2016, 32(10):1301-1308. DOI: 10.13345/j.cjb.160012 CSTR: 32114.14.j.cjb.160012
摘要:植物在长期的进化过程中形成了对环境改变的适应机制。在逆境条件下,例如干旱、高盐、低温、强光、弱光、紫外线等,植物会提前开花结实以尽早完成其生命周期,这种生物学现象被称为“逆境诱导的开花”。植物的这种避逆应激反应不但在进化上具有非常重要的生物学意义,而且对农业生产也具有重要的指导意义。逆境诱导植物开花与光周期、春化、环境温度、自主途径、赤霉素和年龄等开花途径的分子调控机制不同,有其自身的特点。本文对逆境诱导植物开花的研究历史、代谢调控以及分子机制等进行了阐述,并展望了未来的研究方向。
2016, 32(10):1309-1321. DOI: 10.13345/j.cjb.160078 CSTR: 32114.14.j.cjb.160078
摘要:回顾了近年来国内外生物航煤产业进展,重点综述了通过ASTM D7566 (美国材料与试验协会标准)认可的生物航煤生产路线及相应航煤产品性质、油脂原料来源及“十二五”期间国内外生物航煤产业现状,结合笔者自身的研究工作,对未来生物航煤产业发展进行了展望并提出发展建议。
2016, 32(10):1322-1331. DOI: 10.13345/j.cjb.160045 CSTR: 32114.14.j.cjb.160045
摘要:肝癌 (Hepatocellular carcinoma,HCC) 是我国常见的恶性肿瘤之一。肝癌基因调控网络 (HCC regulatory network,HCC GRN) 是研究肝癌分子机制的重要途径之一,其节点包括肝癌相关的分子,如miRNA、TF等,网络的边由节点间相互作用关系构成。基于不同类型的数据构建的肝癌基因调控网络其类型及特征各有不同。综合近年来肝癌基因调控网络研究发现,由TF与miRNA构建的肝癌转录调控网络更能揭露肝癌关键基因,反映关键基因在调控网络中的扰动情况。整合基因变异信息与调控网络成为研究肝癌基因调控网络的趋势,但相应的研究几乎是空白的。本文从HCC GRN的数据来源、分类及特征,及各类型调控网络的近年研究情况等方面进行综述,并结合相关研究工作对肝癌基因调控网络研究现状进行分析与讨论,对前景进行展望,为这一领域研究工作提供参考。
2016, 32(10):1332-1347. DOI: 10.13345/j.cjb.160047 CSTR: 32114.14.j.cjb.160047
摘要:灵菌红素是一种微生物次级代谢产生的重要天然红色素,在医药开发、环境治理和染料制备等领域具有巨大的潜在应用价值。文中从3个方面归纳了国内外关于灵菌红素的研究进展:产灵菌红素微生物的发现与改造;灵菌红素发酵与提取过程的控制与优化;灵菌红素生物合成途径及其转录调控机制的解析。最后,讨论了微生物发酵法生产灵菌红素今后的研究方向。
宋辉 , 张文宇 , 王鹏举 , 谭焕波 , 苏文成 , 赵树欣 , 邹培建
2016, 32(10):1348-1361. DOI: 10.13345/j.cjb.160084 CSTR: 32114.14.j.cjb.160084
摘要:酶的固定化作为一种重要的技术,已在生物催化领域得到了广泛的应用。现将来源于普拉特链霉菌3304 (Streptomyces platensis NTU3304) 产生的胞外L-谷氨酸氧化酶 (L-glutamate oxidase,Gox) 基因gox融合到来源于粪碱纤维单胞菌Cellulomonas fimi的纤维素结合域 (CBDcex) 的基因上,构建表达载体pETM10-Gox-CBD,并在大肠杆菌中表达。通过蛋白纯化获得融合蛋白,并命名为Gox-CBD。利用CBD对微晶纤维素特异性吸附的特性将其固定在微晶纤维素上,并对固定化酶的制备条件、结合量、酶学性质及其微晶纤维素结合稳定性等进行了研究。在4 ℃条件下结合约1 h,融合蛋白Gox-CBD结合在纤维素上的结合量即可达到9.0 mg/g。通过对重组型、融合表达游离的以及固定化在微晶纤维素上的谷氨酸氧化酶的酶学性质进行比较发现,固定化酶的比酶活有所降低;但固定化酶的热稳定性相对于游离酶有了很大的提高,在60 ℃孵育30 min后还保留有约70%的活性,而游离的重组Gox在相同条件下几乎完全失去活性。当固定化结合蛋白在pH<10或者盐浓度>5 mmol/L的NaCl条件下可以牢固结合。并且可以通过一步纯化方法固定化融合蛋白Gox-CBD于微晶纤维素上。因此,L-谷氨酸氧化酶与纤维素结合域融合表达的研究为蛋白的纯化及酶的固定化提供了一种新策略。
