真菌芳香聚酮化合物的合成生物学研究进展*

真菌芳香聚酮化合物是由真菌非还原聚酮合酶(NR-PKSs)催化形成的具有广泛生物活性的一类天然产物。大部分内源真菌菌株存在难培养、致病性或产率低等问题,从根本上限制了真菌芳香聚酮化合物的开发和应用。随着合成生物学和代谢工程的发展,很多具有生物活性的聚酮产物实现了在工业微生物(如酿酒酵母、构巢曲霉等)中的异源生产,相关研究逐渐成为热点。从合成途径解析与挖掘、底盘细胞的构建与改造等方面综述了近年来真菌芳香聚酮化合物的合成生物学研究进展,为未来真菌芳香聚酮化合物人工代谢途径的高效构建和实现工业化生产奠定基础。     

花生四烯酸通过COX-2酶代谢氧化失活PTEN促进结直肠癌生长

摘要 目的：本研究旨在阐明过表达COX-2的结直肠癌中花生四烯酸代谢与PTEN及其下游通路的相互关系。方法：利用过表达COX-2结直肠癌细胞系CT26和Apc ^Min/+小鼠腺瘤模型,联合花生四烯酸、COX-2抑制剂NS-398和COX-2基因敲除的干预,采用流式细胞仪检测细胞凋亡、细胞周期及活性氧的产生;Transwell和克隆形成试验观察细胞的迁移和增殖能力;Western blot和免疫组化检测PTEN及其下游相关蛋白的表达。结果：花生四烯酸通过COX-2酶代谢产生活性氧并失活PTEN抑癌基因表达,从而激活PI3K-AKT蛋白促进CT26结直肠癌细胞迁移和增殖,抑制细胞凋亡;而COX-2抑制剂NS-398阻止了花生四烯酸在CT26结直肠癌细胞中的恶性生物学行为。同时,在COX-2基因敲除Apc ^Min/+小鼠腺瘤组织中,减弱了氧化应激水平,增加了PTEN表达,抑制了PI3K-AKT磷酸化,进一步抑制腺瘤生长,提高小鼠生存率。结论：花生四烯酸通过COX-2酶代谢产生活性氧下调PTEN活性,并激活PI3K-AKT促进结直肠癌生长;COX-2抑制剂可间接促进PTEN表达,抑制结直肠癌生长,能够作为CRC的潜在治疗靶点。     

蛹虫草菌生物合成虫草素的研究进展

蛹虫草Cordyceps militaris是我国传统的药用真菌,虫草素是蛹虫草的主要活性成分,具有抗癌、抗肿瘤、抗病毒等多种生理功能。蛹虫草菌液体发酵是最有希望实现高效生产虫草素的途径,但现阶段生产强度低,亟需应用发酵工程及代谢工程手段提高虫草素产量。文中对液体发酵体系中培养基组分(碳/氮源、前体物质、金属离子等)和培养条件(pH、溶氧量、光照等)对虫草素产量的影响进行了总结,并对虫草素的分离纯化、生物合成基因簇及合成代谢途径进行了阐述,最后探讨了实现虫草素高效生产的关键环节。     

GA3处理对低温胁迫条件下玉米种子呼吸代谢的影响

以低温敏感型的"丰禾1号"和耐低温型的"郑单958"两个玉米品种为实验材料,采用GA3浸种的处理方式("丰禾1号"为20 mg·L-1、"郑单958"为5 mg·L-1),探究了GA3对低温胁迫条件下玉米种子萌发过程中种胚中可溶性糖和可溶性蛋白含量及淀粉酶活性和呼吸途径关键酶活性的影响。结果表明:低温胁迫条件下,GA3浸种处理显著提升了玉米种胚中可溶性糖含量及可溶性蛋白的积累,增强了低温胁迫下细胞的渗透势;α-淀粉酶、β-淀粉酶和总淀粉酶活性显著提高;提高了苹果酸脱氢酶(MDH)、丙酮酸激酶(PK)、联合酶(G-6-PDH和6-PGDH)的活性,提高了糖酵解(EMP)、三羧酸循环(TCA)、磷酸戊糖途径(PPP)途径的运转效率,保证了细胞的物质代谢和能量供应;GA3浸种处理可以显著提高种子对低温的抵抗能力,从而在低温胁迫条件下促进其萌发。     

