生物质能在希望的田野上

人类的能源史就是一部人类的文明史。从原始社会的"钻木取火"到农耕文明的"伐薪烧炭",从第一次工业革命的"挖煤发电"到第二次工业革命的"勘钻炼油"……人类前进道路上的每一次飞跃都插上了能源更替与进步的路标。我们在认识和改造自然的过程中,不断地改进能源技术并寻找着新的替代能源,反过来,能源的供给和更新又左右着我们每一个国家和个人。     

2018酶工程专刊序言

酶工程是酶学与工程科学融合的综合性科学技术,是现代生物技术的支柱之一。为促进国内酶工程研究的发展,本期"酶工程专刊"集中展现了我国酶工程专家学者在酶工程领域所取得的最新进展。     

新基因起源:从自然进化到人工设计北大核心CSCD

生命体系历经40多亿年的自然进化,创造了无数丰富多彩的功能基因,保障了生命体系的传承与繁荣。然而生命体系的自然进化历程极其缓慢,新的功能基因产生需要数百万年时间,无法满足快速发展的工业生产需求。利用合成生物学技术,研究人员可以依据已知的酶催化机理和蛋白质结构进行全新的基因设计与合成,按照工业生产需求快速创造全新的蛋白质催化剂,实现各种自然界生物无法催化的生物化学反应。尽管新基因设计技术展现了激动人心的应用前景,但是目前该技术还存在设计成功率不高、酶催化活性较低、合成成本较高等科技挑战。未来随着合成生物学技术的快速发展,设计、改造、合成和筛选等技术将融合为一体,为新基因设计与创建带来全新的发展机遇。     

谷氨酸棒杆菌生产异亮氨酸辅因子策略及其基因组整合研究进展

L?异亮氨酸属于三大支链氨基酸,是人体8种必需氨基酸之一,广泛应用于食品、药品、保健品、化妆品等领域。目前,微生物发酵法是工业生产L?异亮氨酸的主要方法,其中谷氨酸棒杆菌（Corynebacterium glutamicum）是发酵生产L?异亮氨酸的优势菌株,然而随机诱变会使产量的提高能力达到饱和,难以得到更加高产的菌株,因此针对诱变菌株进行理性改造已成为进一步提高产量的主要方式;且随着遗传操作技术在谷氨酸棒杆菌中的应用与优化,代谢工程育种已逐渐取代传统的诱变育种。综述了谷氨酸棒杆菌中L?异亮氨酸的生物合成途径、代谢调控机制和理性改造L?异亮氨酸生产菌株的策略,并对辅助因子工程应用于理性改造及对谷氨酸棒杆菌基因组整合策略进行了系统阐述,以期为工业水平稳定生产L?异亮氨酸高产菌株的基因组整合策略提供参考依据。     

碱性淀粉酶的发酵生产及其应用研究进展

碱性淀粉酶是诸多碱性酶中的一种,指的是其最适稳定及反应pH值在碱性范围内,在碱性环境中可以保持稳定且可高效催化降解淀粉。碱性淀粉酶在纺织、洗涤剂、医药、食品等领域具有广泛应用。利用嗜碱微生物可以生产碱性淀粉酶。以下综述了碱性淀粉酶的发酵生产及其应用的研究进展。     

