2019, 35(2):171-182. DOI: 10.13345/j.cjb.180201
摘要:生物技术药物是21世纪医药工业发展的中坚力量,其中单克隆抗体类药物是生物技术药物的典型代表,是恶性肿瘤、自身免疫病等领域全球销售额最高的药品种类。在抗体药物发展的几十年里,随着基因工程、蛋白质工程等领域的发展,抗体生产的宿主细胞建立、表达、纯化等各阶段的技术均不断取得突破,文中综述和讨论了抗体药物生产所采用的真核哺乳动物细胞表达系统、原核大肠杆菌表达系统、转基因动物反应器、无细胞蛋白质合成系统以及相关的关键技术进展。
2019, 35(2):183-194. DOI: 10.13345/j.cjb.180202
摘要:单克隆抗体因其与抗原结合具有高度特异性与强亲和力,已成为抗体药物研发的主要类型。但随着天然单克隆抗体的深入研究,它的诸多缺陷也浮出水面,如与抗原结合次数有限、带来非预期的抗体清除效应和抗原累积效应。人们不再局限于天然抗体的筛选,而是想通过改造提升抗体药物的药效。近年来,一类新型再循环抗体的问世,很好地解决了天然单克隆抗体发展的瓶颈。再循环抗体可以在胞外结合抗原,在细胞内与抗原解离,使抗体结合抗原次数最大化,减少抗原介导的抗体清除效应和抗体介导的抗原累积效应,并且再循环抗体可以通过进一步的Fc改造来加强与Fc受体的亲和力。文中综述了再循环抗体的研究进展,包括其特点、改造方法及展望。
2019, 35(2):195-203. DOI: 10.13345/j.cjb.180267
摘要:环境保护和能源供应是人类关心的两大问题。能源消耗释放出的温室气体对环境造成了严重影响。利用CO2固定途径可将CO2转化成燃料或化学品。天然固碳生物通常存在生长缓慢、固碳效率低等问题。通过在模式微生物中增强或重构CO2固定途径,实现CO2的再循环,可提高燃料或化学品的产量,减少温室气体排放。文中详细介绍了通过代谢工程手段改造CO2固定途径改善化学品生产以及糖合成,阐述了相关代谢途径及其中的关键酶在CO2固定中的作用,介绍了电生化合成系统的应用,显示出CO2固定的巨大潜力,并展望了未来CO2固定的研究方向。
2019, 35(2):204-215. DOI: 10.13345/j.cjb.180239
摘要:脲酶能够催化尿素分解生成氨,在农业和医学领域中具有重要的意义。细菌脲酶蛋白包括结构蛋白 (UreA、UreB和UreC) 和辅助蛋白 (UreD/UreH、UreE、UreF和UreG),它们在脲酶活化过程中各自具有独特的作用,结构蛋白形成脲酶活性中心,而辅助蛋白主要负责镍离子的传递。文中综述了细菌脲酶蛋白复合物的结构和功能,以及各蛋白之间如何相互作用完成其活化过程,以期为脲酶活性调控研究及脲酶抑制剂开发等提供理论指导。
2019, 35(2):216-225. DOI: 10.13345/j.cjb.180234
摘要:黏膜是阻止病原入侵的第一道防线,黏膜免疫系统在抵抗感染方面起着至关重要的作用。通过黏膜途径接种疫苗可以同时诱导黏膜和全身免疫反应,因此,理论上针对黏膜的免疫策略是最合理和有效的。但黏膜免疫系统的复杂性和屏障作用造成抗原诱导的免疫应答水平低下,制约了黏膜疫苗的发展。M细胞 (Microfold cells) 是黏膜免疫系统所独有的,其具有捕获腔内抗原和启动抗原特异性免疫应答的功能。M细胞摄取抗原的多少直接关系到黏膜疫苗的免疫效力,而利用M细胞配体可将抗原靶向递呈给M细胞,从而实现高效的黏膜免疫应答。靶向M细胞的抗原递送策略及其应用可以提高黏膜免疫应答水平,促进黏膜疫苗的研制。尽管如此,要成功研制安全高效的黏膜疫苗,今后依然有漫长的路要走,这可能有赖于进一步探究M细胞的特性和功能及黏膜免疫机制。
