• 2019年第35卷第4期文章目次
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    • >综述
    • 全基因组测序与生物信息学分析在细菌耐药性研究中的应用

      2019, 35(4):541-557. DOI: 10.13345/j.cjb.180350

      摘要 (2111) HTML (9422) PDF 605.57 K (3080) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着耐药细菌的大量出现及广泛传播,细菌耐药性成为全球备受关注的问题。耐药细菌的特征如耐药基因、毒力因子、质粒分型等以及不同菌株间亲缘关系对于细菌耐药性流行病学及分子生物学的研究有着十分重要的意义。但是传统的技术手段如聚合酶链式反应 (Polymerase chain reaction,PCR) 和脉冲场凝胶电泳 (Pulsed field gel electrophoresis,PFGE) 等得到的结果不够全面且精确度低,对于现有的研究存在很大的局限性。全基因组测序技术 (Whole genome sequencing,WGS) 和生物信息学分析 (Bioinformatics analysis) 由于能够快速详尽地得到耐药细菌的特征,也能更加精细地判断不同菌株间的进化关系,逐渐成为更加有效的技术手段,为耐药性研究提供了有效的帮助。因此,文中系统地介绍全基因组测序分析流程中的各个步骤,主要包括文库构建、平台测序以及后期数据分析三大方面的不同方法和其相应的特点,期望相关研究人员对此能够有更全面的了解,并得到一定的帮助。

    • 信号分子调控细菌生物被膜形成的分子机制

      2019, 35(4):558-566. DOI: 10.13345/j.cjb.180326

      摘要 (1670) HTML (4393) PDF 641.98 K (2076) 评论 (0) 收藏

      摘要:细菌生物被膜 (Bacterial biofilm,BF) 是黏附于机体黏膜或生物材料表面、由细菌及其分泌的多聚糖、蛋白质和核酸等组成的被膜状生物群体,是造成持续性感染的重要原因之一。细菌在生长繁殖时会产生一些次级代谢产物,部分会作为生物信号分子在细胞内或细胞间传递信息,使细菌在多细胞水平协调统一相互配合,以完成一些重要的生理学功能,如生物发光、BF的形成、运动与固定态生活方式的转换等。信号分子在BF形成过程中起着重要的调控作用。文中从密度感应系统 (Quorum-sensing systems,QS)、环二鸟苷酸(Cyclic diguanylate,c-di-GMP)、双组分系统 (Two-component systems,TCS) 和sRNA等方面介绍影响BF形成的相关信号分子,重点对BF形成过程中的信号分子调控机制进行概述,这对于深入揭示信号分子调控BF形成的机制十分必要。

    • 微生物酶法消除黄酒中氨基甲酸乙酯研究进展

      2019, 35(4):567-576. DOI: 10.13345/j.cjb.180386

      摘要 (1267) HTML (1562) PDF 688.79 K (1206) 评论 (0) 收藏

      摘要:氨基甲酸乙酯 (Ethyl carbamate,EC) 具有致癌性,广泛存在于酒精饮料中。我国的黄酒因EC含量高而带来的食品安全问题越来越受到人们的关注。微生物酶法消除黄酒中的EC具有直接、高效的特性而被深入研究。文中从黄酒中EC的形成机制、酸性脲酶研究现状、氨基甲酸乙酯水解酶研究现状等方面概述了微生物酶法消除黄酒中EC的研究进展及存在的问题。并针对这些问题,提出了寻找新型氨基甲酸乙酯水解酶、Fe3+依赖型双功能酸性脲酶食品级表达与定向进化及双酶并用将尿素和EC一起消除的策略。

    • 昆虫杆状病毒表达载体系统在疫苗研究中的应用进展

      2019, 35(4):577-588. DOI: 10.13345/j.cjb.180301

      摘要 (1569) HTML (3979) PDF 402.70 K (1522) 评论 (0) 收藏

      摘要:昆虫杆状病毒表达载体系统 (Baculovirus expression vector system,BEVS) 已成功应用于多种蛋白的表达,并为疫苗开发提供了充足的原材料。相比其他表达系统,BEVS具有许多优势:杆状病毒专一寄生于无脊椎动物,安全性高;重组蛋白表达水平高;可对重组蛋白进行正确折叠和翻译后修饰,获得具有生物活性的蛋白;适应于多基因表达如病毒样颗粒 (Virus-like particle) 的复杂设计;适用于大规模无血清培养等。为了更好地理解BEVS在疫苗研究中的应用前景,文中将从BEVS的发展及其在疫苗研究中的应用等方面进行综述。

