2016, 32(9):1151-1163. DOI: 10.13345/j.cjb.150539 CSTR: 32114.14.j.cjb.150539
摘要:2-苯乙醇是一种具有令人愉悦的玫瑰风味的芳香醇,在食品、化妆品和药品等领域具有广泛的应用。本文对酵母菌合成2-苯乙醇的代谢途径及其调控过程、以及提高2-苯乙醇产量的国内外研究进展进行了综述,并对通过微生物转化法合成2-苯乙醇目前存在的不足及进一步研究方向进行了讨论。
2016, 32(9):1164-1174. DOI: 10.13345/j.cjb.150552 CSTR: 32114.14.j.cjb.150552
摘要:高通量测序技术的快速发展对食品微生物发酵过程和机制研究产生了深刻的影响,主要体现在食品微生物生理功能、代谢能力和进化的研究以及食品微生物群落结构、动态变化及其对环境的响应机制等方面。另外,通过对食品微生物基因组和元基因组进行数据分析,也对食品发酵过程优化、微生物功能改造、食源性微生物疾病预防和控制等提供了重要的依据。本文总结了近年来利用高通量测序技术对食品微生物基因组和元基因组进行测序的研究,并探讨了测序技术的发展对食品微生物研究的影响及发展趋势。
2016, 32(9):1175-1184. DOI: 10.13345/j.cjb.150543 CSTR: 32114.14.j.cjb.150543
摘要:内含肽是前体未成熟蛋白中的一段具有自我剪接功能的多肽链,在蛋白质纯化、蛋白质连接、环肽制备、蛋白标记以及生物传感器等方面广泛应用。本文综述了内含肽应用于蛋白质亲和纯化的发展历程,分别对层析型和非层析型内含肽纯化体系进行了分析和讨论,并总结了对控制内含肽断裂反应所进行的研究,为进一步改善内含肽介导蛋白质纯化提供依据和线索。
2016, 32(9):1185-1193. DOI: 10.13345/j.cjb.150561 CSTR: 32114.14.j.cjb.150561
摘要:肝脏是人体最大的消化腺,也是最主要的代谢器官。自20世纪60年代,人们在肝脏溶酶体的研究中提出“自噬”这一概念时,就发现肝脏内的营养水平与激素影响自噬活动。近年来的研究表明,自噬不仅是正常的生理过程,也参与许多病理过程的调节。本文介绍了自噬在健康肝脏中维持稳态的作用,旨在为肝脏生理学及自噬失调相关疾病的治疗提供新思路。
王燕 , 张莎莎 , 王蕾 , 刘雪芳 , 张恩 , 李娜 , 高云欢 , 张义明 , 李丽敏 , 王家鑫
2016, 32(9):1194-1203. DOI: 10.13345/j.cjb.150533 CSTR: 32114.14.j.cjb.150533
摘要:为揭示肥大细胞抗口蹄疫病毒VP1-VP4蛋白的天然免疫作用,以重组口蹄疫病毒VP1-VP4蛋白刺激小鼠腹腔肥大细胞 (Peritoneal mast cells, PMCs),用高通量ELISA芯片检测PMCs的蛋白质表达谱。结果显示,VP1-VP4蛋白刺激的PMCs (VP1-VP4组) 表达CCL19、L-selectin、CCL17和TNF-α的水平极显著低于对照组 (PMCs) (P<0.001),而VP1-VP4蛋白刺激经甘露糖受体 (Mannose receptor, MR) 抑制剂预处理的PMCs (MR组) 表达CCL19、IL-15、IL-9、G-CSF和Galectin-1的水平则极显著高于对照组 (P<0.01),IL-10表达水平也有显著升高 (P<0.05)。MR组与VP1-VP4组相比,PMCs表达IL-10、IL-17、CCL20、IL-15、IL-9、L-selectin、CCL17、TNF-α和CCL19的水平极显著升高 (P<0.01),CCL21和G-CSF的表达也显著高于VP1-VP4组 (P<0.05)。生物信息学差异表达分析结果显示,与对照组相比,VP1-VP4组PMCs表达的L-selectin和CCL17为下调性差异表达蛋白 (Log2(ratio)≤–1)。MR组与VP1-VP4相比,PMCs表达的CCL20、CCL19、L-selectin和IL-15为上调性差异表达蛋白 (Log2(ratio)≥1)。这表明,PMCs可自发分泌CCL19、L-selectin、CCL17和TNF-α,而VP1-VP4则对PMCs的天然免疫功能具有抑制作用。由于阻断MR后PMCs的蛋白质表达水平显著升高,所以VP1-VP4对小鼠PMCs的免疫抑制作用可能是由MR介导的。