hK-Fc融合蛋白的改良、表达及其生物活性的分析

为了延长人激肽释放酶(hK)的血清半衰期,提高分泌蛋白的产率,制备了重组激肽释放酶-IgG1 Fc融合蛋白(hK'-Fc)。采用PCR扩增hK基因和IgG1的Fc序列,用鼠源信号肽序列替换hK基因原有的信号肽序列,构建改良型融合蛋白hK'-Fc以及天然型融合蛋白hK-Fc的表达载体,转染中国仓鼠卵巢细胞(CHO)细胞,筛选稳定分泌融合蛋白的细胞株,通过Western blotting鉴定信号肽改造效果,利用Protein A+G亲合层析柱纯化融合蛋白,酶学实验检测融合蛋白的体外活性。结果表明:成功构建了pcDNA-hK'-Fc以及pcDNA-hK-Fc重组表达载体;获得了稳定表达融合蛋白的细胞株,产量达11mg/L以上;信号肽改造后融合蛋白的分泌效率提高约5～10倍;融合蛋白能水解其特异性的底物S-2266,具有生物学活性。本研究为进一步探讨融合蛋白的体内半衰期打下了坚实基础,也为研制治疗脑梗塞疗效更好的第二代hK蛋白和其他药用蛋白的改良提供新的线索。     

生物催化剂立体选择性的基因工程改造

野生型生物催化剂对于其天然底物通常具有较好的反应活性和选择性,但生物催化剂在有机合成中应用时多数情况下是非天然底物,这就要求对野生型生物催化剂进行改造,以提高其对非天然底物的反应活性、稳定性和选择性(包括区域选择性和立体选择性)。以下根据酶催化剂的类型总结了近几年来通过基因工程改变生物催化剂的立体选择性的最新进展,盼望起到抛砖引玉的作用,以此促进我国在这一领域的快速发展。     

增加植酸酶基因appA-m的拷贝提高其在巴斯德毕赤酵母的表达量

为了进一步提高植酸酶的发酵效价,降低植酸酶生产成本,对毕赤酵母表达载体pGAPZα-A进行了改造。将表达载体pPIC9的AOX1启动子序列引入pGAPZα-A,使之成为甲醇可诱导型表达载体pAOXZα, 插入植酸酶基因appA-m后得到重组载体pAOXZα-appA-m 。以染色体上带有一个拷贝的appA-m基因、发酵效价可达到7.5×10⁶IU/mL发酵液的重组酵母菌株74#为受体菌进行转化,在该重组菌株的染色体上的另一位点整合含有植酸酶基因的表达盒,经筛选到高表达植酸酶的重组子。通过PCR进行验证,植酸酶基因被整合到重组酵母的染色体上,且受体菌中原有的植酸酶基因结构未改变。重组菌在5L发酵罐经甲醇诱导120h植酸酶蛋白表达量达到4mg/mL发酵液, 酶活性(发酵效价)达到1.2×10⁷IU/mL发酵液以上, 较含单拷贝植酸酶基因的受体菌株表达量有较大程度提高。PCR检测及表达量分析证明改良的菌株具有很好的遗传稳定性和表达稳定性。     

小鼠的遗传学研究

自20世纪初,小鼠的遗传学研究从宠物农场进入哈佛大学的实验室只有短短一百年的历史;但是,由于小鼠基因组与人类基因组高度同源、小鼠基因组改造手段非常成熟以及小鼠近交系、突变系和工具小鼠品系种类繁多,小鼠遗传学已成为发育生物学、功能基因组学和疾病机理研究的核心研究领域,小鼠也成为最重要的模式生物之一。近年来,随着小鼠基因组序列测序的完成,不同小鼠近交系品系特异的微卫星标记或单核苷酸多态性不断被发现,小鼠生理生化表型分析手段和数据也越来越完善,这些前期工作导致了目前大规模的基因剔除计划、基因突变计划及构建和分析重组近交系计划的实施。这些计划可能构成未来10￣20年中生命科学和医学研究领域的最重要的内容之一。     

PET塑料废弃物及微塑料生物降解与转化的研究现状与展望

塑料工业的发展在给人类社会带来方便的同时,也导致大量的废旧塑料垃圾不断产生,给全球生态系统带来了严重的负担.我国是塑料生产和消费大国,在塑料的研究和治理等方面都面临空前的国际舆论压力,近年来,我国相继推出一系列限塑禁塑政策,发展高效塑料降解策略已成为生态、环境、能源等领域发展的迫切需求.聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)是...