    • 组学技术在核盘菌研究中的应用

      2019, 35(4):589-597. DOI: 10.13345/j.cjb.180361

      摘要 (1249) HTML (1744) PDF 394.84 K (1242) 评论 (0) 收藏

      摘要:核盘菌Sclerotinia sclerotiorum是一种典型的死体营养型植物病原真菌,全球分布且寄主范围广泛,严重危害多种植物,对农业生产造成严重损失。核盘菌研究主要集中在真菌生物学及病理学等方面。近年来,随着高通量分析技术的不断改进,多种组学技术为系统生物学研究提供了平台。文中主要综述利用多种组学研究方法在植物病原真菌核盘菌研究中的应用及研究进展,探讨开展植物病原物及病害发展的系统性研究思路,以期为核盘菌的分子生物学及致病机理等研究提供参考,同时也为其他植物病原物及病害系统研究提供理论依据。

    • 长链非编码RNA与宫颈癌

      2019, 35(4):598-606. DOI: 10.13345/j.cjb.180493

      摘要 (969) HTML (897) PDF 420.54 K (1100) 评论 (0) 收藏

      摘要:长链非编码RNA (Long non-coding RNA,lncRNAs) 是RNA的其中一员,其结构类似于mRNA,但由于没有保守的开放阅读框,因此不能编码蛋白质。LncRNAs曾被认为是基因转录后的异常现象或噪音,没有任何的生物学功能。随着研究的进一步深入,发现其可作为重要的调控分子参与人类正常或异常的生物学活动过程。LncRNAs与神经系统功能、机体代谢紊乱以及肿瘤等疾病的发生发展密切相关。异常表达于宫颈癌的lncRNAs通过发挥抑制肿瘤或促进肿瘤的作用,参与调控宫颈癌的各个生物学过程。文中结合最新报道就lncRNAs在宫颈癌的异常调节、分子调节机制和潜在临床应用方面进行综述。

    • 基于异肽键连接的分子粘合剂研究进展

      2019, 35(4):607-615. DOI: 10.13345/j.cjb.180303

      摘要 (1366) HTML (2813) PDF 1.25 M (1461) 评论 (0) 收藏

      摘要:异肽键分子粘合剂是多肽链中的赖氨酸 (Lys) 残基和天冬酰胺或天冬氨酸 (Asn/Asp) 残基侧链自发结合形成的不可逆共价键,具有良好的特异性和稳定性。该反应可在极短的时间完成,且不需要特定的理化环境和催化剂。文中结合近年来国内外学者对异肽键分子粘合剂的研究进展,综述了异肽键分子粘合剂的来源、类型、形成机制及其介导的分子环化和蛋白拓扑结构,并讨论了其在合成疫苗、水凝胶和细菌纳米生物反应器等领域的应用前景。