2016, 32(9):1204-1211. DOI: 10.13345/j.cjb.160024 CSTR: 32114.14.j.cjb.160024
摘要:通过研究PKB/Akt与Girdin蛋白之间的关系,目的在于揭示Girdin蛋白在PKB/Akt调控小鼠受精卵微丝聚集中的作用。研究中首先结合软件 (http://scansite.mit.edu//) 预测了PKB/Akt对Girdin蛋白的磷酸化位点,并制定特定位点磷酸化抗体,通过蛋白免疫印迹检测经PKB/Akt mRNA或PKB/Akt siRNA处理后的小鼠受精卵中Girdin蛋白磷酸化改变情况。同时检测了磷酸化的Girdin蛋白亚细胞定位及同微丝骨架的定位关系。进一步通过显微注射PKB/Akt mRNA再注射Girdin siRNA检测小鼠受精卵微丝骨架的聚集。结果显示经持续激活型PKB/Akt mRNA、野生型PKB/Akt mRNA处理后的小鼠受精卵中p-Girdin-1 417分布位置更加集中在2-细胞分裂沟处。经野生型和持续激活型PKB/AktmRNA注射组p-Girdin-1 417表达增强,但是并不影响Girdin蛋白的总的表达。说明siRNA介导的PKB/Akt表达敲低非常明显地降低了Girdin蛋白的磷酸化。激光共聚焦研究显示在Akt mRNA和Girdin siRNA共注射组微丝骨架分布明显散乱。本研究结果充分说明Girdin蛋白在小鼠受精卵中受到PKB/Akt的调节,PKB/Akt通过磷酸化Girdin蛋白改变微丝骨架的聚集。
宋国田 , 江小龙 , 陈五九 , 彭彦峰 , 路福平 , 王钦宏
2016, 32(9):1212-1223. DOI: 10.13345/j.cjb.150541 CSTR: 32114.14.j.cjb.150541
摘要:顺,顺-粘康酸是重要的平台化学品。目前,生物合成顺,顺-粘康酸还缺乏高性能菌株,已报道的主要工程菌株不仅需要诱导表达,遗传不稳定,而且发酵培养基组分复杂,不利于大规模工业化生产。构建能利用简单无机盐培养基、遗传稳定且不需要诱导表达的新型工程菌受到人们的关注。本研究在实验室前期构建的产三脱氢莽草酸工程菌株WJ060中,整合合成顺,顺-粘康酸的3个外源基因 (aroZ、aroY、catA),并且利用3个不同强度的组成型启动子进行组合调控,成功构建了27株顺,顺-粘康酸工程菌,得到的最优工程菌MA30的产量达到1.7 g/L。为了进一步提高顺,顺-粘康酸工程菌的生产能力,利用基因组复制工程构建突变体库,结合高通量筛选方法,经过两轮筛选,成功筛选到了顺,顺-粘康酸产量提高超过8%的大肠杆菌MA30-G2。利用5 L发酵罐进行分批补料发酵,MA30-G2的顺,顺-粘康酸产量达到了11.5 g/L。本研究采用组合调控和高通量筛选相结合的策略不仅促进了顺,顺-粘康酸的生物合成,同时也为其他生物基化学品的生物制造提供了重要参考。
2016, 32(9):1224-1232. DOI: 10.13345/j.cjb.150523 CSTR: 32114.14.j.cjb.150523
