放线菌分类地位的变迁及其系统学研究最新进展

放线菌是目前细菌域最大的谱系之一,门下物种繁多。放线菌作为人类生产和生活极为密切的微生物类群,其强大的代谢产物编码能力为人们所共识。放线菌系统学是以实现对放线菌进行分类、鉴定、命名为目标的基础学科,因此它是放线菌资源研究和开发利用的重要理论基础。近期,我们放线菌资源与利用团队对2009年版放线菌分类系统再次进行了更新和修订,并被国际权威分类学期刊IJSEM杂志接受发表,进一步巩固了我国在本领域的国际领先地位。重点对放线菌的概念演变、分类地位变迁,以及放线菌系统学研究的最新进展做全面概述,并对其未来发展方向进行了展望,以供国内从事本领域研究的同行参考。     

谷氨酸棒杆菌碱基编辑的条件优化

近年来,基于CRISPR/Cas9的碱基编辑技术因其具有不产生DNA双链断裂、无需外源DNA模板、不依赖宿主同源重组修复的优势,已经逐渐发展成为一种强大的基因组编辑工具,在动物、植物、酵母和细菌中得到了开发和应用。研究团队前期已在重要的工业模式菌株谷氨酸棒杆菌中开发了一种多元自动化的碱基编辑技术MACBETH,为进一步优化该方法,提高碱基编辑技术在谷氨酸棒杆菌中的应用效率,本研究首先在谷氨酸棒杆菌中构建了基于绿色荧光蛋白(GFP)的检测系统:将GFP基因的起始密码子ATG人工突变为ACG,GFP无法正常表达,当该密码子的C经编辑后恢复为T,即实现GFP蛋白的复活,结合流式细胞仪分析技术,可快速衡量编辑效率。然后,构建针对靶标位点的碱基编辑工具,经测试,该位点可成功被编辑,在初始编辑条件下碱基编辑效率为(13.11±0.21)%。在此基础上,通过对不同培养基类型、诱导初始OD600、诱导时间、诱导物浓度进行优化,确定最优编辑条件是:培养基为CGXII,初始OD600为0.05,诱导时间为20 h,IPTG浓度为0.01 mmol/L。经过优化,编辑效率达到(30.35±0.75)%,较初始条件提高了1.3倍。最后,选取原编辑条件下编辑效率较低的位点,进行了优化后编辑条件下的编辑效率评估,结果显示,不同的位点在最优编辑条件下的编辑效率提高了1.7–2.5倍,进一步证实该优化条件的有效性及通用性。研究结果为碱基编辑技术在谷氨酸棒杆菌中更好的应用提供了重要的参考价值。     

大鼠脑缺血/再灌注过程中血流量和脑组织含水量的变化趋势*

目的:研究大鼠脑缺血/再灌注过程中血流量及与脑组织水含量变化的趋势。方法:选取5只成年SD雄性大鼠(n=5),参照改良Zea-Longa线栓法制备大鼠大脑中动脉缺血/再灌注模型,2 h后拔出线栓。利用PeriCam PSI血流灌注成像系统实时监测大鼠在缺血前及缺血5 min、30 min、1 h、2 h、再灌注5 min、30 min、1 h、2 h、4 h、6 h及24 h的血流灌注量,记录在ROI(感兴趣区)测量的数值。再选取15只成年SD雄性大鼠,分为Control组、缺血2 h、再灌注30 min、4 h及24 h组(n=3)。正常组不做任何处理,实验组按上述线栓法制备MCAO模型。取新鲜脑组织用干湿重法测定其左、右半球的水含量。结果:栓塞时缺血侧血流量逐渐下降,缺血2 h下降最低(P＜0.05);再灌注早期血流量恢复较大(P＜0.05),30 min时显著下降(P＜0.05),4 h明显上升(P＜0.05),24 h再次上升(P＜0.05)但低于缺血前血流量(P＞0.05)。脑组织水含量测量,缺血2 h组和再灌注30 min组与正常组无明显差异(P＞0.05);再灌4 h组和再灌24 h组明显增高(P＜0.05),且再灌24 h组明显高于再灌4 h组(P＜0.05)。结论:大鼠脑缺血/再灌注过程中血流量和脑组织中水含量的变化存在一定的规律,且脑组织中水含量与再灌注过程中血流量的变化有一定关系。     

