树干毕赤酵母木糖还原酶基因的克隆及在大肠杆菌中的表达

根据NCBI中的木糖还原酶基因序列设计引物,利用高保真聚合酶克隆树干毕赤酵母木糖还原酶基因,加A后克隆到质粒pGM-T中,测序验证.然后将目的基因克隆到舍有强启动子的穿梭表达载体p424GPD中,构建含有XYL1基因的重组质粒p424GPD-XYL1.将p424GPD-XYL1转化到大肠杆菌中,提取总蛋白,聚丙烯酰胺凝胶电泳分析.酶活测定确定木糖还原酶基因XYL1在大肠杆菌中得到活性表达,表明表达载体构建成功.表达载体的成功构建为后续构建重组酿酒酵母利用木糖发酵奠定基础.     

合成生物学促进中药活性成分的生物合成

中药是我国的传统药物,现也在不断地谋求发展和创新。合成生物学可以通过“模块化”和“适配性”方法将代谢产物或其前体的生物合成过程从植物转移至微生物中,通过发酵生产中药的活性成分。本文综述了现有中药合成的方法,阐述了合成生物学对中药活性成分合成的促进作用。     

合成微生物群落用于木质纤维素生物质转化的研究进展

木质纤维素在自然界中的储量可观,是生物燃料生产的重要来源。联合生物加工(consolidated bioprocessing)指在不添加酶的情况下,将木质纤维素“一步”转化为生物燃料的过程,在能源危机日益严重的今天具有重要的应用价值。合成微生物群落(synthetic microbial consortia)是由两种或多种纯培养微生物(野生菌株或工程菌株)共同培养而形成的菌群,具有复杂性低、稳定性高等优点,通过协调微生物之间的相互作用以及整个生态系统的稳定,从而实现特定的功能。近年来,合成生物学的快速发展有利于开发新的方法和工具用于合成微生物群落的构建及优化,促进其在联合生物加工方面的应用。本文聚焦于木质纤维素的联合生物加工,综述了合成微生物群落在该领域的研究进展。简单介绍了系统生物学为合成微生物群落的设计提供指导,详细介绍了合成微生物群落的设计原则、优化工具和在实际生产中的应用与挑战,为木质纤维素的联合生物加工提供借鉴意义。     

细菌脂肪酸合成多样性的研究进展

与哺乳动物、真菌采用I型脂肪酸合成系统不同,细菌采用II型脂肪酸合成系统,每步反应都由独立的酶催化,因此细菌脂肪酸合成酶是研究抗菌药物的优良靶标。研究表明,在不同细菌中参与脂肪酸合成的酶都具有较高的多样性,而脂肪酸种类不同,合成方式也不尽相同,本文对此进行了总结。     

亚麻酸对肝癌细胞HepG2节律的调控研究

目的:探讨多不饱和脂肪酸亚麻酸对肝癌细胞HepG2节律钟的影响。方法:通过50%的马血清刺激诱导HepG2细胞同步化,利用亚麻酸处理同步化后的HepG2细胞。进一步利用荧光定量PCR和western-blot检测节律钟关键基因的变化。结果:HepG2细胞经过亚麻酸处理后节律钟关键基因芳烃受体核转位蛋白3(brain and muscle Arnt-like protein-1,BMAL1)和蓝光受体蛋白1(Cryptochrome 1,CRY1)在转录水平的表达水平有所降低。与此一致的是,在蛋白质水平CRY1和BMAL1的表达同样受到亚麻酸的抑制。同时发现,CRY1的转录水平的节律周期有明显的缩短。进一步研究发现,亚麻酸对HepG2细胞的脂肪酸合成关键基因脂肪酸合酶(Fatty acid synthase,FASN)和硬脂酰辅酶A脱氢酶(Stearoyl-CoA desaturase 1,SCD1),以及免疫促炎因子白细胞介素-6(Interleukelin-6,IL-6)和白细胞介素-8(Interleukelin-8,IL-8)的mRNA的表达具有明显的抑制效应。结论:亚麻酸影响了肝癌HepG2细胞水平的节律基因的表达水平以及缩短了节律基因的周期,并且对于HepG2细胞的脂肪酸合成以及免疫促炎因子有明显的抑制效应。     