摘要:酮古龙酸杆菌Ketogulonigenium vulgare是维生素C二步混菌发酵过程中的产酸菌。山梨酮脱氢酶 (L-sorbosone dehydrogenase,缩写为SNDH) 作为维生素C直接前体2-酮基-L-古龙酸 (2-KGA) 合成的关键酶,其作用机制并不十分清楚。借助全基因组测序抽提2个山梨酮脱氢酶基因,分别位于基因组 (缩写为sndhg) 和质粒 (缩写为sndhp) 上。通过工程化改造技术在工业产酸菌中构建山梨酮脱氢酶功能模块,比较其对2-KGA产量的影响。研究发现sndhg过表达对菌株产酸影响不明显,sndhp过表达使菌株明显产生副产物。将sndhg和sndhp分别配合辅因子PQQ合成基因pqqA,分别构建sndhg-pqqA和sndhp-pqqA模块,得到的工程菌株产酸情况与之前的结果大致相同。将4株K. vulgare工程菌株分别与内生芽孢杆菌Bacillus endophyticus混合培养传代50 d后,分离菌株进行混菌发酵,其2-KGA的转化率分别提高了15.4%、179%、0.65%和125%。表明混菌适应性进化策略是一种增加功能模块与底盘细胞适配性,进而快速获得优良性状菌种的有效方法。
2016, 32(9):1233-1242. DOI: 10.13345/j.cjb.150527 CSTR: 32114.14.j.cjb.150527
摘要:氨基甲酸乙酯 (ethyl carbamate,EC) 是一种存在于发酵食品和酿造酒精饮料中的潜在致癌物质。利用生物酶法去除食品饮料中的EC是一种较为安全有效的方法。本研究以来源于赖氨酸芽孢杆菌Lysinibacillus fusiformis SC02的氨基甲酸乙酯水解酶为研究对象,采用计算机辅助设计突变位点,构建了其不稳定区域Q328位点的饱和突变体。通过酶学性质分析发现,突变体Q328C和Q328V在40 ℃下的半衰期分别提高了7.46和1.99倍,Q328R在高温下也有比原酶更好的耐受性。此外,突变体Q328C对乙醇的耐受性和酸耐受性也有所提高。对氨基甲酸乙酯水解酶分子改造的结果表明,通过改造其不稳定区域Q328位点,可以提高酶的热稳定性及对酸和乙醇的耐受性。
2016, 32(9):1243-1254. DOI: 10.13345/j.cjb.160022 CSTR: 32114.14.j.cjb.160022
摘要:嗜热菌中,蛋白质存在Ala替换Gly以及Arg替换Lys的趋势。为了提高紫色色杆菌来源的苯丙氨酸羟化酶的热稳定性,将该酶中所有Gly突变成Ala,Lys突变成Arg,筛选获得热稳定性提高的突变体,并进行组合突变,对突变酶的酶学性质进行研究。结果表明,突变酶K94R和G221A在50 ℃的半衰期分别为26.2 min、16.8 min,比原始酶 (9.0 min) 分别提高了1.9倍、0.9倍,同时组合突变酶K94R/G221A在50 ℃处理1 h后仍保留65.6%的酶活,比原始酶 (8.6%) 高出6.6倍。圆二色谱结果显示原始酶和突变酶K94R、G221A及K94R/G221A的Tm值分别为51.5 ℃、53.8 ℃、53.1 ℃和54.8 ℃。蛋白三维结构模拟推测突变体热稳定性提高机理为:突变体K94R中Arg94与Ile95之间形成额外氢键,稳定其所在的柔性区域;突变体G221A中Ala221与Leu281产生疏水作用,稳定酶分子C-端柔性区。该研究结果为蛋白质热稳定性改造提供了参考,也为苯丙氨酸羟化酶在功能性食品领域的应用奠定了基础。
高利芬 , 刘鹏程 , 夏志辉 , 赵纪莹 , 史佳楠 , 江光怀 , 刘国振 , 翟文学
2016, 32(9):1255-1263. DOI: 10.13345/j.cjb.150549 CSTR: 32114.14.j.cjb.150549