    • >工业生物技术
    • 篮状菌Talaromyces leycettanus JCM12802来源的高温葡萄糖淀粉酶性质与结构

      2019, 35(4):616-625. DOI: 10.13345/j.cjb.180330

      摘要 (1141) HTML (961) PDF 872.49 K (1285) 评论 (0) 收藏

      摘要:葡萄糖淀粉酶作为淀粉糖化的关键用酶之一,广泛应用于食品、医药和发酵工业等行业。由于整个制糖过程都是在高温下完成的,因此对葡萄糖淀粉酶的反应温度和热稳定性有较高要求。本研究从嗜热篮状菌Talaromyces leycettanus JCM12802中克隆到一个糖苷水解酶第15家族 (GH15) 葡萄糖淀粉酶基因 (Tlga15A) 并在毕赤酵母GS115 中实现异源表达。重组葡萄糖淀粉酶TlGA的最适pH为4.5,在75 ℃下表现出最高酶活。TlGA热稳定性好,65 ℃条件下处理1 h剩余70%以上酶活力;70 ℃处理30 min后仍有43%酶活力。TlGA有较强的离子抗性和宽泛的底物特异性,TlGA水解可溶性淀粉、支链淀粉、糖原、糊精和普鲁兰的比活力分别为 (255.6± 15.3) U/mg、(342.3±24.7) U/mg、(185.4±12.5) U/mg、(423.3±29.3) U/mg和 (65.7±8.1) U/mg。从葡萄糖淀粉酶TlGA的一级结构、二级结构和三级结构3个层面对其进行比较分析,发现一级结构中较少的Gly组成和三级结构中较低的非极性基团溶剂可及表面积可能是维持葡萄糖淀粉酶TlGA温度稳定性的主要原因。综合其性质特点和对结构的分析,葡萄糖淀粉酶TlGA在工业葡萄糖生产中有较大应用潜力。

    • 一种可促进重组蛋白表达量和稳定性的多功能纯化标签的开发与利用

      2019, 35(4):626-635. DOI: 10.13345/j.cjb.180363

      摘要 (1253) HTML (1228) PDF 1.32 M (1381) 评论 (0) 收藏

      摘要:自组装双亲短肽 (Self-assembling amphipathic peptides,SAPs) 是一类亲疏水氨基酸按一定规律分布、具有自聚合效应的短肽,融合在酶蛋白N端时,具有促进表达和稳定化的功能。根据前期研究结论,设计一条全新的基于SAPs (S1vw,HNANARARHNANARARHNANARARHNARARAR) 的可促进融合蛋白表达和稳定性,并可用于镍柱亲和层析的多功能短肽标签,在大肠杆菌表达系统中,将S1vw以PT-linker (PTPPTTPTPPTTPTP)融合在碱性果胶酶 (Alkaline polygalacturonate lyase,PGL)、脂肪氧合酶 (Lipoxygenase,LOX) 及绿色荧光蛋白(Green fluorescent protein,GFP) 的N末端时,与对应的野生型相比,PGL及LOX的粗酶活分别提高了3.1倍和1.89倍,GFP的荧光强度提高了16.22倍。S1vw的3种融合酶均可用镍柱进行亲和纯化,并具有较高的回收率。PGL及LOX在对应的热处理条件下,与野生型相比,半衰期分别提高了2.16倍和3.2倍。将GFP-S1vw在枯草芽孢杆菌及毕赤酵母表达系统中表达,发现在枯草芽孢杆菌中融合蛋白表达量提高明显,但在毕赤酵母中表达量几乎没有改变。说明在原核表达体系中,S1vw可作为一种新型的促表达、稳定化及可纯化的多功能标签。

    • 利用脯氨酸效应提高短乳杆菌谷氨酸脱羧酶的热稳定性

      2019, 35(4):636-646. DOI: 10.13345/j.cjb.180390

      摘要 (1200) HTML (1540) PDF 2.91 M (1096) 评论 (0) 收藏

      摘要:以磷酸吡哆醛为辅酶的谷氨酸脱羧酶 (Glutamate decarboxylase,GAD),能专一、不可逆地催化L-谷氨酸脱去α-羧基生成γ-氨基丁酸。为了提高GAD热稳定性为目标,本研究通过与嗜热古细菌Thermococcus kodakarensis中GAD氨基酸序列的比对及引入脯氨酸策略,最终在短乳杆菌Lactobacillus brevis CGMCC No.1306 的GAD突变体中筛选得到热稳定性提高的突变酶G364P。结果显示,突变酶G364P在55 ℃的半衰期以及半失活温度分别比野生酶提高19.4 min和5.3 ℃,并且突变酶G364P的催化效率与野生酶相比没有明显变化。此外,利用分子动力学模拟来验证突变对蛋白质热稳定性的影响,突变酶G364P的均方根偏差 (Root mean square deviation,RMSD) 以及含G364的loop区域均方根涨落 (Root mean square fluctuation,RMSF) 均比野生酶低,引入脯氨酸增加了364位氨基酸与相邻氨基酸的疏水相互作用。文中通过引入脯氨酸成功提高了L. brevis中GAD的热稳定性,同时也为其他酶热稳定性的理性设计提供了方法学指导。