甲基单胞菌Methylomonas sp.GYJ3中甲烷单加氧酶还原酶组分的纯化和性质

Ｍｅｔｙｌｏｍｏｎａｓｓｐ．ＧＹＪ３菌的甲烷单加氧酶（ＭＭＯ）粗酶提取液经ＤＥＡＥ－ＳｅｐｈａｒｏｓｅＣＬ－６Ｂ阴离子交换层析、ＳｅｐｈａｄｅｘＧ－１００凝胶过滤层析和ＤＥＡＥ－ＴＳＫｇｅｌＨＰＬＣ分离纯化出ＭＭＯ还原酶组分．经ＨＰＬＣ分析,纯度大于９５％,纯化倍数为４．４,加入至ＭＭＯ羟基化酶和调节蛋白Ｂ的体系中表现比活为２２８ｎｍｏｌ环氧丙烷每分钟毫克蛋白．ＳＤＳ－ＰＡＧＥ电泳表明还原酶由一种亚基组成,分子量４２ｋＤ．ＩＣＰ－ＡＥＳ测定还原酶的Ｆｅ含量为１．８３ｍｏｌＦｅ每ｍｏｌ蛋白．ＵＶ－Ｖｉｓ光谱表明还原酶除２８０ｎｍ蛋白质特征峰外在４６０ｎｍ有最大吸收峰,且Ａ２８０ｎｍ／Ａ４６０ｎｍ为２．５０,与其它黄素一铁硫蛋白相似,推测还原酶可能含一个ＦＡＤ辅基和Ｆｅ２Ｓ２中心．在厌氧条件下,还原酶能够和ＮＡＤＨ作用,ＵＶ－Ｖｉｓ光谱分析表明还原酶４６０ｎｍ处特征吸收峰消失,说明在ＭＭＯ催化过程中还原酶接受ＮＡＤＨ的电子．ＤＥＡＥ－ＳｅｐｈａｒｏｓｅＣＬ－６Ｂ阴离子交换层析分离出调节蛋白Ｂ,部分纯化的调节蛋白Ｂ的分子量大约在２０ｋＤ,它能够提高ＭＭＯ比活性４０倍,ＭＭＯ还原酶和调节蛋白Ｂ单独存在时不具有ＭＭＯ     

人工智能时代发酵优化与放大技术的机遇与挑战

人工智能(artificial intelligence, AI)技术正引发一场新的产业革命,其成功应用正从信息产业迅速渗透到各行各业。传统的发酵工程技术受到巨大挑战的同时更多地迎来了发展变革的机遇。首先,合成生物技术飞速发展使高性能菌株的可获得性及获取效率显著提升,对传统低效的发酵优化放大技术提出很大挑战,亟需对发酵优化放大技术进行升级,以满足高通量菌种性能验证及工艺开发能力的需求;其次,发酵装备技术的持续发展为高效发酵优化技术的进步奠定了良好基础,加之人工智能技术特别是数字孪生与知识图谱等技术的应用,将为传统发酵技术的颠覆性发展带来巨大推动力。本文分别从合成生物时代对发酵优化技术的挑战、发酵优化与放大的核心技术、高通量发酵装备技术、数据可视化技术、数字孪生及知识图谱等智能技术在发酵优化放大中的应用等几个方面进行综述,并对未来工业发酵优化技术的场景以及未来发酵技术对人才培养等提出的新要求进行了展望。     

酵母人工合成细胞生产植物源天然产物北大核心CSCD

植物源天然产物在医疗保健领域有着广泛的应用。目前,生产植物源天然产物的主要方式为从原植物直接提取,但此法面临诸多问题。基于合成生物学的理念,创建酵母人工细胞工厂发酵生产植物源天然产物是一种新的资源获取途径。本文将从植物源天然产物在药物和营养领域的应用前景,发酵法生产青蒿酸的研发历程,部分萜类、生物碱和长链多不饱和脂肪酸的研究进展,以及该领域相关技术前沿4个方面介绍酵母人工合成细胞生产植物源天然产物的近况。     