橡胶树橡胶生物合成调控相关基因的表达相关性分析

该文通过qPCR获得了正常割胶条件下,9个茉莉酸信号途径关键环节基因HbCOI1、HbJAZ1、HbJAZ2、HbJAZ3、HbMYC1、HbMYC2、HbMYC3、HbMYC4、HbMYC5和6个橡胶生物合成相关基因HbHRT2、HbSRPP、HbREF、HbHMGR1、HbHRT1、HbGAPDH在5个橡胶树魏克汉种质和5个1981''IRRDB种质胶乳中的表达数据; 通过皮尔逊相关系数分析了这15个基因彼此间的表达相关性,分别获得105对基因的双变量相关系数(r12)和偏相关系数(r12.3),所有105对基因的双变量相关系数(︱r12︱)和偏相关系数(︱r12.3︱)的平均值分别为0.486 ± 0.220和0.304 ± 0.211,达到0.05的差异显著水平。其中,r12与r12.3方向相同的63对(60%),方向相反的42对(40%); ︱r12︱<︱r12.3︱的23对(21.905%),︱r12︱>︱r12.3︱的82对(78.095%); 双变量相关显著性P<0.05的76对(72.38%),P<0.01的59对(56.19%); 偏相关显著性P<0.05的21对(20%),P<0.01的16对(15.24%)。结果显示,这两条途径中的基因表达彼此相关,这为基因表达谱分析中普遍采用的前提假设“功能相关基因的表达相关”提供了进一步的实验证据,可用于挖掘、筛选和预测与橡胶生物合成相关的未知基因,为研究橡胶树产量形成的分子调控机理提供理论基础。     

植物维生素E生物强化研究进展

维生素E是一种只能在光合组织中合成的脂溶性小分子有机化合物,是人体和动物营养不可缺少的重要维生素。由于植物中维生素E含量较低,人类大多处于慢性缺乏维生素E--“隐性饥饿”的状态,而动物饲料中则需要添加外源合成的维生素E以满足其营养需求。因此,提高植物中维生素E的含量是改善维生素E缺乏的重要途径之一。从维生素E的合成途径入手,详细地综述了维生素E合成关键酶基因的表达变化以及前体物质的含量变化对维生素E合成的影响,发现三烯生育酚和α-生育酚的生物强化效果较好,而生育酚总量提高受限;进而从遗传的角度探讨了维生素E合成受限的原因以及遗传上可能影响维生素E合成的其他代谢途径;最后结合可能影响维生素E合成的调控因子以及其前体物质的转运等方面为今后维生素E的生物强化提出了新的思路。     

一株氯霉素降解细菌的分离鉴定与代谢特性研究

微生物是介导环境中氯霉素降解转化的主要驱动者,但高效降解矿化菌株资源匮乏,氧化反应介导的代谢途径不清。为研究微生物介导下氯霉素的环境归趋过程,为氯霉素污染环境强化修复提供菌株资源,文中以受氯霉素污染的活性污泥为接种源,首先富集获得一个由红球菌Rhodococcus主导 (相对丰度>70%) 的氯霉素高效降解菌群,并从中分离获得一株能够高效降解氯霉素的菌株CAP-2,通过16S rRNA基因分析鉴定为红球菌Rhodococcus sp.。菌株CAP-2能在不同营养条件下高效降解氯霉素。基于菌株CAP-2对检测到的代谢产物对硝基苯甲酸和已报道的代谢产物对硝基苯甲醛和原儿茶酸的生物转化特征,提出其降解途径是由氯霉素侧链氧化断裂生成对硝基苯甲醛,进一步氧化为对硝基苯甲酸的新型氧化降解途径。该菌株对于氯霉素分解代谢的分子机制研究以及受氯霉素污染环境的原位生物修复应用具有巨大潜力。     

