体外多酶分子机器的现状和最新进展

体外多酶分子机器遵循所设计的多酶催化路径,将若干种纯化或部分纯化的酶元件进行合理的优化与适配,高效地在体外将特定的底物转化为目标化合物。体外多酶分子机器反应系统呈现元件化和模块化的特点,在设计、组装和调控方面具有较高的自由度。近年来,体外多酶分子机器在实现反应过程的精准调控和提高产品得率方面的优势逐渐体现,展示了其在生物制造领域重要的应用潜力。对体外多酶分子机器的相关研究已成为合成生物学的一个重要分支领域,日益受到广泛的关注。文中系统地综述了基于酶元件/模块的体外多酶分子机器的构建策略,以及改善该分子机器中酶元件/模块之间适配性的研究进展,并分析了该生物制造平台的发展前景与挑战。     

北极狐β-防御素103基因 (CBD103) 启动子活性及转录调控元件分析

本研究旨在筛选调控北极狐毛色基因CBD103的启动子活性区域及转录因子结合位点,为揭示CBD103基因调控北极狐毛色形成的分子遗传机制提供依据。克隆获得了北极狐CBD103基因5′侧翼区2 123 bp的片段,并构建了4个不同长度的启动子缺失片段表达载体,通过双荧光素酶检测系统对启动子活性进行检测。对启动子活性最高区域预测出的3个特异性蛋白1 (Sp1)转录因子结合位点分别进行点突变并构建3个突变载体,利用双荧光素酶检测系统测定其活性。结果显示,在构建的4个不同长度启动子缺失片段中1 656 (-1 604/+51)区域活性最高,在此区域构建的3个突变载体的启动子活性较野生型(片段1 656)均显著降低,说明-1 604/+51区域为北极狐CBD103基因的核心启动子区,-1 552/-1 564、-1 439/-1 454和-329/-339区域为正调控区域。文中成功获得了北极狐CBD103基因的核心启动子区域和正调控区域,这为进一步研究该基因调控北极狐被毛颜色分子遗传机制奠定了基础。     

大鼠坐骨神经结扎后脊髓钙结合蛋白PV的表达变化

目的:研究大鼠坐骨神经结扎模型钙结合蛋白Parvalbumin(PV)在脊髓的时空变化规律,为探讨其在神经再生中的作用与机制提供实验依据。方法:SD大鼠随机分为假手术对照组和坐骨神经结扎组,实验组结扎后分别存活1,3,7,14或21d,采用免疫组化结合图像分析技术观察PV在脊髓的表达变化。结果:在对照组,PV免疫阳性神经元主要分布于腰髓背角Ⅱ层,Ⅲ～Ⅵ层只观察到少量散在分布的PV样阳性神经元,脊髓前角Ⅷ层和Ⅸ层内也可见少量多极的大型阳性神经元。术后各时间点PV样阳性神经元表达下降,14d下降最显著,21d表达有所上升,但还是低于7d组。脊髓后角PV免疫阳性产物灰度值测定结果显示:术后14d后角PV表达最低,与对侧和对照组以及1、3d组相比有统计学意义(P<0.05)。结论:坐骨神经结扎后PV表达变化呈现一定的时空模式,为进一步揭示PV在神经系统疾病中的作用提供实验依据。     

融和蛋白GST-SUMO-MT在大肠杆菌中的表达、纯化及其活性研究

将编码融合蛋白GST-SUMO-MT的DNA片段连接到大肠杆菌表达载体pET-28a中,构建重组表达质粒pET-GS-MT并转化到大肠杆菌Origami（DE3）中。20℃,1mM的IPTG诱导20h后,获得分子量约为43Kd的融合蛋白,表达量占菌体上清总蛋白的38.4％。利用谷胱甘肽交联琼脂糖（Glutathione Sepharose 4B）凝胶柱和Sephardex G-25分子筛联用可以得到纯度为95%以上的融合蛋白,得率约为70mg/L。该融合蛋白可与GST抗体产生阳性反应。融合蛋白GST-SUMO-MT可以显著提高宿主对Cd2+、Zn2+和Cu2+离子聚积的能力,其耐受能力比对照组分别提高4.2倍、4倍及1.6倍。此外,原子吸收光谱法测定,每分子GST-SUMO-MT可以结合2-3个Cd2+离子。     

功能性新型冠状病毒RBD结构域在毕赤酵母表面的展示*

目的:设计并构建新型冠状病毒(SARS-CoV-2)受体结合结构域(receptor binding domain,RBD)在毕赤酵母表面的展示体系,并对表面展示的RBD进行功能性评价,从而为以RBD为靶点的高通量药物筛选平台奠定基础。方法:将四种锚定分子与新冠病毒RBD融合,电转化至毕赤酵母中;通过细胞免疫荧光分析,筛选能够成功展示RBD的锚定系统;进一步分析其与血管紧张素转化酶2(angiotensin-converting enzyme 2,ACE2)受体的亲和力,证明展示在细胞表面RBD分子的功能。结果:仅Sed1p锚定分子能够有效呈递RBD至毕赤酵母细胞表面,展示效率约为70%;亲和力分析结果表明,ACE2受体和表面展示RBD的亲和力(K_D = 30.42 nmol/L)与溶液中RBD的亲和力(K_D = 16.00 nmol/L)较为接近。结论:这一体系能够在毕赤酵母表面高效地展示具有生物学功能的RBD,可用于抗新冠病毒RBD药物的高通量筛选和评价。     