    • >农业生物技术
    • 毛竹茎秆伸长过程中赤霉素生物合成、降解和信号转导关键基因的鉴定及表达分析

      2019, 35(4):647-666. DOI: 10.13345/j.cjb.180424

      摘要 (1369) HTML (2558) PDF 2.32 M (1317) 评论 (0) 收藏

      摘要:赤霉素 (Gibberellin) 是一类非常重要的植物激素,在高等植物生命活动的整个周期都起着重要的调控作用。从毛竹Phyllostachys edulis基因组中共鉴定出23个赤霉素途径基因,包括赤霉素生物合成相关的8个GA20ox和1个GA3ox基因、降解相关的8个GA2ox基因、参与赤霉素感知的2个GID1基因以及信号转导的2个GID2基因和2个DELLA基因。拟南芥、水稻和毛竹的系统进化树和保守基序分析显示赤霉素的合成代谢与信号转导在这些物种中是高度保守的。利用外源赤霉素处理毛竹种子和幼苗,发现赤霉素能显著提高种子的萌发率和幼苗的茎秆伸长,并且有着最佳的作用浓度。在GA3处理后,毛竹体内赤霉素生物合成基因GA20ox和GA3ox表达量均下调而降解活性赤霉素的GA2ox基因表达量上调;赤霉素受体GID1和正调控基因GID2的转录水平显著提高而负调控基因DELLA的表达受到抑制。这些基因在竹笋茎秆的不同形态学位置表达差异明显,大部分赤霉素生物合成与降解的相关基因GA20ox、GA3ox和GA2ox以及赤霉素受体GID1和正调控基因GID2都在竹笋的形态学上端大量表达,而赤霉素信号转导的阻遏基因DELLA在笋体形态学底端大量积累而顶端基本不表达。

    • >食品生物技术
    • 利用扁桃斑鸠菊叶发酵生产蛹虫草胞外多糖的条件及其抗氧化活性

      2019, 35(4):667-676. DOI: 10.13345/j.cjb.180353

      摘要 (1225) HTML (1052) PDF 593.35 K (1207) 评论 (0) 收藏

      摘要:蛹虫草胞外多糖具有增强免疫力、抗疲劳等药理活性,有极高的保健价值。为高效地获取蛹虫草胞外多糖,本研究通过向发酵培养基中添加适量的扁桃斑鸠菊叶粉末,来提高蛹虫草发酵液中胞外多糖的产量,并对优化得到的胞外多糖红外吸收光谱和化学抗氧化活性进行了研究。实验结果表明,液体发酵最优条件为:扁桃斑鸠菊叶粉末添加量8 g/L、发酵时间9 d、pH 6.5、接种量5.0 mL,在此条件下,蛹虫草胞外多糖的产量可达(5.24±0.28) mg/mL,与未添加扁桃斑鸠菊叶的空白组相比,胞外多糖产量提高了约205.20%;红外分析与抗氧化活性实验结果显示,扁桃斑鸠菊叶对蛹虫草生产的胞外多糖结构和活性影响较小。该研究结果表明扁桃斑鸠菊叶能够有效地提高蛹虫草胞外多糖的产量,为蛹虫草胞外多糖的高效生产提供了新思路。

