2021, 37(2):353-360. DOI: 10.13345/j.cjb.210098
摘要:从本期开始,本刊主编或副主编将遴选1-2篇亮点文章进行点评,并对在生物工程领域具有重要应用价值的当期文章进行导读。主编导读不同于文章的摘要,主要侧重于用比较浅显的语言介绍文章的背景、主要思路和下一步的方向,旨在激发生物工程领域不同背景的读者对相关文章的阅读兴趣。主编导读也将在《生物工程学报》微信公众号同步刊发
2021, 37(2):361-377. DOI: 10.13345/j.cjb.200281
摘要:产电微生物是微生物燃料电池、电解池和电合成等微生物电化学技术 (Microbial electrochemical technologies,METs) 的研究基础。产电微生物与电极界面间的胞外电子传递 (Extracellular electron transfer,EET)效率低以及生物被膜形成能力弱限制了METs在有机物降解、电能生产、海水淡化、生物修复和生物传感等方面的应用。因此,强化产电微生物与电极界面间的相互作用是过去几年的主要研究热点。针对近年的研究,本文系统概述了通过改造产电微生物来增强微生物-电极间相互作用的各种策略,重点分析了这些策略的适用性和局限性,并展望了强化产电微生物-电极界面作用在微生物电化学技术利用方面的研究前景。
2021, 37(2):378-383. DOI: 10.13345/j.cjb.200278
摘要:近年来,为了解决人类社会发展和环境资源的矛盾日益突出的问题,人造肉越来越多的进入人们的视野。通常所说的人造肉,可以分为植物蛋白肉和细胞培养肉。其中植物蛋白肉已经逐步开始商业化,细胞培养肉采用动物细胞进行培养,与真实肉制品更为接近。文中在分析细胞培养肉本质基础上,探讨细胞培养肉对肉类生产行业、消费者群体以及人类未来可持续发展的积极意义。在生物伦理学的视角下,研发和生产细胞培养肉有助于保障人类社会的可持续发展、提升动物福利、减少资源需求、改善肉制品营养功能,并为其他行业的发展提供新的增长点。此外,对于细胞培养肉生产涉及的食品安全、技术滥用、技术监管层面上的伦理风险提出进行了深入思考,希望能从生物伦理学的层面为人造肉行业的可持续发展提供参考。
袁恺,周卫强,彭超,唐堂,王琪,汤维涛,安泰,陈博,刘海军,武丽达,李义,佟毅
2021, 37(2):384-394. DOI: 10.13345/j.cjb.200283
摘要:聚羟基脂肪酸酯 (Polyhydroxyalkanoates,PHAs) 是一类由羟基脂肪酸单体通过酯化聚合得到的高分子化合物,因具有传统石油基塑料类似的力学特征、100%生物降解性和生物相容性而被认为是最有潜力的绿色环保材料之一。受限于其高昂的生产成本,PHAs作为绿色环保材料的应用推广困难。文中分别从细胞形态调控、代谢途径构建、廉价碳源利用和开放式发酵技术开发等方面详细介绍了目前有效降低PHAs生产成本的方法。尽管大部分研究成果还局限于实验室阶段,但是研究方法和方向为实现低成本PHAs的工业化生产提供了理论指导。
2021, 37(2):395-403. DOI: 10.13345/j.cjb.200285
摘要:乳腺癌是女性最常见的癌症,目前乳腺癌的研究主要借助体内模型和传统细胞培养方法,然而研究表明,由于人类和动物之间固有的物种差异,以及器官和细胞之间组织结构的差异,使用上述两种研究方法研制出的药物,在临床试验中失败率高达90%,因此,类器官三维培养应运而生。类器官是一种具有空间结构的三维细胞复合体,它作为一种新的肿瘤研究模型,在精准医疗、器官移植、建立难治疾病模型、基因治疗和药物研发等方向具有广阔的应用前景,是未来生命科学研究的理想载体之一。乳腺癌作为一种表型复杂的异质性疾病,其患者生存率较低,而乳腺癌类器官可以重现人类乳腺癌的许多关键特征,故构建乳腺癌类器官生物库,将会为研究乳腺癌的发生、发展、转移和耐药机制提供一个新的平台。文中将系统介绍类器官的培养条件及其在乳腺癌相关研究中的应用,并对类器官的应用前景进行展望。