2016, 32(10):1362-1371. DOI: 10.13345/j.cjb.160074 CSTR: 32114.14.j.cjb.160074
摘要:氨基糖苷类抗生素是一类广谱型抗细菌感染药物,其不断增加的细菌耐药性很大程度上限制了它的临床应用,研究和开发新型氨基糖苷类抗生素具有重要意义。将氨基糖苷类抗生素固定到玻璃片基上,制成糖芯片,再分别与荧光标记的RNAs和蛋白质杂交,通过分析杂交后的荧光信号强度检测它们之间的相互作用。结果显示,氨基糖苷类抗生素芯片可以特异性地与rRNA的A位点模拟物、I型核酶和蛋白酶结合。因此糖芯片技术不仅可以检测氨基糖苷类抗生素与rRNAs的特异性结合,而且可以应用于寻找新型RNA结合配体的研究,为快速鉴定和筛选可紧密结合RNA靶标且毒性较低的新型氨基糖苷类抗生素奠定了一定的基础。
朱兴贵 , 吴明科 , 马江锋 , 高有军 , 陈美丽 , 姜岷
2016, 32(10):1372-1380. DOI: 10.13345/j.cjb.160114 CSTR: 32114.14.j.cjb.160114
摘要:高渗透压胁迫是降低生物法制备丁二酸生产效率的关键因素之一。为提高丁二酸生产菌株对高渗透压胁迫的耐受性能,本研究考察了外源引入全局调控蛋白IrrE提高大肠杆菌耐高渗透压胁迫性能的可行性。试验结果表明,在不同浓度Na+胁迫下,重组菌生长和发酵性能明显提升。在5 L罐发酵中,重组菌最大细胞干重、糖耗和丁二酸产量比对照菌分别提高了15.6%、22%和23%,表明引入IrrE蛋白可提高菌株对高渗透压胁迫的耐受能力。进一步比较重组菌和对照菌胞内相容性物质海藻糖和甘油的浓度后发现,重组菌胞内海藻糖和甘油浓度明显提高,其最大积累量分别是对照菌的1.3和3.8倍,推测IrrE可通过增加胞内相容性物质的积累提高菌株对高渗透压胁迫的耐受性。
白仁惠 , 张云博 , 王春迪 , 张斐洋 , 张喆 , 孙付保 , 张震宇
2016, 32(10):1381-1394. DOI: 10.13345/j.cjb.160017 CSTR: 32114.14.j.cjb.160017
摘要:内切纤维素酶Cel5A缺乏是限制纤维素酶制剂高效酶解天然纤维素的关键因素。本文尝试构建高效表达里氏木霉Cel5A的毕赤酵母重组菌株以弥补目前Cel5A的天然分泌不足,通过基因密码子偏好性优化里氏木霉Cel5A基因和构建表达载体pPIC9K-eg2,并将其电转入毕赤酵母GS115以构建重组子,利用浓度梯度平板和摇瓶发酵筛选获得一株高产毕赤酵母Pichia pastoris菌株GS115-EG Ⅱ。重组酶的酶学性质分析显示,该酶分子量50 kDa、最适pH (pH 4.5) 略有降低及最适反应温度为60 ℃,专一性地作用于非结晶纤维素,与天然里氏木霉Cel5A并无明显区别。通过摇瓶发酵的初步优化,该菌摇瓶培养条件:培养温度28 ℃、起始pH 5.0、接种量2%、每24 h添加甲醇1.5% (V/V)、每24 h添加山梨醇4 g/L及吐温80添加4 g/L,发酵192 h重组酶酶活达到24.0 U/mL。进一步上罐 (5 L) 发酵180 h,该重组酶Cel5A酶活高达270.9 U/mL,蛋白含量达到4.16 g/L。重组毕赤酵母P. pastoris GS115-EG Ⅱ是一株适合于外源表达Cel5A的工程菌,该重组酶可替代天然分泌Cel5A适用于当前酶基生物炼制模式下木质纤维素基质高效水解中。
何华伟 , 位曙光 , 王叶菁 , 刘莉娜 , 李珍珍 , 赵朋 , 常怀普 , 赵萍
2016, 32(10):1395-1407. DOI: 10.13345/j.cjb.160110 CSTR: 32114.14.j.cjb.160110