存在睡眠呼吸异常的慢病患者呼吸影响心率变异性的初步分析*

目的: 基于整体整合生理学医学理论提出的呼吸引起循环指标变异的假说,分析研究存在睡眠呼吸异常的慢病患者睡眠期间呼吸和心率变异之间的相关关系。方法: 纳入存在睡眠呼吸异常且呼吸暂停低通气指数（AHI）≥15次/小时的慢病患者11例,签署知情同意书后完成标准化症状限制性极限运动的心肺运动试验（CPET）和睡眠呼吸监测,计算分析病人睡眠期间波浪式呼吸（OB）期与正常平稳呼吸期的呼吸鼻气流、心电图R-R间期心率变异的规律。结果: 存在睡眠呼吸异常的慢病患者CPET峰值摄氧量（Peak VO₂）和无氧阈（AT）为（70.8±13.6）%pred和（71.2±6.1）%pred;CPET有5例存在运动诱发的波浪式呼吸（EIOB）,6例为呼吸不稳定,提示整体功能状态低于正常人。本组慢病患者AHI为每小时（28.8±10.0）次,睡眠呼吸异常总时间占睡眠总时间的比值为（0.38±0.25）;OB周期的平均时间长度为（51.1±14.4）s。本组慢病患者正常平稳呼吸期的呼吸周期数与心率变异周期数的比值（B-n/HRV-B-n）为1.00±0.04,每个呼吸周期节律的心率变异平均幅度（HRV-B-M）为（2.64±1.59） bpm,虽然低于正常人（P<0.05）,但却与无睡眠呼吸异常的慢病患者相似（P>0.05）;HRV-B-M的变异度CV（HRV-B-M的SD/x）为( 0.33±0.11）,期间血氧饱和度（SpO₂）虽略低,但并无明显规律性下降与上升。本组慢病患者的OB期间呼吸周期数与心率变异周期数（OB-B-n/OB-HRV-B-n）比值为（1.22±0.18）,OB期每个呼吸周期节律的心率变异平均幅度（OB-HRV-B-M）为（3.56±1.57）bpm及其变异度（OB-CV =OB-HRV-B-M的SD/x）为（0.59±0.28）,每个OB周期节律的心率变异平均幅度（OB-HRV-OB-M）为（13.75±4.25）bpm,OB期间低通气时SpO₂出现明显的下降,OB期间SpO₂平均变异幅度（OB-SpO₂-OB-M）为（4.79±1.39）%,OB期的OB-B-n/OB-HRV-B-n比值、OB-HRV-OB-M比其正常平稳呼吸期对应指标显著增大（P<0.01）。OB-HRV-B-M虽然与正常平稳呼吸期HRV-B-M相比差异无统计学意义（P>0.05）,但其变异度OB-CV却显著增大（P<0.01）。结论: 睡眠呼吸异常的慢病患者OB期的心率变异幅度大于其正常平稳呼吸期,当呼吸模式发生改变时心率变异也发生明显改变,其平稳呼吸期的呼吸周期数与心率变异周期数的比值与正常人以及无睡眠呼吸异常的慢病患者相同,证实心率变异为呼吸源性;而其OB期间心率变异周期数相对于呼吸周期减少直接源于此时的低通气或者呼吸暂停,心率变异也是呼吸源性。     

维生素C通过胰岛素信号通路增强秀丽隐杆线虫抗氧化作用

目的：利用秀丽隐杆线虫为模式生物,研究维生素C在秀丽隐杆线虫体内的抗氧化效应及其机制。方法：分别以含有0.05、0.25、0.5 mg/mL维生素C的NGM培养基饲养秀丽隐杆线虫,测定不同浓度维生素C饲养线虫体内超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶（CAT）的含量,同时检测0.25 mg/mL的维生素C饲养线虫age-1、daf-2、daf-16、sir-2.1、clt-1基因mRNA变化。在高氧环境中,干扰0.25 mg/mL维生素C饲养线虫daf-2、daf-16基因表达检测线虫的存活情况,观察0.25 mg/mL维生素C饲养线虫DAF-16入核情况。结果：0.25 mg/mL的维生素C提高秀丽隐杆线虫体内SOD和CAT活力,在高氧环境中,0.25 mg/mL的维生素C降低age-1、daf-2基因表达,提高daf-16基因表达,同时增加DAF-16蛋白入核。结论：维生素C通过DAF-16胰岛素信号通路增强秀丽隐杆线虫抗氧化作用。