2019, 35(2):226-235. DOI: 10.13345/j.cjb.180145
摘要:在制浆造纸过程中,沉积的树脂会影响纸浆和成纸质量,降低设备的运行效率,最终造成经济损失。由于传统控制树脂障碍的方法不能很好地解决这一问题,因此具有高效催化和无污染的特性的生物酶法在该方面得到快速发展。文中介绍了树脂的成分、存在形式和控制树脂障碍的生物酶,重点介绍了脂肪酶、甾醇酯酶、漆酶和脂氧合酶控制纸浆中树脂障碍的机理和工艺研究方面的进展,指出了生物酶控制树脂障碍技术目前存在的主要问题,提出了该领域的主要研究方向,并对生物酶控制树脂障碍技术进行了展望。
郭苗苗 , 杨理凯 , 杜伟立 , 张涛 , 路宏朝 , 王令
2019, 35(2):236-243. DOI: 10.13345/j.cjb.180224
摘要:本研究旨在通过CRISPR/Cas9介导外源基因靶向插入鸡EAV-HP基因组。首先设计特异性引物并扩增鸡内源性病毒 (EAV-HP) 左右同源臂和增强型绿色荧光蛋白 (eGFP) 基因表达盒,然后通过重叠延伸PCR技术将两个同源臂DNA连接至eGFP表达盒两侧,获得全长DNA片段LER,并克隆至pMD19-T载体,获得携带eGFP基因的供体载体pMDT-LER。随后在HEK293T细胞中验证供体载体pMDT-LER能成功表达eGFP后,将EAV-HP打靶载体和供体载体共转染至DF-1细胞,观察绿色荧光阳性细胞,提取细胞基因组,PCR检测外源基因eGFP成功整合至鸡基因组EAV-HP位点。最后,将转基因细胞DF-1传至第7代,用PCR和Western blotting检测eGFP在转基因细胞中稳定表达。文中初步验证外源基因eGFP能整合至鸡EAV-HP位点并稳定表达,为转基因鸡的研究提供新整合位点。
2019, 35(2):244-253. DOI: 10.13345/j.cjb.180235
摘要:天然的木质纤维素材料含有纤维素、半纤维素和木质素等成分。降解天然木质纤维素底物时,需要木质纤维素酶共同作用。近年在木质纤维素酶的相互协同作用方面的研究引起人们的关注,成为一个新的研究热点,文中使用两个不同的共表达载体pETDuet-1和pRSFDuet-1,在大肠杆菌中共表达了白蚁及其肠道微生物来源的β-葡萄糖苷酶、内切β-1,4-葡聚糖酶、漆酶和木聚糖酶这4种木质纤维素酶,经过SDS-PAGE分析得到了与理论值一致的蛋白条带,同时经过酶活验证,这4种蛋白都具有酶活性。以磷酸处理的微晶纤维素 (PASC) 为底物,测定了共表达酶粗酶液与单独表达酶混合液的协同作用因子,从还原糖的产量上经计算共表达的粗酶液比单独表达酶的混合液对PASC的降解协同作用提高44%;以滤纸和磷酸处理的玉米芯为底物,测定降解协同作用,分别提高了34%和20%。结果表明,共表达酶的降解效率要高于混合的单组分酶液降解效率的总和。
2019, 35(2):254-262. DOI: 10.13345/j.cjb.180199
摘要:以大肠杆菌为宿主,构建了以葡萄糖和木糖为底物获得乙醇酸、乳酸和3-羟基丁酸共聚酯的生物合成途径,包括过表达塔格糖-3-差向异构酶、核酮糖激酶、醛缩酶、醛脱氢酶、丙酰辅酶A转移酶、β-酮硫解酶、乙酰乙酰辅酶A还原酶和聚合酶等。在此基础上,表达聚羟基脂肪酸酯颗粒结合蛋白,提高了聚合物的合成,重组菌的细胞干重达到3.73 g/L,含有38.72 wt%的共聚酯。采用混菌共培养策略,实现以葡萄糖和木糖混合物为底物合成共聚酯,摇瓶实验中细胞干重达到4.01 g/L,含有21.54 wt%的聚合物。文中提供了一种以葡萄糖和木糖混合物为碳源合成聚合物的方法,为下一步纤维素水解物的有效利用提供了参考。
