基于单链DNA开关调控的多功能生物电路

合成生物电路在生物传感及生物计算方面成为了广泛应用的工具。工程化生物电路系统具有良好的灵活性,同时也具备模块化的特征。在本文中,研究了基于单链DNA开关调控的多功能生物电路的构建方法。通过将计算机辅助设计的单链DNA开关作为核心控制元件,并利用长度为20 bp的toehold区域来激活单链DNA开关,驱动了简单的单向式、循环式以及级联的多层次的生物电路系统。在级联式电路系统中,通过调整单链DNA开关的结构,使信噪比从2.996变成5.274。同时,单链DNA开关作为长单链DNA（784 bp）的一部分,在无细胞蛋白质系统中实现了基因表达调控。因此,本文研究的工程化方法为今后复杂的人工生物电路的构建提供了坚实的技术基础。     

枯萎菌毒素粗提液对4种陆地棉外植体愈伤组织诱导率的影响

将培养5d的4种陆地棉栽培品种军棉1号,泗棉2号,2234及中棉12号无菌苗,取其根,下胚轴及子叶接种在含不同浓度枯萎菌毒素粗提液的培养基上,每隔3d观察统计其成活率,统计至33d。结果表明：陆地棉外植体愈伤组织的诱导率与枯萎菌毒素浓度呈负相关,而不同的外植体对枯萎菌毒素浓度的敏感程度有所差异。     

Study of cell killing and morphology on S180 by ultrasound activating hematoporphyrin derivatives

Sonodynamic therapy (SDT) is one of antitumor strategies that kill tumor cells through the synergistic effects caused by the combined use of HpD and US[1]. SDT is based on the following principle. Ultrasound used in SDT can penetrate the deep tissue and activate HpD, which accu- mulated in tumor cell, and produce highly active oxygen species[2] such as singlet oxygen (1O2), which can destroy the structure of tumor cells. So far the studies on the SDT have focused mainly on the mechan…     

声化学诱导艾氏腹水瘤细胞凋亡机制初探

本研究采用频率1.43MHz,声强3W/cm2的高频聚焦超声处理艾氏腹水肿瘤细胞,研究超声激活血卟啉诱导艾氏腹水肿瘤细胞凋亡的途径及其与癌细胞内的氧自由基之间的关系。通过细胞免疫组织化学方法检测与癌细胞凋亡相关的Bax,细胞色素c和caspase-3蛋白的动态表达,黄嘌呤氧化酶法检测超氧化物歧化酶活性变化,硫代巴比妥酸法检测膜脂质过氧化物的含量。结果发现超声加血卟啉处理1h,癌细胞胞浆中的三种促凋亡蛋白表达增多,3h时表现为高表达;处理1h的癌细胞,超氧化物歧化酶活性下降,膜脂质过氧化物增多。研究结果表明超声激活血卟啉诱导艾氏腹水肿瘤细胞凋亡可能通过线粒体途径,且与癌细胞受损后产生的氧自由基有关。     

Study of cell killing and morphology on S180 by ultrasound activating hematoporphyrin derivatives

The inhibition of ascitic S180 and induced sarcoma 180 in vivo was studied with the combination of hematoporphyrin derivatives (HpD) and ultrasound (US) at the frequency of 1.1 MHz and different intensities by light microscopy observation, electronic microscopy observation, cytochemical analysis and fluorescence labeling. The present study indicated that the injury of ascitic S180 increased as time passed and the inhibitory effect was stronger in US plus HpD group than that in other groups. Our results also indicated that the changes in cell structure, cytochrome C oxidase activity, the degradation and missing of DNA were the important factors that inhibited the tumor cell growth and even induced celldeath. The phenomenon of apoptosis of tumor cells indicated that cell death andinduced apoptosis exist in the treatment of sonodynamic therapy (SDT). Our study investigated the mechanism underlying the killing effect of S180 induced by USactivating HpD by the observation of cell morphology and dynamic changes from seminal injury to succeeded injury even to death. It would provide rich referencefor the study of SDT.     