2021, 37(2):404-417. DOI: 10.13345/j.cjb.200286
摘要:姜黄素类化合物是植物中一类稀少的二酮类化合物,存在于姜科、天南星科植物的块根或根茎中,是姜黄等植物中主要活性成分,因具有抗氧化、抗癌等诸多药理活性而被广泛应用于食品领域和新药研发中。因其苯环侧链取代基不同,姜黄素类化合物可进一步分为姜黄素、去甲氧基姜黄素、双去甲氧基姜黄素等。目前,姜黄素类化合物主要是通过植物提取法获得,产量远远不能满足市场需求。随着合成生物学和代谢工程技术的发展,采用生物合成法生产姜黄素类化合物开始受到研究人员的广泛关注。近年来,研究人员通过基因挖掘及酶学手段鉴定了姜黄中姜黄素合成途径中的关键酶,并在大肠杆菌Escherichia coli、耶氏解酯酵母Yarrowia lipolytica、恶臭假单胞菌Pseudomonas putida和米曲霉Aspergillus oryzae中重塑其生物合成途径,成功实现了其异源生物合成。文中首先介绍了姜黄素的生物活性及其应用、总结了姜黄中的姜黄素合成途径,并且讨论了姜黄素合成酶的催化机制,进而详尽综述了其生物合成的最新研究进展,特别是代谢工程策略方面,并对其未来发展方向进行了展望。
2021, 37(2):418-428. DOI: 10.13345/j.cjb.200292
摘要:内质网作为真核细胞内极为重要的细胞器,在生物大分子合成与加工、物质转运、离子稳态维持、信号转导、细胞器间物质与信号交流等诸多方面发挥关键作用,其功能异常与癌症、自身免疫疾病、病原微生物感染、神经退行性疾病、糖尿病等诸多重大疾病紧密相关。随着纳米技术的不断发展,内质网靶向纳米药物的开发与应用逐渐成为生物工程、纳米医学、材料化学等领域的研究热点。文中结合近年来国内外相关研究进展,对内质网功能紊乱与疾病发生的关系、内质网靶向纳米药物的设计原理、内质网靶向纳米药物的应用进行了综述。内质网靶向纳米药物基于纳米药物载体或生物活性分子自组装原理进行设计。它们以主动或被动方式靶向内质网,通过破坏或维持内质网功能而发挥作用,在癌症靶向治疗、免疫调节、神经系统功能修复等诸多方面具有广泛的应用前景。
2021, 37(2):429-447. DOI: 10.13345/j.cjb.200302
摘要:高级醇是酿酒酵母在饮料酒酿造过程中产生的主要代谢副产物之一。饮料酒中高级醇含量过高,易导致饮用后产生头痛、口渴等症状,是醉酒较慢、醉酒后较难醒酒的主要原因。文中系统综述了饮料酒中主要高级醇的风味特征、代谢途径及诱变育种技术在酿酒酵母高级醇代谢调控中的应用,特别阐述了代谢工程技术在氨基转移酶编码基因、α-酮酸代谢基因、乙酸酯代谢基因与碳氮代谢基因改造中的应用,并对未来实现高级醇代谢途径精细化调控的发展方向进行了展望。文中总结对于酿酒酵母高级醇代谢调控系统的建立具有重要的理论意义,对于适量产生高级醇的酿酒酵母工业菌株的选育具有重要的实际指导意义。
2021, 37(2):448-460. DOI: 10.13345/j.cjb.200309
摘要:资源化利用是应对餐厨垃圾 (Kitchen waste,KW) 和剩余污泥 (Excess sludge,ES) 快速增加的有效方法,而厌氧发酵获得挥发性脂肪酸 (Volatile fatty acids,VFAs) 是其中的重要方式之一,但单一底物限制了VFAs的高效生产。近年来,不同底物厌氧共发酵产生VFAs被广泛研究与应用,文中分析了KW和ES单独和协同发酵产酸过程的特点,总结了厌氧发酵产酸过程及其生物代谢机制,阐述了环境因子及微生物群落结构对厌氧发酵产物类型及系统产物回收效率的影响。并进一步提出了针对区域饮食习惯、接种外源微生物构建稳定高效的定向产酸发酵体系以及KW和ES与原位污水间的耦联作用的研究方向。以期减少垃圾回收站及污水处理厂的运行成本,为实现城市有机固体垃圾处理与污水处理共赢提供参考。