泛素化结合酶E2抑制剂对草菇15 ℃保鲜的影响

为了改进草菇低温保鲜方法,在15 ℃贮藏条件下,采用泛素化结合酶E2 (UBEV2)抑制剂对草菇子实体进行处理,并开展相关生理指标和基因表达检测。结果表明,使用100 μmol/L的UBEV2抑制剂L345-0044维持了草菇较好的品质,提高了草菇可溶性糖的含量。低温明显提升抑制剂处理下的碱性蛋白酶和中性蛋白酶活力,并证实了低温胁迫显著提高了抑制剂处理下的一种类型蛋白酶肽基赖氨酸金属内肽酶的表达。本研究证实了草菇可溶性糖和高活性的冷诱导金属内肽酶对于延长草菇的低温保鲜时间是必须的。     

单孢分离菌株的异核不对称特性揭示梯棱羊肚菌为假同宗结合真菌

本文以基因组数据显示只具有MAT1-1 idiomorph的单孢菌株YPL6-3和只具有MAT1-2 idiomorph的单孢菌株YPL6-1为材料,研究它们子代的子囊果、单孢菌株群体和同一子囊中8个单孢菌株的交配型分布情况。YPL6-3和YPL6-1菌株分别隔离栽培和互补混栽均能形成正常的子囊果,其子囊果菌柄交配型分布与亲本菌株有关。PCR扩增检测235株子代单孢菌株的交配基因出现有趣现象：一些菌株的MAT1-1-1基因电泳条带强,而MAT1-2-1基因的条带弱;另一些菌株则MAT1-1-1基因条带弱,而MAT1-2-1基因条带强。同时也有两基因条带都强或者一基因条带强,另一基因无条带的菌株。从3个子囊果中共挑取了10个子囊,并对每个子囊中的单孢进行独立分离,PCR扩增并电泳检测交配基因时也出现了上述相同的情况。若MAT1-1-1强,则MAT1-2-1弱或无,这样的菌株在同一子囊中不会超出4个,反之亦然。利用长片段PCR扩增YPL6-1和YPL6-3菌株的全长MAT idiomorph,利用Nanopore测序技术对扩增子进行单分子实时测序,2次重复实验的序列比对发现：菌株YPL6-1中存在99.63%和99.81%的MAT1-2 idiomorph分子及0.37%和0.19%的MAT1-1 idiomorph分子;菌株YPL6-3中存在99.45%和99.74%的MAT1-1 idiomorph 分子及0.55%和0.26%的MAT1-2 idiomorph分子。从而证实,这2个基因组测序和PCR扩增都只能检测到一种交配型的菌株,其实是异核菌株,只是2种交配型核的数量占比存在较大偏离。根据上述现象推断,梯棱羊肚菌的子囊孢子都是异核的,萌发后形成的单孢菌株具有异核不对称特点,从而推测梯棱羊肚菌是一种特殊的假同宗子囊菌,同时也揭示了梯棱羊肚菌单孢出菇的真相。     

