基于差异基因表达谱的Microbacterium sp. XT11降解黄原胶潜能挖掘

为挖掘微杆菌(Microbacterium sp.)XT11在黄原胶降解过程中起关键作用的功能基因,预测黄原胶降解通路,利用转录组测序技术对该菌株在不同碳源培养条件下的转录本进行测序,对差异基因进行功能富集分析。结果表明,菌株XT11以葡萄糖为对照组,以黄原胶为碳源时可获得上调差异基因213个。显著上调的基因主要富集在聚糖降解、淀粉和蔗糖代谢途径、ABC转运、苯丙氨酸代谢、丙酮酸代谢五个KEGG途径。碳水化合物活性酶(Carbohydrate-active enzymes, CAZymes)功能注释表明,位于同一基因簇上的4个CAZymes基因和黄原胶降解直接相关,其余的CAZymes基因具有潜在的黄原胶降解活性。此外,预测到磷酸转移酶系统(phosphotransferase system, PTS)和ABC转运途径(ABC transporters)参与了胞外黄原胶降解中间产物的跨膜转运。挖掘了菌株XT11中黄原胶降解过程中的功能基因,并阐述了菌株XT11的黄原胶降解通路。     

厌氧氨氧化菌驱动脱氮途径的研究进展

厌氧氨氧化菌(anaerobic ammonia-oxidizing bacteria, AnAOB)的代谢多样性,使得该菌群能够在海洋、湿地和陆地等不同的自然生态系统中广泛分布,甚至在一些极热和极寒环境中也检测到了该菌群的存在。本文回顾并总结了厌氧氨氧化菌在不同生态系统中的发现、分布及脱氮贡献等方面的研究,分析了厌氧氨氧化菌分布的主要环境影响因素。该综述将帮助我们更好地理解全球氮循环中厌氧氨氧化菌的实际角色和功能,并基于厌氧氨氧化(anaerobicammoniaoxidation,anammox)过程,探究能与其进行协作的新型生物脱氮工艺,以期为这些工艺的研发和推广提供生态学基础和新的思考,从而实现脱氮工艺的技术变革。     

好氧反硝化细菌及其在微污染水源水修复中的应用研究进展

相比于氨氮,天然水体中的硝酸盐氮通常更稳定,导致更难将其从水中去除。由于好氧反硝化可以在有氧环境下进行反硝化作用去除硝酸盐氮,该过程对含有较高溶解氧的天然水体中硝酸盐氮处理有重要作用。本文综述了好氧反硝化菌的分离纯化现状、微生物代谢机制和环境影响因子,并介绍了功能菌群在微污染饮用水源水生物修复的应用研究进展。与一般的厌氧反硝化类似,好氧反硝化菌的种属分布较广,常见的如假单胞菌属(Pseudomoas)、产碱杆菌属(Alcaligenes)、副球菌属(Paracoccus)和芽孢杆菌属(Bacillus)等所属部分微生物均有好氧反硝化能力。大部分好氧反硝化菌株在最佳生长条件下(25–37℃、溶解氧浓度为3–5mg/L、pH为7–8、碳氮比为5–10)具有高效的脱氮效率。但目前好氧反硝化作用在微污染饮用水源水的生物修复方面的应用仍有着脱氮性能不稳定、菌剂流失等不足。此外,目前较少相关中试及实际工程应用的研究,需要进一步的深入探究。     

靶向RNA的CRISPR-Cas系统研究进展

CRISPR(clustered regularly interspaced short palindromic repeats)-Cas(CRISPR associated proteins)系统是细菌和古细菌抵抗噬菌体、质粒等外源遗传物质的一种适应性免疫系统,该系统利用一种特殊的RNA(CRISPR RNA,crRNA)指导的内切酶来切割与crRNA相互补的外源遗传物质,从而阻碍外源核酸的侵染。根据效应复合物组成形式的不同,CRISPR-Cas系统分为1类(Ⅰ型、Ⅳ型和Ⅲ型)和2类(Ⅱ型、Ⅴ型和Ⅵ型)两大类。目前已发现多个CRISPR-Cas系统具有非常强的特异靶向RNA编辑能力,如Ⅵ型CRISPR-Cas13系统和Ⅲ型CRISPR-Cas7-11系统。随着研究的深入,相关系统在RNA编辑领域应用日渐广泛,使其成为基因编辑的有力工具。本文介绍了靶向RNA的CRISPR-Cas系统的组成、结构、分子机制以及其潜在应用,这为更好地研究该类系统的作用机制奠定基础,也为后期开发为稳定的基因编辑工具提供新的思路。     