2021, 37(2):461-472. DOI: 10.13345/j.cjb.200251
摘要:作为一种绿色、经济的新兴技术,生物脱硫技术正逐渐受到人们的青睐。然而,处理气体中的有机硫对生物脱硫过程的抑制是一个不容忽视的问题。文中总结了近年来国际上对生物脱硫过程中有机硫影响的相关研究,主要包括有机硫的种类及理化特征、有机硫对脱硫过程的影响、有机硫的作用机理、操作条件与有机硫的相互关系以及耐受有机硫微生物的种类,并据此归纳了缓解有机硫对脱硫过程影响的一些方法,为生物脱硫工艺在实际应用中稳定、高效地运行提供一定的指导。
2021, 37(2):473-485. DOI: 10.13345/j.cjb.200341
摘要:木质纤维素是地球上储量最为丰富的可再生有机碳资源,但由于其结构的复杂性,必须经过一系列预处理过程才能被微生物高效利用,这就不可避免地带来了呋喃醛等典型抑制物,严重阻碍了微生物的生长和后续发酵过程。认知微生物的呋喃醛代谢途径,并基于此开发耐受性和转化能力强的微生物菌株是生物炼制领域的重要研究内容。文中综述了呋喃醛抑制物的来源、呋喃醛对微生物的抑制机理以及微生物降解呋喃醛的代谢途径,并重点讨论了基于生物法降解呋喃醛抑制物的研究进展,涉及的主要技术手段包括传统的适应性进化工程和代谢工程,以及近年来新兴的微生物共培养系统和功能化材料辅助微生物脱除呋喃醛等。
2021, 37(2):486-499. DOI: 10.13345/j.cjb.200311
摘要:实验室进化是遗传育种、提高微生物性能的重要方式。近几十年来,实验室进化的方法快速发展,应用也越来越广泛,但是常见的菌株进化策略以及针对特定蛋白的进化存在突变过程不连续,需要多轮操作、工作量大等缺点。微生物突变和筛选技术的进步促进了体内连续进化的发展,大大提高了实验室进化的效率。体内连续进化技术实现了体内突变,完美地把突变与筛选相结合,以最少的人工干预进化出特定表型。文中总结了近年来在微生物底盘中开发的基因组范围的体内连续进化技术,以及独立于基因组的针对特定蛋白的体内连续进化技术,主要对这些技术实现体内连续突变的原理及其相关应用进行了介绍。在此基础上,分析了现有技术的优缺点,并对体内连续进化技术的发展进行了展望。
2021, 37(2):500-512. DOI: 10.13345/j.cjb.200312
摘要:代谢综合征是一种全球性的慢性流行病,其发病机理由遗传与环境等因素共同决定。表观遗传修饰是在基因的核苷酸序列不发生改变的情况下,通过可遗传的变化调控基因表达。近年来研究发现,表观遗传修饰能够应答于环境因素、调控基因表达和信号转导进程。其中,染色质重塑复合物SWI/SNF (SWItch/Sucrose non fermentable, SWI/SNF) 关键亚基Baf60a,在维持机体能量代谢稳态过程中发挥着重要作用。文中重点阐述了生理和病理状态下,Baf60a维持机体脂质代谢、胆固醇代谢、尿素循环及代谢节律性稳态的分子机制。深入探讨以Baf60a为基点的能量代谢调控网络,有望为代谢综合征的改善和治疗提供潜在药物治疗靶点和扎实的研究依据。
2021, 37(2):513-529. DOI: 10.13345/j.cjb.200327
