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。     

水稻化感品种对土壤微生物的影响

通过盆栽实验研究三叶期水稻化感品种对土壤微生物种群数量的影响。结果显示,土壤细菌、放线菌、真菌、氨化细菌和好气性自生固氮菌数量在水稻化感品种P1312777和水稻非化感品种“辽粳九”、“秋光”的土壤中存在显著差异,土壤中大多数微生物被水稻化感品种所抑制,但化感品种土壤中的放线菌和好气性纤维素分解菌数量则介于两种非化感品种之间。这一研究表明,水稻化感品种能显著地影响土壤微生物种群数量。     

土荆芥挥发油化感胁迫对土壤胞外酶活性和微生物多样性的影响

入侵植物释放的化感物质可改变土壤理化性状和微生物群落结构,通过与土壤微生物的互作抑制本土植物生长。为了进一步诠释土荆芥化感作用机制,采用温室培养瓶法,探讨了其挥发油对土壤胞外酶活性和微生物多样性的影响。结果表明:土荆芥挥发油不同程度降低了脲酶、酸性磷酸酶、蔗糖酶和硝酸还原酶的活性(P0.05);较高剂量的挥发油处理组显著促进了过氧化氢酶活性(P0.05)。处理初期挥发油对土壤胞外酶活性影响较大,但随着处理时间延长,其影响逐渐减弱;处理16 d后,较高剂量(20μL和50μL)的挥发油处理组细菌数量显著高于对照(P0.05)。挥发油对土壤放线菌数量的影响表现为低剂量促进,高剂量抑制的效应;PCR-DGGE分析表明,随着挥发油处理剂量增加和处理时间延长,土壤中细菌和真菌的Shannonwiener多样性指数和丰富度指数均增大。结论:土荆芥挥发油可改变土壤微生物群落结构和胞外酶活性,增加土壤微生物多样性。     

α-酮戊二酸依赖型双加氧酶催化特性及反应耦联辅因子对其催化羟基化反应的影响

【目的】以重组大肠杆菌表达的枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)L-异亮氨酸双加氧酶(L-isoleucine dioxygenase,IDO)为研究对象,考察其催化L-异亮氨酸(L-Ile)羟基化反应的影响因素,构建IDO催化合成羟基氨基酸的反应体系。【方法】通过Ni-NTA亲和层析法从重组大肠杆菌(Escherichia coli)BL21/p ET28a-ido中纯化获得重组IDO,以L-Ile为底物,考察重组IDO催化羟基化反应的影响因素,并进一步针对耦联反应优化α-酮戊二酸(α-KG)在重组IDO酶促转化体系中的添加浓度。【结果】基于重组IDO催化L-Ile羟基化的活性测定,计算该酶Km为0.247 mmol/L,kcat为1.260 s-1,kcat/Km为5.101 L/(mmol·s),与其他同源酶动力学参数比较分析表明,重组IDO的底物亲和性及催化效率较高。重组IDO催化反应的最适温度为20°C、最适p H为7.0;在35°C以下较为稳定;反应体系中Fe2+最适浓度为1 mmol/L。重组IDO可催化不同L-氨基酸反应,对L-异亮氨酸、L-正亮氨酸、L-甲硫氨酸的活性较高。通过优化α-KG浓度,反应体系中添加30 mmol/Lα-KG时,可将底物浓度提高至70 mmol/L,产物4-羟基异亮氨酸(4-HIL)的摩尔产率达66.20%,表明α-KG作为反应耦联辅因子,其浓度对重组IDO催化L-Ile羟基化具有显著影响。【结论】重组IDO的底物亲和性、催化效率、最适催化条件、稳定性等基本性质有利于催化L-Ile羟基化反应。在其催化反应体系中,α-KG作为反应耦联辅因子,对酶促转化效果影响显著。研究结果为4-HIL及其他羟基氨基酸的酶促转化提供了研究基础。     

好氧甲烷氧化菌生态学研究进展

好氧甲烷氧化菌是一群以甲烷为碳源和能源的细菌。好氧甲烷氧化菌在自然环境中分布广泛,人类已从土壤、淡水和海洋沉积、泥炭沼泽、热泉、海水和南极环境分离到甲烷氧化菌的纯培养。好氧甲烷氧化菌可分为14个属,包括研究较为深入的隶属于变形菌门Alpha和Gamma纲的细菌,以及属于疣微菌门的极端嗜热嗜酸甲烷氧化菌。最近,好氧甲烷氧化菌还被发现存在于苔藓类植物（尤其是泥炭苔藓）共生体中,兼性营养好氧甲烷氧化菌也被发现。本文通过对好氧甲烷氧化菌的分类、生理生化特征、分子生物学检测方法以及微生物生态学中的研究成果的总结与分析,以及对甲烷氧化菌研究所面临的问题进行讨论,以期为今后进一步开展好氧甲烷氧化菌及其在碳循环中的作用研究提供参考。     