    • >医学与免疫生物技术
    • 信号转导和转录活化因子3通过趋化因子CX3C配体1促进血管内皮细胞增殖迁移

      2019, 35(4):677-686. DOI: 10.13345/j.cjb.180355

      摘要 (1158) HTML (1344) PDF 1.81 M (1429) 评论 (0) 收藏

      摘要:信号转导和转录活化因子3 (STAT3) 与趋化因子CX3C配体1 (Fractalkine/CX3CL1) 在血管炎症和损伤中起重要作用,为了探讨STAT3是否通过CX3CL1促进血管内皮细胞增殖和迁移,在血管内皮细胞 (HUVEC) 中过表达或敲降STAT3,通过quantitative real-time PCR、Western blotting实验确定STAT3对CX3CL1表达的影响。构建含有STAT3结合位点及突变STAT3结合位点的CX3CL1启动子荧光素酶报告基因质粒,利用荧光素酶活性分析实验研究STAT3对CX3CL1启动子转录活性的作用。利用MTT实验检测过表达或敲降STAT3或CX3CL1对血管内皮细胞增殖率的影响。利用划痕实验检测过表达或敲降STAT3或CX3CL1对血管内皮细胞迁移率的影响。结果显示,过表达STAT3可以促进CX3CL1表达,敲降STAT3可以使CX3CL1表达下调。STAT3可以直接结合到CX3CL1的启动子促进其转录激活,其促进作用依赖于CX3CL1启动子上的GAS位点。敲降STAT3可以抑制血管内皮细胞的迁移,过表达CX3CL1拮抗该抑制作用。总结得出,STAT3通过结合到CXCL1启动子促进CX3CL1转录与表达进而促进血管内皮的增殖与迁移。

    • >生物技术与方法
    • 基于多层次稀疏编码预测蛋白质亚细胞定位

      2019, 35(4):687-696. DOI: 10.13345/j.cjb.180403

      摘要 (992) HTML (1199) PDF 386.71 K (1134) 评论 (0) 收藏

      摘要:文中提出了一种简单有效的蛋白质亚细胞区间定位预测方法,为进一步了解蛋白质的功能和性质提供理论基础。运用稀疏编码,结合氨基酸组成信息提取蛋白质序列特征,基于不同字典大小对得到的特征进行多层次池化整合,并送入支持向量机进行分类。经Jackknife检验,在数据集ZD98、CH317和Gram1253上的预测成功率分别达到95.9%、93.4%和94.7%。实验证明基于多层次稀疏编码的分类预测算法能显著提高蛋白质亚细胞区间定位的预测精度。

    • 高通量质谱法用于小鼠器官内源性肽的鉴定

      2019, 35(4):697-706. DOI: 10.13345/j.cjb.180377

      摘要 (1011) HTML (1010) PDF 1.14 M (1134) 评论 (0) 收藏

      摘要:内源性肽以细胞因子、生长激素、激素肽等形式在人体的内分泌、神经、细胞生长和生殖各个领域发挥功能。神经肽是一种内源性肽,与痛觉、睡眠、情绪、学习与记忆等生理活动相关,不但存在于脑部神经细胞,也存在于其他体液和器官内并发挥重要作用。目前对器官内源性肽的研究仍不足,尤其是其中的神经肽。文中应用液质联用串联质谱高通量鉴定胰腺、心脏、肝脏和肾脏中内源性肽的分布以及神经肽的种类。鉴定结果显示,在肝脏中内源性肽和神经肽的数目最多,而胰腺中最少;所鉴定到的内源性肽具有器官特异性,在4个器官中分别呈现不同的动态分布;4个器官中神经肽的LPV (最长肽变异体) 数目差异较大,而且基因家族的分布也各不相同,比如胰腺中的神经肽多属于Glucagon家族,心脏中的神经肽分别属于ACBD7、Granins、PEBP等几个家族。鉴定结果将为疾病的机制研究和治疗药物的研发提供参考。