张雨欣 , 阮亚男 , 赵宸 , 薛敏敏 , 李博 , 王晶晶 , 刘洋 , 王凯玺 , 王红艳
2019, 35(2):263-269. DOI: 10.13345/j.cjb.180220
摘要:DNA甲基化是真核生物一种重要的表观修饰形式。为了探讨谷子基因组DNA胞嘧啶甲基化的水平和模式,以谷子Setaria italica的两个品种朝谷58号和豫谷1号为实验材料,利用EcoRⅠ和HpaⅡ/MspⅠ双酶切建立适合于谷子基因组的甲基化敏感扩增多态性 (MSAP) 分析体系。结果表明,从100对MSAP选扩引物中,筛选出32对MSAP引物组合,在朝谷58号和豫谷1号中分别扩增产生1 615、1 482条清晰可辨且可重复的DNA条带,其中包括3种类型的甲基化条带,朝谷58号和豫谷1号的基因组中CCGG序列胞嘧啶甲基化水平分别为6.93%和8.77%。这种谷子不同品种间甲基化水平和分布位点的差异为从表观遗传学的角度培育新品种提供了初步的理论依据和参考。
王霞 , 刘录祥 , 乔利仙 , 隋炯明 , 姜德锋 , 李冠 , 赵琳姝 , 王晶珊
2019, 35(2):270-280. DOI: 10.13345/j.cjb.180207
摘要:为开拓新的花生育种方法,对辐照诱变结合组织培养创造花生新种质、培育新品种进行了研究。以我国北方地区主栽花生品种鲁花11号成熟种子为试材,经快中子辐照处理后取种子胚小叶进行组织培养,通过胚胎发生途径获得再生苗。再生苗经嫁接驯化后移栽田间,83个单株获得种子。后代按系谱法进行选育,从83个再生植株后代中获得了107份突变体,分别在主茎高、分枝数、荚果形状和大小、种皮颜色、内种皮颜色、含油率、蛋白含量等性状上发生了明显变异。从突变体后代中选育出了低油早熟耐涝大花生新品种宇花7号,其产量比亲本鲁花11号增产14%以上;其含油率 (47.0%) 比鲁花11号低5.1个百分点。宇花7号2016年参加辽宁省新品种登记试验,比对照品种白沙1017平均增产13.8%。2018年通过了国家非主要农作物品种登记,登记号为“GPD花生 (2018) 370105”。研究结果说明,辐照结合组织培养是创造花生新种质、培育新品种的有效方法。
李毅坚 , 罗国兴 , 杨晗 , 贾连智 , 曾渊君 , 赵毕妍 , 李廷栋 , 葛胜祥
2019, 35(2):281-289. DOI: 10.13345/j.cjb.180208
摘要:在前期工作中发现,截短的轮状病毒VP4*蛋白 (aa 26–476) 在大肠杆菌中能够以可溶形式表达,且在小鼠模型中具有较高的免疫原性和免疫保护性。本研究通过颗粒化进一步提高VP4*蛋白的免疫保护性。通过37 ℃水浴加热处理24 h使VP4*蛋白多聚化,通过高效液相色谱、透射电镜、分析超离等分析VP4*蛋白颗粒化程度,通过酶联免疫吸附试验分析颗粒化对VP4*蛋白与中和抗体反应性的影响;通过差示量热法分析VP4*高聚体的热稳定性;最后,通过小鼠母传抗体模型研究颗粒化对VP4*免疫原性和免疫保护性的影响。结果表明,VP4*蛋白高聚体结构均一,并且相比三聚体,具有更高热稳定性和中和抗体结合活性;在内毒素<20 EU/mg的条件下,与铝佐剂混合,刺激小鼠产生更高滴度的中和抗体;对轮状病毒导致的腹泻具有更高的免疫保护性。综上所述,VP4*高聚体的研究为轮状病毒基因工程亚单位疫苗的研制提供了更广阔的思路。