摘要:双特异性抗体 (Bispecific antibody,BsAb) 是具有两个不同抗原结合位点的抗体,可分为含Fc段和不含Fc段的BsAb,不同结构的BsAb具有不同的特点和应用领域。相比于传统的单克隆抗体,BsAb的灵敏度和特异性更高。更重要的是,BsAb具有募集免疫细胞、双重阻断信号通路等功能,在免疫诊断和治疗中扮演重要角色。随着全球环境的恶化以及人们生活习惯的不规律,肿瘤的发病率越来越高,成为仅次于心脑血管疾病的全球第二大致死疾病,全球每年有1 200万新发癌症病例。肿瘤的治疗手段包括手术切除、放化疗和靶向治疗等。肿瘤免疫疗法是近几年新兴的治疗方法,其通过激发自身免疫系统的能力来清除肿瘤细胞。传统的单抗药物虽在肿瘤靶向治疗和免疫治疗中取得了一定的疗效,但肿瘤具有高度的异质性和可塑性,常常引发肿瘤耐药性的出现。双特异性抗体能够同时靶向多个靶点,目前已用于肿瘤的临床治疗,并取得了一定的治疗效果。文中就双特异性抗体在肿瘤临床治疗中的研究进展和应用作一综述。
2021, 37(2):530-540. DOI: 10.13345/j.cjb.200335
摘要:甲醇和甲烷等一碳原料来源广泛,价格低廉,是生物制造的理想原料。甲醇脱氢酶 (Methanol dehydrogenase,MDH) 催化甲醇生成甲醛是一碳代谢的关键反应。目前已从天然甲基营养菌中发现了多种利用不同辅因子,具有不同酶学性质的MDH。其中,烟酰胺腺嘌呤双核苷酸 (NAD) 依赖型MDH被广泛应用于构建人工甲基营养菌。但是,NAD依赖型MDH的甲醇氧化活性较低,对甲醇的亲和力较差,导致甲醇氧化成为人工甲基营养菌代谢甲醇的限速步骤。为了提高甲醇氧化速率,进而提高人工甲基营养菌的甲醇利用效率,近年来大量研究集中于MDH的挖掘与改造研究。文中系统综述了不同类型MDH的发现、表征、改造以及在人工甲基营养菌中的应用进展,详细阐述了MDH的定向进化和多酶复合体的构建,并展望了通过细胞生长偶联的蛋白质进化和蛋白质理性设计获得高活性MDH的潜在策略。
2021, 37(2):541-560. DOI: 10.13345/j.cjb.200336
摘要:纳米金属材料具有纳米晶强化效应、光吸收率大、较高的表面能和单磁畴性能等优点,因其在医药、化学催化、抗菌抑毒等方面发挥着越来越重要的作用而受到人们广泛关注。近年来,随着全球石化资源消耗与日俱增,环境污染加剧,基于可再生资源的生物基分子介导纳米材料的制备研究方兴未艾。生物基分子是指直接或间接来源于生物质的小分子或大分子物质,它们多数具有生物相容性好、低毒、可降解、来源广泛、价格低廉等优点。且由于生物基分子多数具有独特的理化性质,如具有生理活性的旋光性、酸碱两性、亲水亲油性以及易与金属离子络合等,其介导合成的纳米材料还兼具其独特功能性,比如消炎、抗癌、抗氧化、抗病毒以及降血糖血脂等,进一步拓宽了纳米金属材料的应用领域。文中对近年来基于生物基分子介导纳米金属材料的制备及应用进行全面综述,为开展相关研究提供参考。
2021, 37(2):561-579. DOI: 10.13345/j.cjb.200579
摘要:蛋白酶广泛存在于生物体中,参与分解蛋白质,维持生物体正常的生命活动。蛋白酶抑制剂通过与蛋白酶活性位点结合调控靶蛋白酶活性,从而影响蛋白质代谢。蛋白酶及其抑制剂关键氨基酸的突变,可以影响其生理功能、稳定性、催化活性、抑制特异性等。通过挖掘自然界蛋白酶及其抑制剂的各种突变体,分析它们的关键活性位点,并运用蛋白质工程手段改造和设计活性更强、稳定性更高、特异性更好、环境更友好、成本更低的蛋白酶及其抑制剂,已成为当前的热点研究之一。文中对近年来蛋白酶及其抑制剂关键活性位点研究进行了简要综述,以期深化人们对蛋白酶及其抑制剂活性作用机制的认识,并为蛋白酶及其抑制剂的生物学活性改造研究提供理论参考。
2021, 37(2):580-592. DOI: 10.13345/j.cjb.200314