低氧促进肺腺癌A549细胞迁移的机制*

目的: 探讨低氧促进肺腺癌A549细胞迁移的机制。方法: 培养肺腺癌A549细胞,转染慢病毒获得稳定敲低ACC1的A549细胞株,转染si-RNA获得敲低SREBP-1的A549细胞。分别以低氧(5％ O₂)联合低氧诱导因子1α(HIF-1α)抑制剂PX-478(25 μmol)处理A549细胞,低氧联合亚油酸(LA)(20 μmol)处理敲低ACC1的A549细胞,低氧处理敲低胆固醇调节原件结合蛋白1(SREBP-1)的A549细胞。Transwell实验检测细胞迁移,蛋白质印迹法检测HIF-1α、ACC1及上皮-间质转化(EMT)相关波形蛋白(Vimentin)及E-钙黏蛋白(E-Cadherin)的表达与SREBP-1的表达,实时荧光定量聚合酶链反应(RT-qPCR)检测低氧联合HIF-1α抑制剂PX-478(25 μmol)处理A549细胞后ACC1及SREBP-1 mRNA水平变化。每项实验重复三次。结果: 与常氧组相比,低氧组A549细胞迁移数增加,ACC1与HIF-1α表达上调(P均＜0.01),SREBP-1表达上调(P＜0.05);与低氧对照组相比,PX-478(25 μmol)抑制A549细胞迁移,SREBP-1表达下调(P＜0.05);低氧处理A549细胞后ACC1 mRNA上升(P＜0.05),SREBP-1 mRNA水平上升(P＜0.01);低氧并使用PX-478(25 μmol)处理A549细胞24 h,ACC1 mRNA水平下降(P＜0.05),SREBP-1 mRNA 水平下降(P＜0.01);转染si-RNA获得敲低SREBP-1的A549细胞,Transwell 实验显示si-SREBP-1组细胞迁移数较常氧对照组减少(P＜0.01);低氧处理si-SREBP-1组与si-NC组,与对照组相比si-SREBP-1组细胞迁移数减少(P＜0.01)但与常氧组相比差异无统计学意义(P＞0.05);Western blot检测到si-SREBP-1组ACC1表达较对照组下降(P＜0.01);低氧处理si-SREBP-1组,ACC1表达较对照组下降(P＜0.01);敲低ACC1抑制A549细胞迁移(P＜0.05),敲低ACC1后A549细胞在常氧和5％ O₂条件下细胞迁移数目差异无统计学意义(P＞ 0.05);低氧处理敲低ACC1的A549细胞并给予LA(25 μmol)促进A549细胞迁移(P＜0.05)。结论: 低氧通过HIF-1α/SREBP-1/ACC1途径调节脂肪酸代谢进而促进肺腺癌A549细胞迁移。     

IGFBP7蛋白、PDCD5和MITF基因在多发性骨髓瘤中临床意义及对预后影响

[目的]研究IGFBP7蛋白、PDCD5和MITF基因在多发性骨髓瘤患者中表达的临床意义及对预后的影响。[方法]以2016年2月~2018年4月120例多发性骨髓瘤患者为疾病组,同期选择120例健康人群为健康组。对所有研究对象的血清IGFBP7蛋白、PDCD5和MITF基因进行检测,对比疾病组和健康组中各指标的差异;对不同预后组患者的IGFBP7蛋白水平、PDCD5和MITF基因表达水平进行对比分析;采用Spearman分析患者预后与IGFBP7蛋白水平、PDCD5和MITF基因表达水平的相关性;对患者的IGFBP7蛋白水平、PDCD5和MITF基因表达水平展开多因素logistic回归分析。[结果]健康组的IGFBP7蛋白水平、PDCD5和MITF基因表达水平明显高于疾病组(P<0.05),并且随着患者病情严重程度增加,患者的IGFBP7蛋白水平、PDCD5和MITF基因表达水平明显降低(P<0.05);随访结果表明生存组患者IGFBP7蛋白水平、PDCD5和MITF基因表达水平明显高于死亡组(P<0.05);疾病组患者的病情严重程度与IGFBP7蛋白水平、PDCD5和MITF基因表达水平呈现负相关(P<0.05);多因素回归分析发现,血清IGFBP7蛋白(OR=2.124,95%CI:1.363~2.622)、PDCD5(OR=1.632,95%CI:1.333~2.328)和MITF基因(OR=2.067,95%CI:1.188~3.583)均可作为多发性骨髓瘤患者死亡的毒理保护性因素。[结论]患者血清IGFBP7蛋白水平、PDCD5和MITF基因表达水平与多发性骨髓瘤患者的预后呈现负相关,以上指标均可作为多发性骨髓瘤患者死亡的毒理保护性因素,可以在患者的预后分析中作为辅助指标。     

研究报告：鳗弧菌（Vibrio anguillarum）核酸适配体的筛选及其结合蛋白的分离鉴定

目的鳗弧菌（Vibrio anguillarum）是水产养殖中的重要条件致病菌,每年给水产养殖业造成巨大的经济损失,研究其致病机制、对其进行快速的检测鉴定是其病害防治的前提和基础。核酸适配体因其高亲和力、高特异性等多种优点,在微生物的靶标分析、检测鉴定以及致病机制等多个领域都呈现出较好的应用潜力。因此,筛选鳗弧菌的核酸适配体,利用核酸适配体对鳗弧菌相关位点进行分析鉴定,不仅能为鳗弧菌的检测鉴定提供一个新的手段,对于探索鳗弧菌相关位点在其病害防治中的作用也具有重要意义。方法以鳗弧菌为靶目标,采用每轮测序的SELEX筛选方法,从高频序列中筛选鳗弧菌的核酸适配体;采用单链DNA浓度法测定核酸适配体的亲和力,研究核酸适配体对鳗弧菌的亲和特异性;采用Origin软件、选择反比例函数（Hyperbola函数）进行非线性拟合,获得核酸适配体的亲和常数（K_d）和最大亲和力（A_m）;采用磁分离技术和聚丙烯酰胺凝胶电泳分离纯化出核酸适配体H5的结合蛋白,通过质谱对该蛋白质进行分析鉴定,并利用Prabi、Phyre2、Psortb 3.0等在线网站分析该结合蛋白的...