沈凤 , 杨鹏 , 陶晓静 , 颜渊鸳 , 李丹 , 欧和生
2019, 35(2):290-297. DOI: 10.13345/j.cjb.180243
摘要:为探讨27nt-miRNA对间充质干细胞向血管平滑肌细胞分化影响,构建27nt-miRNA过表达、反义序列Anti-27nt-miRNA以及阴性对照的表达质粒,慢病毒包装后分别转染人脐带间充质干细胞 (hUCMSC),加入Ⅳ型胶原诱导hUCMSC定向分化为血管平滑肌细胞。四唑盐 (MTT) 比色法检测分化后细胞活力,免疫细胞化学染色法检测分化后细胞SM22α (兔抗平滑肌22α,smooth muscle 22α) 的表达,Western印迹法和RT-PCR检测分化后细胞内的SMA (兔抗平滑肌肌动蛋白,smooth muscle actin) mRNA、SM 22α mRNA及其蛋白质表达情况。经检测,27nt-miRNA过表达分化组与阴性对照组相比,细胞活力下降20.48% (P<0.05),SMA mRNA、SM22α mRNA及其蛋白质表达量明显升高 (P<0.05);而Anti-27nt-miRNA分化组细胞活力上升了18.07% (P<0.05),SMA mRNA、SM22α mRNA及其蛋白质表达量下降 (P<0.05)。综上所述,27nt-miRNA能够促进间充质干细胞向血管平滑肌细胞分化,并且抑制分化后的细胞活力。
2019, 35(2):298-306. DOI: 10.13345/j.cjb.180141
摘要:为获取诺丽茎段中的次生代谢物并为建立遗传转化体系奠定基础,以诺丽茎段(无腋芽)为外植体诱导愈伤组织,并建立细胞悬浮系,对影响愈伤组织的诱导及细胞悬浮系的因子进行了研究。结果表明:愈伤组织诱导的最优培养基是MS+1.0 mg/L 6-BA+0.1 mg/L 2,4-D;悬浮培养的最佳培养基为MS+1.0 mg/L 6-BA+0.1 mg/L 2,4-D+3%蔗糖,pH为5.85,当初始接种量为37.5 g/L、摇床转速为110 r/min且 (25±2)℃ 暗培养时,悬浮细胞生长良好,生长速率最大;诺丽茎段悬浮细胞生长曲线呈“S”型,最适继代周期为12–20 d;培养过程中,培养基的pH呈先下降后缓慢升高的变化趋势,诺丽茎段愈伤组织悬浮细胞培养的最适pH在4.5–5.0之间。文中成功建立了以诺丽茎段为外植体的稳定的细胞悬浮系。
胡东 , 张德迎 , 刘博 , 周宇 , 余熠杭 , 沈炼桔 , 龙春兰 , 刘星 , 林涛 , 何大维 , 魏光辉
2019, 35(2):307-318. DOI: 10.13345/j.cjb.180272
摘要:本研究旨在探索优化肾脏脱细胞支架的制备方法,为肾脏组织工程及肾脏体外病理、毒理研究提供实验基础。取大鼠肾脏灌注PBS作为对照组 (Control组),在不同流速下分别以十二烷基磺酸钠 (Sodium dodecyl sulfate,SDS) 灌注 (S组),Triton X-100联合SDS灌注 (TS组),反复冻融后Triton X-100联合SDS灌注(FTS组),制备肾脏脱细胞支架,并测定其流体分布及脉管阻力。HE染色、DAPI染色、DNA定量检测脱细胞支架脱细胞程度,Masson染色、PAS染色、免疫组织化学染色检测脱细胞支架主要成分的保留和结构的完整,扫描电镜检测支架的超微结构,MTT法检测支架的细胞毒性,ELISA检测支架中生长因子的含量。