微生物菌种改良的新方法新策略

自然分离得到的原始菌种远不能达到工业生产要求,通过菌种改良获得高产菌种是有效的手段。传统方法虽然无需了解过多遗传背景就能取得成效,但往往耗时费力。随着DNA重组技术、原生质体融合、组学研究的应用日益广泛,微生物菌种改良的新方法和新策略诸如代谢工程、基因组改组和系统生物技术、核糖体工程、表观遗传修饰等逐步发展起来。以下综述了近年来菌种改良相关领域方法和策略特别是首次报道的表观遗传修饰的最新进展。     

氧化应激对磷酸三钙磨损颗粒诱导的假体周围骨溶解的影响及其机制

目的：探讨氧化应激对磷酸三钙（TCP）磨损颗粒诱导的假体周围骨溶解的影响及其作用机制。方法：36只雄性ICR小鼠随机分为3组（n=12）：假手术（Sham）组、TCP磨损颗粒（TCP）组和N-乙酰-L-半胱氨酸（NAC）组。将TCP磨损颗粒30 mg包埋于小鼠颅骨顶部构建假体周围骨溶解模型,于术后第2天颅顶骨膜局部注射NAC（1.0 mg/kg）,隔日1次,持续2周后处死动物采血、取颅骨。抗酒石酸酸性磷酸酶（TRAP）染色观察小鼠颅骨假体周围骨溶解情况;ELISA和化学比色法检测血清中肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、白介素-1β（IL-1β）、白介素-6（IL-6）和总抗氧化能力（T-AOC）含量及超氧化物歧化酶（SOD）活性;Western blot检测假体周围骨组织中内质网应激标志蛋白葡萄糖调节蛋白78（GRP78）、蛋白激酶R样内质网激酶（PERK）、磷酸化PERK（p-PERK）、真核细胞翻译起始因子2α（eIF2α）和磷酸化eIF2α（p-eIF2α）的表达。结果：与Sham组比较,TCP组小鼠血清TNF-α、IL-1β和IL-6水平及假体周围骨溶解面积显著增加（P<0.05）,T-AOC含量和SOD活性明显降低（P<0.05）,GRP78蛋白质表达、p-PERK/PERK和p-eIF2α/eIF2α值显著升高。与TCP组比较,NAC组小鼠血清TNF-α、IL-1β和IL-6水平及骨溶解面积明显减少（P<0.05）,血清T-AOC含量和SOD活性明显增加（P<0.05）,GRP78蛋白质表达、p-PERK/PERK和p-eIF2α/eIF2α值明显降低。结论：抑制氧化应激可阻止TCP磨损颗粒诱导的假体周围骨溶解,其机制可能与PERK/eIF2α通路的失活有关。     

不携带霍乱毒素基因的CTXΦ类前噬菌体基因组克隆与分析

霍乱弧菌的霍乱毒素基因ctxAB由其溶原性噬菌体CTXΦ编码,由此携带毒素基因在产毒株与非产毒株间水平转移。从无ctxAB的El Tor型菌株中,发现不同时间、地点来源的部分菌株仍带有CTXΦ基因组的其它基因,在研究菌株染色体上呈双拷贝串联排列。克隆后测序发现基因组全长5708bp,其抑制基因rstR却与古典型菌株来源CTXΦ的相同,因此从E1 Tor菌株中发现整合有古典型来源的这类噬菌体。其它各基因与CTXΦ序列基本一致,但nctCTXΦ的zot基因末端及下游间隔区与CTXΦ的相差很大,进一步的序列测定与比较表明nctCTXΦ中无ctxAB应是其固有结构,而不是ctxAB丢失所形成的。将这种独特的前噬菌体命名为nctCTXclassΦ。研究菌株染色体上nctCTXΦ基因组上下游也各存在TLC因子和RTX毒力基因簇的同源序列,揭示它们与nctCTXΦ基因组有与CTXΦ相同的联系。从序列分析上认为nctCTXΦ与CTXΦ在遗传分化上有不同,可能是CTXΦ的前体形式,这对CTXΦ的来源、分化以及新病原产生的研究具有重要意义。     

鸮形目8种鸟类线粒体DNA多态性研究

采用14种限制性内切酶,对鸮形目8种鸟类(Tyto alba、T.capensis、Otus bakkamoena、O.scops、Asio otus、A.flammeus、Strix aluco、Glaucidium cuculoides)线粒体DNA进行限制性片段长度多态分析, 结果表明:不同种间存在基因组长度多态性,短耳鸮为23.35 kb,长耳鸮为19.78 kb,斑头鸺鹠为18.62 kb,红角鸮为17.65 kb.鸮形目种间具有较高的遗传变异,其中仓鸮和草鸮的平均遗传距离为1.0%,长耳鸮和短耳鸮平均为10.8%,红角鸮和领角鸮平均为13.1%,灰林鸮和斑头鸺鹠为12.3%,其中红角鸮与斑头鸺鹠的平均遗传距离最大为17.5%.鸮形目鸟类线粒体DNA的进化速率为每百万年变化2.0%～2.2%,提示鸮形目两个科间在距今2 800～3 000万年前分歧开来,同时,鸱鸮科各种间的分歧时间在距今2 000～2 500万年前,即处于中新世中期.     