摘要:从海洋细菌Bacillus sp. D1中克隆、重组表达β-葡萄糖苷酶BglD2,研究其酶学性质,并对其水解虎杖苷制备白藜芦醇的能力进行分析。BglD2的最适催化温度和pH分别为45 ℃和6.5,在30 ℃和pH 6.5条件下的半衰期约为20 h。BglD2能够水解含β (1→3)、β (1→4)、β (1→6) 等键型的多种底物。BglD2具有良好的糖促活特性,100 mmol/L葡萄糖和150 mmol/L木糖分别将酶活力提升2.0倍和2.3倍。BglD2具有较好的乙醇促活及耐受特性,30 ℃时,10%乙醇使酶活力提升1.2倍,25%乙醇存在时其仍保留60%的酶活力。BglD2具有水解虎杖苷制备白藜芦醇的能力,35 ℃条件下反应2 h水解率为86%。具有乙醇耐受及抗产物抑制等特性的β-葡萄糖苷酶BglD2在酶法水解虎杖苷制备白藜芦醇方面有应用潜力。
杜念,邓媛元,魏振承,张雁,唐小俊,李萍,周鹏飞,刘光,张名位
2021, 37(2):593-603. DOI: 10.13345/j.cjb.200365
摘要:为发展新型面粉改良酶制剂,利用大肠杆菌Escherichia coli原核表达了小麦静息巯基氧化酶 (Wheat quiescin sulfhydryl oxidase,wQSOX)。将合成的wqsox基因构建至pMAL-c5x载体,并在大肠杆菌中进行表达,优化蛋白表达条件后对重组蛋白进行分离纯化及融合标签切除,获得的重组wQSOX蛋白用于酶学性质探究以及面包品质改良。结果表明,合成的截短wqsox基因包含1 359 bp,编码453个氨基酸,理论蛋白分子量51 kDa;构建的pMAL-c5x-wqsox重组质粒在E. coli Rosetta gamiB(DE3) 中可溶表达了重组蛋白MBP-wQSOX,其最佳表达条件为:诱导温度25 ℃,诱导剂IPTG浓度0.3 mmol/L,诱导时间6 h;利用Xa因子蛋白酶切除了MBP融合标签,亲和层析纯化得到了wQSOX;wQSOX可催化DTT、GSH和Cys氧化,并伴随着H2O2的生成,其中对DTT表现出最高的底物特异性;酶学性质研究发现,wQSOX最适反应温度和pH分别为50 ℃和10.0,在高温和碱性环境条件下表现出较好的稳定性;每克面粉中添加1.1 U wQSOX能够显著 (P<0.05) 提高26.4%的面包比容,降低20.5%的面包芯硬度和24.8%的咀嚼性,表现出了较好的改良面包加工品质能力。研究结果对丰富新型面粉改良酶制剂种类以及推动wQSOX在焙烤行业的应用奠定了理论基础。
2021, 37(2):604-614. DOI: 10.13345/j.cjb.200307
摘要:质子泵型视紫红质是一种在自然界广泛存在的简单光合系统,它可以结合视黄醛,在光照下将质子由胞内泵向胞外,形成质子梯度势,在一定程度上促进ATP的合成。在非光合工程菌中引入视紫红质将光能转化为化学能有助于促进微生物生长、生产以及提高细胞耐受性。文中在大肠杆菌Escherichia coli中异源表达了来自Gloeobacter violaceus PCC 7421的质子泵型视紫红质Gloeorhodopsin (GR),并验证了它的功能活性。在大肠杆菌中表达时,GR可以正确行使光驱质子泵功能,最大吸收波长位于539 nm。GR分布在细胞膜表面,没有在胞内形成包涵体。在通过核糖体结合位点 (Ribosome binding site,RBS) 优化的手段提升GR的表达水平之后,观察到了胞内ATP水平的提高,证实在特定的条件下,GR可以为异源宿主带来额外的能量补充。
2021, 37(2):615-624. DOI: 10.13345/j.cjb.200315