葡萄糖酸氧化杆菌木糖醇脱氢酶基因的克隆与表达

【目的】获得葡萄糖酸氧化杆菌(Gluconobacter oxydans CGMCC 1.637)的木糖醇脱氢酶基因,研究其酶学性质及碳源特别是D-阿拉伯醇和木糖醇对该酶活性的影响。【方法】通过已报道序列的木糖醇脱氢酶的保守区设计引物,用聚合酶链式反应(polymerase chain reaction,PCR)扩增获得目的基因片段。根据获得的片段序列设计引物克隆目的基因的5’和3’片段,将所获得的片段拼接,获得完整的木糖醇脱氢酶基因。通过构建工程菌获得重组蛋白,并利用氧化还原反应测定重组酶的活性。用含不同碳源的培养基培养G.oxydans CGMCC 1.637,并测定其破胞上清液木糖醇脱氢酶氧化木糖醇的活性;用不同碳源培养的G.oxydans CGMCC 1.637转化木酮糖,用高效液相色谱法测定木糖醇的产量。【结果】获得一个新的798bp的木糖醇脱氢酶基因,所编码的木糖醇脱氢酶含265个氨基酸,属于短链脱氢酶家族。酶学性质研究发现,该木糖醇脱氢酶催化木糖醇氧化的最适合条件为35℃、pH 10.0,最高活性为23.27 U/mg,催化木酮糖还原为木糖醇的最适条件为30℃、pH 6.0。最高活性为255.55 U/mg;该木糖醇脱氢酶的对木糖醇的Km和Vmax分别为78.97 mmol/L和40.17 U/mg。碳源诱导实验表明,d-山梨醇对G.oxydans CGMCC 1.637木糖醇脱氢酶的活性有明显的促进作用,而葡萄糖、果糖、木糖、木糖醇、D-阿拉伯醇对木糖醇脱氢酶活性有明显的抑制作用。而在转化实验中,用d-甘露糖培养的G.oxydans CGMCC 1.637的转化能力明显高于其他碳源培养的G.oxydans CGMCC 1.637的转化能力,其中,用阿拉伯醇培养的G.oxydans CGMCC 1.637的转化能力最低,仅为对照的35%。【结论】克隆自G.oxydans CGMCC 1.637的木糖醇脱氢酶基因是一个新的基因,用阿拉伯醇培养的G.oxydans CGMCC 1.637破胞液木糖醇脱氢酶活性低;且阿拉伯醇对G.oxydans CGMCC 1.637木酮糖的还原能力具有抑制作用。     

箭舌豌豆根系抗坏血酸及相关酶对镉胁迫的响应

以箭舌豌豆(Vicia sativa L.)品种L3(耐镉)和ZM(镉敏感)为材料,研究了不同程度镉胁迫下箭舌豌豆幼苗根系抗坏血酸(AsA)含量、脱氢抗坏血酸还原酶(DHAR)同工酶活性、抗坏血酸过氧化物酶(APX)同工酶活性以及APX基因表达的变化。结果显示:(1)2个箭舌豌豆品种根系AsA和脱氢抗坏血酸(DHA)含量在镉胁迫下显著升高;AsA/DHA比值在镉耐性品种L3中显著升高,在敏感品种ZM中显著下降;相同镉处理浓度下,L3根系AsA含量和AsA/DHA比值显著大于ZM。(2)2个品种根系DHAR的活性电泳共显示4条同工酶条带,它们的活性均随镉处理浓度的升高而升高;其中DHAR1只在L3显示,DHAR4只在ZM显示;相同镉处理浓度下,品种L3的DHAR的总活性大于品种ZM。(3)2个品种根系APX的活性电泳共显示11条同工酶条带,其中的APX1、2、4仅在敏感品种ZM中受镉胁迫诱导,APX 8在耐性品种L3中受到比敏感品种ZM更显著的诱导;克隆得到1个箭舌豌豆APX基因,荧光定量RT-PCR结果显示该基因的转录在L3和ZM根系均受镉处理诱导。研究表明,镉胁迫下2个箭舌豌豆品种根系AsA含量,AsA代谢相关酶DHAR和APX的活性以及APX的转录水平均显著升高;镉耐性品种L3较敏感品种ZM能更有效地促进AsA循环,维持更高的AsA水平,从而更有效地缓解镉胁迫诱导产生的氧化胁迫,这可能是L3较ZM具有更高镉耐性的重要机制之一。