PPR蛋白调控植物细胞器RNA加工的分子功能

35肽重复（pentatricopeptide repeat, PPR）蛋白是2000年发现的一类由多个重复单位串联而成的核编码蛋白质。PPR蛋白广泛存在于真核生物中,在陆生植物中尤为普遍。PPR蛋白大多定位于线粒体或叶绿体。多项研究表明,PPR蛋 白为序列特异性RNA结合蛋白质,在细胞器RNA编辑、剪接、稳定、切割及翻译等转录后加工过程发挥重要作用。PPR蛋白功能缺陷导致植物生长发育异常,甚至胚胎致死。本文主要就PPR蛋白功能及作用机制进行综述,并对尚待解决的问题及研究前景加以探讨,以期为PPR蛋白的深入研究提供思路。     

基于线粒体D-loop 区比较分析野生与养殖斜带髭鲷种群的遗传多样性

采集广东省深圳市南澳区野生斜带髭鲷Hapalogenys nitens (Richardson)和养殖斜带髭鲷各25 个样本。通过设计特异性引物, 采用PCR 技术对该50 个个体的mtDNA D-loop 区全序列进行扩增, 测序得到的序列进行比对, 发现该50 个序列长度变异较小, 均在788-790 bp 之间, 野生型和养殖型区别不大。采用MEGA(version 4.0)和DnaSP(version 4.0)软件对序列进行分析, 结果显示: 50 条序列中T、C、A 和G 碱基平均含量分别为29.9%、21.5%、35.2%和13.5%, 其中A+T 的含量(65.1%)显著高于G+C 含量(34.9%), 表现了明显的碱基偏倚。50 个个体表现为26 种单倍型, 包括91 个多态位点, 单倍型间平均遗传距离为0.024, 单倍型多态性(h)为0.958, 核苷酸多态性()值为0.02277。研究表明, mtDNA D-loop 区可以作为检测野生与养殖斜带髭鲷群体遗传多样性的有效分子标记, 而广东省深圳市南澳区野生斜带髭鲷种群遗传多样性已经下降至中等水平。研究提示野生斜带髭鲷种群遗传多样性不容乐观, 资源调查、种质维护与遗传评价有待深入。       

昆虫内共生菌及其功能研究进展

昆虫内共生菌与宿主之间的互作关系已逐渐成为昆虫学的研究热点之一。昆虫内共生菌具有协助宿主营养代谢、 逃避天敌攻击和增强抗药性等功能： 通过协助宿主营养代谢, 提供食物中缺乏的营养物质来弥补食物中营养物质的不足; 分泌抗菌肽、 毒素等物质以增强对外源寄生物等的防御能力, 抑制对宿主的不利影响; 同时, 也可以增强宿主抗逆性, 调控植物生理反应, 抑制植物对宿主的不利影响; 利用对抗逆性基因精确的表达调控来增强宿主抗药性等。因此, 内共生菌介导的宿主生物学性状的改变, 扩大了宿主昆虫的生态位, 成为昆虫生长发育过程中的重要调控因子。目前, 昆虫内共生菌的功能往往是通过研究宿主感染共生菌前后性状的变化而证实。近几年, 转录组学、 蛋白质组学、 基因组学等技术的进步, 促进了内共生菌与宿主昆虫共生机制研究的发展。通过研究内共生菌及其功能基因在昆虫种群动态中的作用, 特别是内共生菌感染对宿主生殖、 存活、 适应环境能力的影响, 将有利于揭示内共生菌与宿主的共生机制, 并最终为开发新的防控技术提供理论依据。本文针对昆虫内共生菌的功能进行了综述, 并对日后的研究方向进行了展望, 提供了研究昆虫内共生菌与宿主互作关系的方法及建议。     

森林脑炎病毒分子生物学研究进展

森林脑炎(TBE)病毒属黄病毒科,基因姐RNA含有单个开放阅读框架,5′端编码病毒的结构蛋白,3′端编码非结构蛋白。翻译成聚蛋白后,通过细胞和病毒编码的蛋白酶裂解产生单个的病毒蛋白。成熟的病毒是由两个相关的E和M膜蛋白脂质包膜所包围的立体对称的核衣壳组成。包膜E蛋白在病毒的感染周期中对细胞的识别和穿入细胞具有极其重要的功能,同时E蛋白诱导保护性的免疫反应,E蛋白内某一位点单个氨基酸的改变可引起病毒毒力的改变。因此,对TBE病毒分子生物学的研究有助于了解病毒与宿主细胞相互作用的机理,为病毒感染的特异性诊断、疫苗的研制和抗病毒药物的设计提供理论依据。     

蜘蛛基因组DNA提取方法的比较

分别用SDS法,SK251基因组DNA小量抽提试剂盒法,自制试剂盒法,对蜘蛛组织的基因组DNA进行了提取,经比较,自制试剂盒法对提取蜘蛛基因组DNA最简便面又有效的方法。     

蛛丝蛋白基因在大肠杆菌中表达研究

利用大腹园蛛基因组文库筛选获得一段693 bp基因片段,经分析该段基因处于鞭毛状丝基因重复区域,且其中包含了一个完整的重复框架。通过基因密码子优化,在其3′和5′端分别融合蛋白质亲和层析标签,克隆于pET30LIC表达载体中,在不同的大肠杆菌中进行表达试验。实验结果显示:经过密码子优化,融合目的蛋白基因在BL21(DE3)中得到了高效表达,产量达到25~30mg/L,纯化产物纯度达90%以上。SDS-PAGE和W estern-b lotting检测目的融合蛋白均与预期蛋白大小一致。