信号分子在生物脱氮中的作用及检测方法

生物脱氮是由微生物主导的地球氮循环中的重要环节之一,主要包括硝化、反硝化和厌氧氨氧化(anaerobic ammonium oxidation,anammox)等过程。在微生物联合作用下,污水中的有机氮及氨氮经一系列作用转化为氮气,这种经济高效、环境友好的处理工艺在世界范围内得到广泛应用。群体感应(quorum sensing,QS)以信号分子为媒介通过改变菌群密度和周围环境变化来调节微生物的各种行为。大量的研究已证实调控QS信号分子在生物脱氮中具有应用潜力。本文介绍了各种信号分子类型,从基因组学、实际应用等方面综述了各类信号分子以及检测方法,同时针对酰基高丝氨酸内酯(acyl homoserine lactones,AHLs)类信号分子在生物脱氮中的作用进行详细介绍。然而不足之处在于信号分子研究只是停留在实验室阶段,仅仅研究了单一信号分子对生物脱氮的影响。未来可将信号分子应用于实际污水,研究多种信号分子共同作用以及多种微生物之间的QS现象。     

以A2型短指(趾)症为案例的医学遗传学PBL教学设计

医学遗传学是生物医学中的前沿学科,也是临床基因诊断和基因治疗的核心内容。在医学人才培养中,医学遗传学扮演着衔接基础医学与临床医学的重要角色。近年来,基于问题的学习(problem-based learning,PBL)作为培养医学生自主学习能力的重要方法,在医学教育中得到了广泛的应用。本文设计并分享了以A2型短指(趾)症(brachydactyly type A2,BDA2)研究为核心的PBL教学案例,以期引导学生自主学习,以能力培养代替知识传授,培养学生独立分析和解决问题的能力以及创新性思维的卓越学风,为健康中国建设输送更多具有国际竞争力的高素质医学人才。     

膜锚蛋白结构与功能及其调控机制

最近发现一些膜蛋白不是通过疏水的穿膜结构固定于膜上,而是通过与糖链结合直接连接到糖基磷脂酰肌醇(GPI)上,成为一种蛋白质在膜上锚着的新型方式.这些膜锚蛋白包括:粘附分子;受体蛋白;酶蛋白等.这些生物活性分子由于在膜上的运动性增大,可产生继发的生物效应.膜锚蛋白有膜结合型和溶于体液的可溶性型,通过蛋白与 GPI 的结合和脱离,可调控其生物活性;产生的 GPI 本身亦可作信使物质,调控细胞分裂与分化等.     

缺刻缘绿藻磷脂酶A2(PLA2)的基因特征与功能

为进一步鉴定磷脂酶A2(PLA2)在缺刻缘绿藻(Myrmecia incisa)油脂合成过程中的具体功能,研究利用RACE技术从缺刻缘绿藻H4301中克隆到pla2基因(Mipla2)的cDNA序列全长,共1082 bp。该全长包含180 bp的5′-非翻译区(UTR), 464 bp的3′-UTR和438 bp的开放阅读框(ORF),编码1个由145个氨基酸组成的蛋白。其基因全长为1594 bp,含有3个内含子和4个外显子。多序列比对结果显示, MiPLA2具有保守的Ca²⁺结合基序和催化活性基序。系统演化分析结果显示MiPLA2属于植物s PLA2-XIA家族。利用同源重组技术构建了pET32aMipla2原核表达载体,经过诱导和纯化,得到了分子量大小为31.36 kD的重组MiPLA2蛋白。体外酶促反应的产物经薄层层析分析显示,重组表达的MiPLA2具有催化磷脂酰胆碱(PC)水解成溶血磷脂酰胆碱(LPC)的功能。研究结果有助于解析花生四烯酸被优先用于三酰甘油(TAG)合成的途径与机理,为通过pla2基因的遗传改造提高该藻油脂产率的应用研究奠定了基础。