    • 基于β-catenin/Lef1相互作用为靶标的新型抗肿瘤药物高通量筛选模型的建立

      2019, 35(4):707-717. DOI: 10.13345/j.cjb.180344

      摘要 (1160) HTML (1959) PDF 1.11 M (1244) 评论 (0) 收藏

      摘要:旨在以β-catenin/Lef1相互作用为靶标,建立基于ELISA原理的适用于靶向β-catenin/Lef1相互作用小分子抑制剂筛选的高通量筛选模型。利用DNA重组技术,将构建的β-catenin-pET-30a(+)重组质粒转化大肠杆菌Escherichia coli Rosetta (DE3),经诱导培养后进行β-catenin原核表达。采用亲和层析方法分离纯化β-catenin后,以GST Pulldown实验进行生物学活性鉴定。利用ELISA原理建立β-catenin/GST-Lef1结合的分子模型,通过优选GST-Lef1最佳包被浓度和β-catenin最佳反应浓度,建立适用于靶向β-catenin/Lef1相互作用小分子抑制剂筛选的高通量筛选模型。SDS-PAGE和Western blotting实验证实β-catenin的原核表达。GST Pulldown实验证实纯化的β-catenin具有良好的生物学活性。通过对基于ELISA原理建立的β-catenin/GST-Lef1结合的分子模型优化,选用10 μg/mL GST-Lef1和6 μg/mL β-catenin建立ELISA高通量筛选模型,其Z¢因子为0.76。本研究成功建立了基于ELISA原理的β-catenin/GST-Lef1结合的分子模型,为靶向β-catenin/Lef1相互作用小分子抑制剂的高通量筛选奠定了基础。

    • 结核分枝杆菌多表位诊断抗原的制备

      2019, 35(4):718-725. DOI: 10.13345/j.cjb.180392

      摘要 (1088) HTML (800) PDF 1.15 M (1087) 评论 (0) 收藏

      摘要:将结核分枝杆菌 (Mycobacterium tuberculosis,Mtb) 多个B细胞预测表位串联表达 (命名为B102),并初步评价其作为诊断抗原的血清学诊断价值。将Mtb PstS1、ESAT6、CFP10、Ag85B、Ag85A及PPE54等6个蛋白的11个B细胞预测表位串联,加入合适的连接臂后全基因合成;将多表位片段插入带有TRX标签的表达质粒中,在大肠杆菌BL21 (DE3) 中诱导表达,并利用Ni2+-Chelating亲和层析和DEAE阴离子交换层析纯化目的蛋白;利用Western blotting (WB) 技术对目的蛋白抗原性进行鉴定,并建立Mtb抗体检测竞争法ELISA技术,初步评价此方法对阴阳血清样本的鉴别能力。目的蛋白以包涵体形式存在,其表达量约占菌体总蛋白的31.25%,经纯化及复性后蛋白B102可溶性存在,浓度为3.124 mg/mL,纯度为96.71%;WB实验表明目的蛋白能与Mtb阳性血清相应抗体发生反应。对60份Mtb阳性血清及60份Mtb阴性血清进行检测得出其灵敏度为90.00%,特异性为93.33%,阳性预测值为93.10%,阴性预测值为90.32%,符合率为91.67%,McNemer检验的结果提示与“金标准”诊断结果无差异,Kappa=0.833,提示两种方法诊断结果一致性优异。原核表达与层析纯化可以获取抗原性优异的Mtb多表位诊断抗原,作为诊断抗原可以应用于Mtb的血清学检测中。

    • 固态发酵下酵母自溶的工艺优化

      2019, 35(4):726-736. DOI: 10.13345/j.cjb.180341

      摘要 (1153) HTML (1539) PDF 523.69 K (1188) 评论 (0) 收藏

      摘要:固态下酵母自溶可以有效促进菌体内多种活性物质的释放,进而提高酵母类产品的品质。通过优化自溶温度、自溶时间及自溶促进剂锌离子浓度以获得固态发酵下酵母自溶的最佳工艺,对固态发酵物料中游离氨基酸、可溶性蛋白、α-氨基氮含量和A260/A280等指标的分析来确定固态酵母自溶工艺条件,在此基础上以自溶温度40 ℃、50 ℃、55 ℃;作用时间12、18、24 h;锌离子添加浓度2、4、8 mg/kg设置L9(33)正交试验,进一步优化固态酵母自溶的工艺参数。结果表明酵母自溶的最佳工艺条件为:自溶温度55 ℃、作用时间18 h、锌离子浓度2 mg/kg,此时其可溶性蛋白含量可达9.31 mg/g、游离氨基酸14.36 mg/g、α-氨基氮10.16 μg/g、A260/A280为1.73。经工艺优化后,可显著提高酵母自溶产物可溶性蛋白、游离氨基酸和α-氨基氮的含量,从而明显提高了复合菌培养物的品质。

    • >其他
    • 35(4) 封面

      2019, 35(4).

      摘要 (731) HTML (0) PDF 1.28 M (544) 评论 (0) 收藏

      摘要:

    • 35(4) 目录

      2019, 35(4).

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