalculus (相对丰度13.5%–63.4%)和复合营养型产甲烷古菌Methanosarcina (7.9%–51.3%),海拉尔盆地的优势古菌为氢营养型产甲烷古菌Methanobact...     

大型奶牛场粪便厌氧消化工程的研究

本文报导了大型牛场粪便厌氧消化工程研究的概况。该工程针对牛粪草多、浮渣多的特点设计了除长草、除浮渣装置。以保证了厌氧消化的稳定运行。工程每天可处理奶牛粪便８０余吨、鸡粪及工业发酵废渣２０余吨,生产沼气供应２８６８户职工家庭作燃气使用,平均沼气率为１．２ｍ＾３／ｍ＾３．ｄ。经后处理的发酵残留物被充分利用,制成肥料、绿色营养土和鱼饵,这样既免除了二次污染,又提高了工程的经济效益。该工程为我国大中型沼气     

无土栽培美人蕉等植物处理生活废水的研究

采用无土栽培美人蕉、蕹菜、水稻、野生稻处理生活废水 .结果表明 ,静态试验中 COD、T- N、T- P等污染物的平均去除率 ,4种植物处理比对照分别高出 8.7～1 9.8%、2 0 .3～ 66.6%、2 3.5～ 61 .7% .4种植物对污染物的去除能力为美人蕉、蕹菜 >水稻 >野生稻 .3级植物塘系统中污染物去除率分别为 BOD2 79.7%、COD 71 .1 %、T- N66.5%、T- P 60 .7% ,而人工土快滤与植物塘的复合系统中则为 BOD583.9%、COD79.3%、T- N64.8%、T- P40 .9% .     

厌氧消化残留液中游离氨基酸含量的测定

采用ＧＣ－９Ａ气相色谱仪进行三种不同原料厌氧消化残留液中游离氨基酸的测定。实验结果表明,鸡粪厌氧消化残留液中游离氨基酸种类最多,且含量较其他两种残留液高,鸡粪残留液更适于再利用。     

用多级厌氧消化器处理豆腐废水

本文报道用自行设计的实验室规模的多级厌氧消化器处理豆腐废水的实验结果。消化器总容积5L,进水COD为f4000—28000m g／L,发酵温度30℃,COD去除率可达98％左右,每去除lg c0D可产沼气o．42～0．65L,其中甲烷含量53％以上。     

UASB反应器结构与性能的研究

借助于刺激响应实验,发现本中试规模(15m³)uASB的布水系统能保证反应器起动后每3．8m²有一个布水点就可使摹质分布均匀;实验验证反应器的床部和层部可分别用两个完全混合流描述,而沉降区则近似于多级串联混合流,并且在床部存在沟流(<12．2%F)和死区(7．3％Vr),层一床之间存在着反向流(300％F),三相分离器的分离功能主要由两个循环流和沉降区的作用来完成,其内部污泥的分布与分离模型相一致,分离效率在实验的有机负荷范围内保持在80％一90％。     

一株厌氧纤维素分解细菌的分离和鉴定

从猪粪、玉米秸作原料的甲烷发酵瓶中,分离到一株中温厌氧纤维素分解细菌。在纸浆纤维素琼脂滚管中的表层菌落为圆形,具有不规则边缘,深层菌落为扩散形。菌落白色或淡黄色,周围溶纤维素透明圈的直径一般可达10一30mm。细胞革兰氏染色阴性,稍弯杆状,0．6一0.8×2—5．5μm(活细胞),具有周生鞭毛,能运动。芽孢卵至球形、端生(有时次端生),直径1—1．2×1—1．5μm。最适生长温度35一40℃,最适pH7．0—7．5。DNA的G+C含量为35mol％(热变性中点方法)o该菌利用木聚糖、纤维二糖、淀粉、木糖、阿拉伯糖、葡萄糖、麦芽糖和七叶苷。用纤维素或葡萄糖发酵,产物有氢、二氧化碳、乙醇、乙酸、丁醇和丙酮酸。该菌株与c菌株十分相似“’,认为它们是同一个种。     

细菌不饱和脂肪酸合成研究进展

脂肪酸不仅是细菌细胞膜组分，还是许多生物活性物质的合成原料。不饱和脂肪酸(unsaturated fatty acid, UFA)具有更低的相变温度，是细菌调节细胞膜流动性的重要分子，因此UFA合成途径是重要的抗菌药物筛选靶点。细菌可利用厌氧途径合成UFA，其中模式生物大肠杆菌利用经典的FabA-FabB途径合成UFA，但不同细菌中UFA合成的厌氧途径具有多样性，相关催化酶类也不尽相同；细菌还可以利用需氧途径合成UFA，利用脂肪酸脱饱和酶直接将饱和脂肪酸(saturated fatty acid, SFA)转化为不饱和脂肪酸，而不同脱饱和酶会生成不同结构的UFA，在逆境耐受、致病力等多方面发挥重要作用；细菌还可以利用单加氧酶，将脂肪酸合成途径中癸酰酰基载体蛋白(acyl carrier protein, ACP)转化为顺-3-癸烯酰ACP，并最终合成UFA。细菌脂肪酸合成相关的其他酶类在UFA合成或不同种类UFA调节中也发挥着重要作用。本文系统地总结了细菌UFA合成途径与相关酶类的多样性研究进展，旨在为进一步了解细菌UFA合成机制，并以此为靶点开发抗菌药物等方面提供理论支撑。