基于单链DNA开关调控的多功能生物电路（英文）

合成生物电路在生物传感及生物计算方面成为了广泛应用的工具。工程化生物电路系统具有良好的灵活性,同时也具备模块化的特征。在本文中,研究了基于单链DNA开关调控的多功能生物电路的构建方法。通过将计算机辅助设计的单链DNA开关作为核心控制元件,并利用长度为20 bp的toehold区域来激活单链DNA开关,驱动了简单的单向式、循环式以及级联的多层次的生物电路系统。在级联式电路系统中,通过调整单链DNA开关的结构,使信噪比从2. 996变成5. 274。同时,单链DNA开关作为长单链DNA(784 bp)的一部分,在无细胞蛋白质系统中实现了基因表达调控。因此,本文研究的工程化方法为今后复杂的人工生物电路的构建提供了坚实的技术基础。     

不同固定条件下细胞与活细胞的原子力显微镜实时观察

用原子力显微镜（atom force microscope,AFM）观察固定细胞的最佳条件并在生理溶液中对活细胞实时观察.用不同固定剂和同一固定剂的不同浓度处理细胞;不加任何固定剂而直接在生理溶液中对细胞进行AFM成像.以戊二醛为固定剂并使用0.5%～1%的浓度固定细胞,后用缓冲溶液漂洗,再对细胞进行成像时可获得质量良好的图像.直接在生理溶液中进行观察,成像质量低于使用固定剂的细胞,但保持了细胞的生活原貌.在用原子力显微镜高分辨率观察生理条件下细胞的特点时,需要在制样与观测系统两方面进行改进.     

核糖核酸调节子的构建与即时检测中的应用*

合成生物学专注于可重复利用模块和元件的工程化设计,并在生物系统中表现出良好的行为和功能。在无细胞蛋白表达系统中,核糖核酸调节子作为即时检测中的重要传感元件,通过靶标分子的诱导使其自身结构发生变化,进而调控下游基因的表达。系统介绍不同类型的核糖核酸调节子及其作用原理,包括一代核糖核酸调节子、toehold开关、功能拓展的核糖核酸调节子和核糖开关。详细阐明构建核糖核酸调节子的设计-测试-分析过程:计算机辅助设计、基因表达测试和结构功能化分析。汇总基于核糖核酸调节子的体外即时检测应用,重点总结toehold开关介导的病原菌核酸检测和核糖开关参与的小分子检测。讨论当前无细胞即时检测的特点、挑战和发展趋势,为开发新型核糖核酸调节子和即时检测工具提供思路和参考。     

基于古菌酪氨酰tRNA合成酶非天然氨基酸插入的研究进展

构筑蛋白质的编码信息存在于高度保守的密码子表中,而生物体仅利用20种天然氨基酸,就能排列组合出不同的蛋白质来行使多种生物学功能。通过合成生物学的飞速发展,使得在蛋白质合成中可控地引入非天然氨基酸成为可能。这极大地拓展了蛋白质的结构和功能,并为生物学工具的开发和生物生理过程的研究提供了便利。具有活性基团的非天然氨基酸可以广泛地应用于蛋白质结构研究、蛋白质功能调控以及新型生物材料构建和医药研发等诸多领域。基因密码子拓展技术利用正交翻译系统,通过重新分配密码子改造中心法则,可以在蛋白质的指定位点引入非天然氨基酸。系统地介绍了目前提升密码子拓展技术插入非天然氨基酸效率的方法,包括tRNA以及氨酰tRNA合成酶的各种突变方法和翻译辅助因子的改造。汇总了利用古细菌酪氨酰tRNA合成酶插入的非天然氨基酸和突变位点并总结了密码子拓展技术在生物医药领域的前沿进展。最后讨论了该项技术目前所面临的挑战,如可利用的密码子数量不多、正交翻译系统的种类有限和非天然氨基酸多插效率低下。希望能够帮助研究者建立适合的非天然氨基酸插入方法并推动密码子拓展技术进一步发展。     

额外的错配碱基提高T4 DNA连接酶等位特异性连接

连接是一种主要的DNA处理过程。由于较低的商业成本以及核酸底物识别的灵活性,T4 DNA连接酶被广泛应用于生物分子工程,特别是特定核酸序列的等位特异性连接检测。本文评估了在T4 DNA连接酶介导的连接反应中,引入额外的错配碱基对所产生的影响。设计了超过150组DNA/DNA或DNA/RNA带有的额外错配碱基对的组合。结果发现,引入额外的错配碱基对后,T4 DNA 连接酶在DNA/DNA连接中特异性可提高60倍以上,而在DNA/RNA连接中特异性只能提高2倍。在等位特异性连接中,有的错配碱基对可使T4 DNA连接酶的特异性提高600多倍。