符合经济生态效益的农田化肥施用量

在洞庭湖区研究了农田化肥的外部成本和经济生态施用量.采用环境影响经济评价方法,估算了化肥的外部成本;运用外部不经济性原理和生产函数模型研究了兼顾农户经济效益、生态效益的农田适宜施肥量.结果表明,2002年洞庭湖区粮食生产中因化肥施用不当而带来的外部成本约为1.35×10⁸元,每千克纯氮的外部成本约为0.3元.在洞庭湖区目前生产条件下,兼顾生产、经济、生态三效益的适宜施肥量是208.26～210.65 kg·hm^-2,相应的粮食产量为5528～5539 kg·hm^-2.2002年洞庭湖区粮食生产实际施肥量已超过农户经济最优施肥量和生态适宜施肥量,建议政府在一些化肥高投入、高污染的地区征收环境污染税.     

氚水在模拟水稻－水－土壤生态系统中的行为

采用模拟污染物的同位素示踪技术研究HTO(流水)在水稻-水-土壤模拟生态系统中的迁移、消长行为,并应用三库室开系统模型和非线性回归方法确定了水稻、水和土壤分室的拟合方程．结果表明,田表水中的HTO不仅在系统各分室间转移和分配,而且迅速向系统外散逸;HTO中的流以自由水氚和结合态流形式存在于水稻中,以吸湿性水流和结晶水氚存在于土壤,其中自由水氚(或吸湿性水氚)的比活度大于结合态流(或结晶水氚);水稻植株和土壤中HTO比活度随时间增加至最大值后又趋于下降,而结合态氚则呈缓慢增加;水稻茎秆中的总氚比活度高于其它各部位,而后逐渐趋于动态平衡．对实验数据进行回归分析得：田表水、土壤和水稻植株中的总氚比活度分别为Cw(t)=32.19c^-0.0353t 99.94c^-0.330t、Cs(t)=20.42(e^-0.0353t-e^-0.330t)和Cr(t)=38.49c^-0.0353t-10.13e^-0.330t-28.36c^-2.5744t。方差分析结果表明,各回归方程较好地反映了HTO在水稻-水-土壤生态系统中的行为．     

泛素化修饰与植物免疫应答

植物暴露在细菌、病毒和真菌等病原微生物环境中,病虫害是限制农作物产量和品质的主要因素,而植物病虫害的防治依赖于对植物抗病机制的深入认识。近年来的研究表明,蛋白质泛素化广泛地参与植物防御调节。蛋白质泛素化是真核生物中重要的翻译后修饰方式之一,在植物中,泛素化修饰在多种信号传导途径中发挥作用,如激素、光、糖应答,发育调节和病原菌防御信号途径等。综述了蛋白质泛素化修饰在植物免疫应答中的调控作用。     

若尔盖高原产甲烷菌数量的时空差异性

应用实时荧光定量PCR法,构建了总甲烷菌实时荧光绝对定量PCR的标准品以及标准曲线,用于总甲烷菌的定量测定,所构建的质粒DNA浓度为160mg/L,标准曲线相关性为0.992,扩增效率为98.6%。研究表明,若尔盖花湖地区4月草地生态系统和湿地生态系统甲烷菌含量相当,湿地生态系统9月甲烷菌含量高于7月,7月甲烷菌含量高于4月,在7月和9月随着深度的增加甲烷菌含量也增加,而草地生态系统的甲烷菌含量并未表现出明显的季节和深度上的规律性。     

用透性化细胞技术合成海藻糖

建立了一种渗透处理微球菌细胞的方法,得到的透性化细胞可多批使用并能长时间保持胞内酶的活力,极大地提高了单位菌体的利用率,降低了成本,为海藻糖实现工业化开辟了新的思路。实验结果表明:菌悬液用5％(v/v)甲苯处理40min,得到的菌体即为透性化细胞,再以10％淀粉液化液为底物进行海藻糖转化实验,转化率可达70％;该透性化细胞至少可连续进行6批酶反应(12h/批),酶活基本保持稳定。