人源溶菌酶在大肠杆菌中的表达与复性研究

人源溶菌酶(Human lysozyme,HLZ)是一种糖苷水解酶,具有抗菌消炎的作用,其作为抗生素的替代品,已经被广泛应用于食品业、畜牧业和医疗等领域。如何获得高产量、高活性、高纯度的人源溶菌酶一直是亟待解决的技术问题。优化人源溶菌酶编码基因密码子,提高其在大肠杆菌中的适应度和表达量;将优化的基因克隆至大肠杆菌表达质粒pET21a,并将其在大肠杆菌表达菌株BL21(DE3)中诱导表达;利用8 mol/L尿素溶液对包涵体进行溶解变性后,探究一步透析、梯度透析和梯度稀释3种复性方式以及复性液中谷胱甘肽氧化还原对(GSSG/GSH)、精氨酸、甘油等复性物的浓度对重组人源溶菌酶复性的效果,获得最佳的复性方案。研究结果表明:37℃诱导温度下,利用0.5 mmol/L IPTG成功诱导了分子量约为14.7 kD的重组人源溶菌酶的表达,包涵体表达量约为380 mg/L(湿重)。包涵体经一步透析、梯度透析和梯度稀释3种复性方式复性后,测得比活力值分别为147 U/mg、335 U/mg、176 U/mg,表明最佳复性方法为梯度透析复性法。进一步探索了复性液中GSSG/GSH比值、精氨酸浓度、甘油浓度对人源溶菌酶复性效果的影响,表明当复性液中同时添加浓度比为1∶2的GSSG/GSH、4 mmol/L精氨酸和6%甘油时,复性后人源溶菌酶的最佳比活力值为1170 U/mg,显著高于3种复性物均不加时溶菌酶335 U/mg的比活力值,但低于溶菌酶标准品1732 U/mg的比活力值。成功地将人源溶菌酶基因在大肠杆菌中表达,并通过包涵体复性体系成功获得高活性重组人源溶菌酶。     

MDM2/MDMX异二聚体及MDMX磷酸化调控p53的研究进展

p53作为肿瘤抑制因子在维持机体内稳态和抑制肿瘤发生发展中起到关键作用。超过半数的人类肿瘤中都存在p53的突变。突变的p53具有"获得性功能",反而促进肿瘤的发生、转移和耐药。MDM2和MDMX是两个最主要的p53负调控蛋白,二者是同源蛋白,可以独自或以异二聚体的方式调控p53。在多种刺激信号下,MDM2/MDMX异二聚体对p53的负调控作用被抑制,使得p53活化进而激活下游复杂的信号网络,维持细胞内稳态。磷酸化修饰是MDMX调节的重要方式之一,对其自身的稳定性、核定位以及与MDM2、p53的相互作用均有影响。该文对以上内容进行简要综述,并对现有治疗靶标和小分子化合物进行讨论,为进一步开发新的有效的肿瘤治疗策略提供思路。     

云南48种木兰科野生植物资源遗传多样性研究

为了解云南省木兰科（Magnoliaceae）野生植物资源的遗传多样性,利用ISSR分子标记技术对48种木兰科野生植物资源进行研究。结果表明,10对引物共扩增出151条带,均为多态性条带,多态性条带百分率为100%。总的观测等位基因数（N_a）为2.000 0,有效等位基因数（N_e）为1.564 5,Nei’s基因多样性指数（H）0.337 9,Shannon’s信息指数（I）为0.510 1。总的基因多样性指数（H_t）为0.368 0,属间基因多样性指数（D_st）为0.251 9,占68.4%,基因分化系数（G_st）为0.684 0,基因流（N_m）为0.231 0。UPGMA聚类分析将48种木兰科植物划分为7个类群,各类群并非按照属聚在一起,而是不同属植物相间分布,长喙厚朴（Magnolia rostrata）、素黄含笑（Michelia flaviflora）和球花含笑（M.sphaerantha）可能为云南省木兰科植物中的原始种。48种木兰科野生植物总体具有较高的遗传多样性,但属间遗传变异较高,基因流较小,存在遗传漂变的风险,聚类结果与刘玉壶的分类系统存在分歧,这从分子水平为木兰科植物间的起源、进化与分类提供了重要依据。     