摘要:碱性螺旋-环-螺旋 (Basic helix-loop-helix, bHLH) 转录因子在生命活动过程中发挥着重要的调控作用。Bmsage是家蚕丝腺中高量表达的一类bHLH转录因子,不仅参与了丝腺细胞在胚胎期的发育调控,而且对蚕丝蛋白的合成也有至关重要的调控作用,然而当前对其性质和结构了解不多。为研究其性质、结构和生物学功能,构建了NusA、MBP、SUMO、Trx和His融合标签的Bmsage重组原核表达载体,通过改变诱导温度和IPTG浓度,确定了Bmsage在大肠杆菌中可溶性表达的最佳载体和表达条件,进而通过镍柱亲和层析纯化获得了Bmsage,利用圆二色光谱研究了其二级结构。结果表明,NusA与MBP标签可显著增强Bmsage在大肠杆菌中的可溶性表达,但难以与Bmsage分离。SUMO标签有一定的助溶效果,并且能够与Bmsage有效分离。其他标签对Bmsage可溶性表达的效果不明显。圆二色光谱分析表明Bmsage含有α-helix结构,推测SUMO标签可能促进了Bmsage折叠形成类天然的结构。这些工作为深入研究Bmsage的性质、结构与功能建立了基础,同时也为其他类似蛋白的表达纯化提供了参考。
赵羽卒 , 张奎 , 唐梅 , 徐曼 , 李重阳 , 潘光照 , 申利 , 崔红娟 , 杨丽群
2016, 32(10):1408-1421. DOI: 10.13345/j.cjb.160023 CSTR: 32114.14.j.cjb.160023
摘要:B类清道夫受体在动脉粥样硬化及其他心血管疾病的形成或抑制,机体免疫防御,凋亡细胞清除等生理过程中起着重要的作用。克隆了家蚕B型清道夫受体家族的一个成员BmSCRB8基因,通过RACE技术获得BmSCRB8的cDNA全长为2 668 bp,其ORF为1 704 bp,编码567个氨基酸,通过在线预测其蛋白分子量为63.87 kDa,等电点为6.06。采用RT-PCR方法得到了BmSCRB8的时空表达谱,结果表明BmSCRB8在家蚕各组织以及血液各时期均有表达,且在脂肪体中表达量最高,变态发育时期表达量较高。原核表达获得BmSCRB8重组蛋白,并经由蛋白纯化、免疫小鼠后制备得到家蚕BmSCRB8多克隆抗体。同时构建了BmSCRB8真核表达载体并转染家蚕胚胎细胞系。免疫荧光及过表达结果显示BmSCRB8主要定位于细胞膜上,Western blotting结果显示免疫小鼠后所得到的抗血清可特异性识别BmSCRB8蛋白。
沈雷 , 张善强 , 张晓东 , 张彧婷 , 谢立平 , 姜杨 , 马勇 , 李国峰
2016, 32(10):1422-1432. DOI: 10.13345/j.cjb.160035 CSTR: 32114.14.j.cjb.160035
摘要:探讨缺氧环境下,白细胞介素8 (Interleukin-8, IL-8) 对人骨髓间充质干细胞 (Human bone marrow mesenchymal stem cells,hBMSC) 增殖和自噬能力的影响以及机制。在缺氧模型下,未进行刺激的hBMSC为缺氧对照组;以100 μmol/L 人IL-8蛋白刺激的MSC为IL-8组;若先添加50 μmol/L MK2206 (Akt蛋白抑制剂) 培养30 min,然后再添加100 μmol/L IL-8则为Akt抑制剂组,在正常条件下培养的MSC为正常对照组。利用EdU细胞增殖实验、TUNEL细胞凋亡实验、Western blotting或ELISA等实验分别检测各组MSC细胞EdU标记阳性细胞的数目、细胞凋亡、自噬蛋白 (LC-3) 和Akt/STAT3等蛋白的表达。相对于缺氧对照组和Akt抑制剂组,IL-8明显提高hBMSC增殖和细胞自噬,并降低hBMSC的凋亡率,IL-8组hBMSC的Akt、STAT3和VEGF等蛋白表达增高。结果表明,缺氧环境下,IL-8通过Akt-STAT3通路发挥对MSC的保护作用,对保护MSC抗缺血缺氧性损伤,促进MSC在再生医学中应用具有重要意义。
2016, 32(10):1433-1442. DOI: 10.13345/j.cjb.160076 CSTR: 32114.14.j.cjb.160076