结果显示,FTS组脱细胞用时较S组、TS组少,10 mL/min组支架脉管阻力较低,S组、TS组、FTS组流体分布与Control组存在差异。HE染色和DAPI染色显示各组支架未见细胞成分残留,DNA含量<50 ng/mg。Masson染色和PAS染色可见细胞外网状胶原及多糖,免疫组织化学染色见Ⅰ型胶原 (CollagenⅠ)、Ⅳ型胶原蛋白 (Collagen Ⅳ)、纤维连接蛋白 (Fibronectin)、层粘连蛋白 (Laminin) 表达。扫描电镜见支架呈蜂窝状结构。MTT法检测支架细胞毒性分级在0–1级之间。ELISA检测提示FTS组VEGF、EGF、IGF-1、PDGF含量明显高于S组和TS组。综上,联合冻融和灌注法能够制备更为理想且有效的大鼠肾脏整器官脱细胞支架,为肾脏组织工程及肾脏体外病理、毒理学研究奠定基础。
侯增淼 , 李晓颖 , 李敏 , 杨金芳 , 杨小琳 , 赵金礼
2019, 35(2):319-326. DOI: 10.13345/j.cjb.180266
摘要:为了获得可实现工业化生产的重组人源性胶原蛋白,根据人I型胶原蛋白Gly-X-Y序列,优选亲水性的Gly-X-Y胶原肽段设计人源性胶原蛋白氨基酸序列及对应的核苷酸序列,利用酶切技术构建pPIC9K-COL表达载体,电转化毕赤酵母获得人源性胶原蛋白毕赤酵母工程菌,并对其进行发酵罐发酵、纯化及鉴定。结果显示,获得表达量达4.5 g/L,纯度大于95%的人源性胶原蛋白,经氨基酸N端测序、分子量测定、氨基酸分析及胶原酶降解试验,确定获得的蛋白与理论的人源性胶原蛋白一级结构一致;同时胶原经冷冻干燥后进行扫描电镜分析及细胞毒性试验,确定人源性胶原蛋白冻干品具有多孔纤维网状结构及优良的细胞相容性,预示其具备作为生物医学材料的潜质。
余桂珍 , 袁航 , 罗著 , 刘延娟 , 刘娴 , 高艳秀 , 龚明 , 邹竹荣
2019, 35(2):327-336. DOI: 10.13345/j.cjb.180158
摘要:磷是植物生长发育所必需的大量营养元素之一。土壤中存在大量的正磷酸盐 (Pi),但由于土壤化学和微生物转化使得土壤可利用磷的浓度并不高。土壤缺磷以及杂草的抗除草剂能力已成为当前农业可持续发展的重要限制因素,所以提高植物对土壤磷的吸收利用能力或寻求可替代正磷酸盐的磷肥以及开发新型杂草控制系统已成为亟待解决的问题。自然界中亚磷酸盐 (Phi) 是含量仅次于正磷酸盐的磷源,但仅在某些细菌中能被专一性的亚磷酸盐脱氢酶 (PTDH) 氧化利用,对植物的生长发育则具有抑制作用。利用这一特性,将从土壤宏基因组中直接扩增到的假单胞菌PTDH基因PsPtx通过农杆菌侵染法转入烟草中,并通过RT-PCR、垂直板幼苗生长、显性标记和生长竞争实验分析PsPtx转基因烟草的基因表达以及在Phi胁迫条件下的特性。结果显示,PsPtx在其转基因植株的根茎叶组织中都有几乎相同水平的表达;PsPtx转基因烟草不但能解除Phi对植物的毒害作用,并将它氧化成可用的Pi作为生长发育所需的磷源,而且在Phi胁迫条件下较野生型烟草有相当明显的生长竞争优势;另外PsPtx还具备成为植物遗传转化显性选择标记的优良特质。因此,PsPtx基因编码的亚磷酸盐脱氢酶可用于开发一种基于亚磷酸盐为磷肥和除草剂的植物磷利用和杂草控制系统,为当前农作物转基因研究存在的一些重大问题提供一个有效解决方案。
通信地址:中国科学院微生物研究所 邮编:100101
电话:010-64807509 E-mail:cjb@im.ac.cn
技术支持:北京勤云科技发展有限公司