糖尿病患者肠道菌群特征及其相关性的系统评价

目的对糖尿病患者肠道菌群特征及其相关性进行系统评价。方法检索知网、维普、万方、PubMed、Cochrane library、Embase等数据库关于糖尿病患者肠道菌群特征及其相关性的文献,同时追踪纳入文献的参考文献,时限为2009年3月至2019年3月,采用统一提取表,由两名研究者独立按照规定的纳入排除标准进行文献提取和方法学质量评估。最后采用RevMan 5.3软件进行Meta合并,Stata 12.0软件进行亚组分析与发表性偏倚识别。结果共纳入25篇研究,合计2 209例患者。Meta分析显示:(1)糖尿病患者菌群总量(SMD=-0.30,P=0.53)、乳杆菌数量(SMD=-0.79,P=0.20)下降,拟杆菌数量(SMD=1.43,P=0.12)、梭菌数量(SMD=0.28,P=0.40)增加,差异均无统计学意义,双歧杆菌数量(SMD=-1.82,P=0.02)下降,差异有统计学意义。(2)糖尿病患者菌群Shannon指数I~2=91%,r=-0.21[-0.32,0.09],P0.05;Chao1指数I~2=0%,r=-28.17[-40.85,-15.48],P0.05;均下降。(3)拟杆菌、双歧杆菌、梭菌与空腹血糖的相关性分别为:I~2=0%,r=-0.15[-0.27,-0.03];I~2=0%,r=-1.16[-1.42,0.91];I~2=0%,r=-0.28[-0.42,-0.14],均P0.05。而乳杆菌的相关性差异无统计学意义:I~2=47%,r=-0.00[-0.30,0.29],P=0.98。(4)乳杆菌和拟杆菌与炎症因子(TNF-α、IL-6)呈负相关,乳杆菌(r=-0.43;r=-0.60),P0.05;拟杆菌(r=-0.58;r=-0.58),P0.05,差异有统计学意义。结论糖尿病患者肠道菌群总量无明显变化,但有益菌含量和多样性下降,拟杆菌、双歧杆菌和梭菌含量与血糖水平呈负相关,而乳杆菌无相关,其结果还需要大样本、高质量的研究加以论证。     

恶性疟原虫重组pfs230蛋白在不同表达系统中表达的研究进展

恶性疟原虫pfs230蛋白是恶性疟疾传播阻断疫苗主要的抗原之一,可影响雌雄配子的受精过程,这种疫苗对阻断恶性疟疾的传播至关重要。鉴于pfs230蛋白分子较大,以及独特的富含半胱氨酸的结构特征,体内表达有活性的全长重组pfs230蛋白存在困难。现就pfs230蛋白的生物学特征和恶性疟疾传播阻断型疫苗的活性评价方法,用大肠埃希菌、小麦胚芽无细胞系统、毕赤酵母和昆虫细胞中表达pfs230蛋白的进展,以及在不同表达系统中优化恶性疟疾pfs230蛋白表达的策略作一概述。     

中欧组织间合作研究项目MIX-UP助力实现“碳中和”

随着全球塑料循环体系的变革升级,提高塑料的回收利用不仅可以减少塑料在生命周期中的碳排放,还可以解决废塑料潜在的生态环境危害。文中介绍了2019年国家自然科学基金组织间国际 (地区) 合作研究项目“废塑料资源高效生物降解转化的关键科学问题与技术 (MIXed plastics biodegradation and UPcycling using microbial communities,MIX-UP)”。该项目聚焦“塑料污染”这一全球化的问题,围绕中欧双方确定的“塑料生物降解菌群”研究领域,联合中欧双方14家优势科研单位,开展实质性的重大前沿合作研究。针对废塑料生物降解中存在的解聚与重塑两个难题,项目以难降解石油基塑料 (PP、PE、PUR、PET和PS) 以及生物可降解塑料 (PLA和PHA) 的混合废塑料作为研究对象,从塑料微生物降解途径解析及关键元件的挖掘与改造、塑料高效降解混菌/多酶体系的构建与功能调控、塑料降解物的高值化炼制途径设计与利用策略3个方面展开研究。本项目将突破废塑料生物降解转化中高效降解元件挖掘、塑料降解物高值化利用的关键科学问题与技术,探索一条废塑料资源化、高值化、循环化、低碳化的新塑料循环路线,建立以“降塑再造”为核心理念的废塑料生物炼制体系,丰富我国固废资源化生物技术利用平台。项目的实施不仅有助于提升我国塑料 (生物) 循环经济的理论基础和关键技术水平,还可以推动我国与国际科研院所的多边交流与合作,促进我国在生物技术领域的创新发展,助力我国碳中和目标的实现。