摘要:Flap核酸内切酶1 (Flap endonuclease 1, FEN1) 是一种能催化核酸侵入反应的核酸内切酶,可应用于信号放大检测方法,但该酶详细的表达纯化工艺尚无报道,并且活性难以准确测定,限制了其应用。通过合成嗜热古球菌Archaeoglobus fulgidus来源的FEN1基因序列,构建了pET24a(+)-FEN1-His重组质粒,并通过优化表达条件,得到了FEN1最优表达条件为:37 ℃、200 r/min振荡培养8 h后,加入诱导剂IPTG至终浓度为0.05 mmol/L,再于37 ℃、200 r/min诱导表达11 h,最终经镍亲和层析成功纯化得到了分子量约为38 kDa的重组FEN1。同时建立了基于荧光标记探针的FEN1活性测定方法,准确测定了重组FEN1的活性,为建立基于该酶的核酸检测方法提供了可靠的酶活力依据。最终将重组FEN1用于实时荧光PCR偶联高特异核酸侵入信号扩增法检测了乙醛脱氢酶2基因 (aldh2) 的基因型,得到了准确的分型结果,表明重组FEN1能用于基因多态性的分型检测中,为发展基于核酸侵入反应的核酸检测方法提供了可靠的工具酶。
2016, 32(10):1443-1454. DOI: 10.13345/j.cjb.160145 CSTR: 32114.14.j.cjb.160145
摘要:泛素化修饰是细胞内最重要的翻译后修饰形式之一,对细胞内蛋白质的稳定、降解、定位以及生物活性的调节起到重要作用。但因其在细胞内丰度低、降解周期短等特点而很难被检测。本研究中,制备的泛素结合结构域蛋白 (Ubiquitin-binding domains,UBDs) 用于富集肝癌细胞系Hep3B中的泛素化蛋白,并通过液相色谱-串联质谱联用的方法对富集的泛素化蛋白进行鉴定。实验共鉴定到1 900个潜在的泛素化蛋白和158个泛素化位点,这些被鉴定到的泛素化位点分属于102个蛋白。生物信息学分析发现泛素化蛋白显著富集的相关通路与肿瘤的发生发展密切相关,此结果暗示肿瘤细胞内泛素化-蛋白酶体的失调与肿瘤细胞的信号传导及细胞外基质的变化等具有较高的关联性。
覃玉凤 , 陈瑶生 , 刘志国 , 张英 , 刘海龙 , 何祖勇
2016, 32(10):1455-1464. DOI: 10.13345/j.cjb.160007 CSTR: 32114.14.j.cjb.160007
摘要:为探索哺乳动物非经典分泌信号肽在毕赤酵母表达系统中引导重组蛋白分泌的作用,本研究将一段来源于小鼠同源异型框蛋白 (En2) 的分泌信号序列 (SS) 融合至EGFP蛋白的N端,在毕赤酵母中表达。实验结果显示SS信号肽能通过一种不同于经典的内质网-高尔基体分泌通路的方式将EGFP蛋白分泌至细胞膜表面,与α交配因子前导肽相比,显著降低了细胞的内质网压力。本研究提示哺乳动物非经典分泌信号肽可作为递送重组蛋白至酵母膜表面的一项工具。
2016, 32(10):1465-1473. DOI: 10.13345/j.cjb.160185 CSTR: 32114.14.j.cjb.160185
摘要:为了定量检测NF-κB的活化效果及筛选与NF-κB活化调控相关的药物,通过去除逆转录病毒载体pQCXIP原有的CMV启动子,并分别插入NF-κB增强子序列及荧光素酶NanoLuc报告基因序列,构建了一种新的含有NF-κB增强子序列和NanoLuc (NLuc) 报告基因序列的表达载体,并进一步建立受NF-κB调控的稳定表达NLuc荧光素酶的细胞系。酶切鉴定及测序结果表明成功构建了重组质粒pQCXIP-NF-κB-NLuc;NF-κB信号通路的刺激物肿瘤坏死因子TNF-α作用于构建的稳定表达NLuc的细胞系后出现特异性的荧光素酶反应,且该酶反应与TNF-α的刺激呈良好的时间、剂量依赖性,该结果表明受NF-κB调控的稳定表达NLuc荧光素酶的细胞系构建成功。实例验证中,NF-κB抑制剂雷公藤甲素对此细胞系NLuc荧光素酶表达的抑制呈剂量效应。综上,本实验构建的受NF-κB调控的稳定表达NLuc荧光素酶的报告基因系统可用于NF-κB的活化效果的定量检测及筛选与NF-κB活化调控相关的药物,具有研究和应用价值。
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