摘要:农杆菌介导的转基因技术在植物中已被广泛应用,而目的基因能否发挥功能受到多种因素的影响。前期,通过农杆菌介导的转化,实验室创制了无选择标记、无载体骨架残留的水稻转Xa21基因系CX8621。截止目前,CX8621已稳定遗传16代,依然保持着对水稻白叶枯病的优良抗性。在此基础上,本研究对外源基因Xa21在CX8621中的整合和表达情况进行了分析。首先,通过在转化载体pBXa21的左右边界与Xa21基因序列设计嵌套引物,确定Xa21被完整地整合到CX8621中。随后,利用改良的Tail-PCR方法体外克隆了整合位点的边界序列,明确了Xa21被整合在CX8621的2号染色体上。然后,通过RT-PCR分析了Xa21在CX8621中不同时期和不同组织的表达情况,结果表明Xa21在CX8621中能稳定表达,其表达量的变化与之前报道的抗病性反应吻合。此外,还制备了天然XA21蛋白的抗体,对CX8621不同时期、不同组织中XA21蛋白的表达量进行了检测,结果发现在种子中检测不到XA21蛋白。由此,通过对外源基因Xa21的整合和表达分析,为CX8621的转基因生物安全评价提供了部分科学依据。
张宁 , 阮亚男 , 王姗姗 , 刘洋 , 赵宸 , 王晶晶 , 王凯玺 , 王艳丽 , 王红艳
2016, 32(9):1264-1272. DOI: 10.13345/j.cjb.150554 CSTR: 32114.14.j.cjb.150554
摘要:mPing是水稻中第一个被鉴定出的有活性的MITE类转座子,为了探索mPing在水稻粳稻品种日本晴和籼稻品种93-11基因组中的分布差异,本研究首先运用Southern杂交的方法初步检测mPing在两个亚种中拷贝数的差异,然后通过同源性探寻方法发现,mPing在水稻亚种日本晴和93-11基因组中拷贝数分别为52和14,并且日本晴基因组中的mPing均为mPing-1,93-11中mPing-1的拷贝数为3,mPing-2的拷贝数为11。通过分析mPing上下游5 kb侧翼序列发现mPing在日本晴和93-11中分别与23和3个已知基因相关联。本研究为阐明以mPing的分布多样性为主要原因的粳稻和籼稻之间的遗传差异提供初步理论基础。
陈晨辉 , 赵自叶 , 徐进 , 曹雪松 , 郭尚敬 , 李军 , 王皓 , 侯盛
2016, 32(9):1273-1285. DOI: 10.13345/j.cjb.160018 CSTR: 32114.14.j.cjb.160018
摘要:为提高重组人心房利钠肽 (Atrial natriuretic peptide,ANP) 的表达量,将3个ANP通过赖氨酸 (Lysine,K) 串联,并构建相对应的重组表达载体pET28a(+)/ANP3。转染大肠杆菌进行诱导表达,目的蛋白约占菌体总蛋白的60%。经过包涵体变复性,赖氨酸酶 (Lys-C) 和羧肽酶 (CPB) 水解,以及一系列层析纯化,每升培养液可获得约16 mg的ANP蛋白。最终,纯化后的ANP经UPLC及Tricine SDS-PAGE鉴定,纯度大于90%,LC-MS鉴定显示其分子量为3 080 Da,且为二硫键正确形成的ANP单体,通过ELISA试剂盒检测,其具有和参比品一致活性。本研究为ANP的大规模制备打下了基础。同时,所采用的串联表达技术也为其他多肽类药物的重组表达提供了新的思路。
孙溢华 , 张春莉 , 施定基 , 贾晓会 , 贾睿 , 何培民
2016, 32(9):1286-1290. DOI: 10.13345/j.cjb.160002 CSTR: 32114.14.j.cjb.160002
摘要:工程聚球藻的psbA基因及其所用载体的启动子PpsbA均受光质调控,利用该机制可通过光质调控提高聚球藻的光合效率及其外源基因表达率。以转vp28基因聚球藻7002为实验材料,通过优化光强、温度及pH,解除光限制因素并提高光能利用率。通过改变白光、红光及蓝光的比例,调控光质组成及单色光的光强,检测细胞生长、外源基因的表达及psbA基因的转录。研究结果表明:高比例蓝光下,vp28基因的表达率达到2.4%,是纯白光下的3倍,重组蛋白VP28的积累量提高至2倍。高比例红光抑制了psbAII、psbAIII基因及外源基因的表达,但促使生物量在3 d内突破1.5 g/L。本研究为蓝藻的生物制药和工程蓝藻代谢产物的产业化提供了理论基础。
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