摘要:为有效解决餐厨废水中的高油脂对下游处理工艺的严重影响,本研究以筛选获得的一株高效的油脂降解菌株嗜糖气单胞菌Aeromonas allosaccarophila CY-01为研究对象,以壳聚糖为载体材料,对其进行固定化包埋制备壳聚糖-气单胞菌小球 (CH-CY01);探究CH-CY01小球的油脂降解效率以及性能影响评估。研究结果表明,经壳聚糖固定后的菌株CY-01其细胞的生长活性几乎不受影响,对大豆油脂的最大降解率为89.7%;相比于未固定的细胞,CH-CY01在0.5% NaCl的盐度条件下对油脂的降解效率显著提高了20%;在浓度为1 mg/L的表面活性剂 (十二烷基苯磺酸钠) 存在条件下,CH-CY01对油脂的降解效率显著提高了40%。以餐饮高油脂污水为处理对象,结果显示经添加1% (V/V) 的CH-CY01小球处理7 d后,超过80%以上的固态油脂被降解,明显高于未固定的CY-01。综上所述,经壳聚糖固定包埋的CH-CY01小球显著提高了菌株的生存能力和油脂降解效率,对于高油脂餐饮污水的高效处理具有较大的应用潜力。
2021, 37(2):625-634. DOI: 10.13345/j.cjb.200382
摘要:铜绿微囊藻是一种分布广泛的水华微藻,可对人类健康和生态环境造成严重危害,而枯草芽孢杆菌作为一种生防微生物可通过非核糖体肽合成酶合成多种生物活性物质。因此,枯草芽孢杆菌fmb60 非核糖体肽 (Non-ribosomal peptide,NRP) 类产物对铜绿微囊藻生长抑制作用的研究在水华治理方面具有重要的意义。利用基因组挖掘技术从枯草芽孢杆菌fmb60中分离鉴定出bacillibactin、表面活性素(Surfactin) 和芬芥素 (Fengycin) 3种NRP类产物,进而通过添加不同浓度的NRP类产物研究其对铜绿微囊藻生长的影响,结果显示其对铜绿微囊藻4 d的半效应浓度值EC50.4 d为26.5 mg/L,且随着样品浓度的增加,枯草芽孢杆菌fmb60的NRP类产物对铜绿微囊藻的抑制作用增强。当向其分别加入50 mg/L的样品时,培养4 d的铜绿微囊藻Fv/Fm、Fv/Fo、Yield参数分别比对照组降低了2.8%、1.7%、2.0%。表明枯草芽孢杆菌fmb60 NRP类产物能够显著抑制铜绿微囊藻的光合作用强度及代谢合成,从而为枯草芽孢杆菌抑藻剂的开发奠定理论基础。
2021, 37(2):635-645. DOI: 10.13345/j.cjb.200245
摘要:间斑寇蛛Latrodectus tredecimguttatus的一个显著特点是其毒腺外组织甚至卵粒中也存在毒性成分。研究毒腺外的毒素不但可以加深对蜘蛛毒素的了解,而且可以发现具有重要应用前景的新型毒素分子。为了探究间斑寇蛛卵粒中低丰度表达的蛋白质类毒素,利用生物信息学方法从间斑寇蛛卵粒转录组中挖掘出一条编码多肽毒素的基因序列,利用基于3′-RACE和巢式PCR的策略成功克隆并异源表达了该基因。表达的多肽毒素命名为间斑寇蛛卵粒毒素-Ⅵ (Latroeggtoxin-Ⅵ,LETX-Ⅵ)。生物学活性鉴定结果表明,LETX-Ⅵ能抑制ND7/23细胞膜上的钠离子通道电流和促进PC12细胞多巴胺的释放,但对美洲蜚蠊Periplaneta americana和金黄色葡萄球菌及白色念珠菌等细菌和真菌不显示明显的毒性,说明LETX-Ⅵ是一种哺乳动物特异的神经毒素,在神经生物学研究工具试剂和相关疾病治疗药物的研发等方面具有潜在的应用前景。
2021, 37(2):646-654. DOI: 10.13345/j.cjb.200273
摘要:利用高效液相色谱法 (High performance liquid chromatography,HPLC) 和酶联免疫吸附实验 (Enzyme-linked immunoassay,ELISA) 对小鼠生长过程中肝、肺、肾胶原蛋白与基质金属蛋白酶-1 (Matrix metalloproteinase-1,MMP-1) 含量变化规律进行研究。以0–18周的小鼠肝、肺、肾为研究对象,通过HPLC法对不同周龄小鼠肝、肺、肾中羟脯胺酸 (Hydroxyproline,Hyp) 含量及比例进行测定,并换算得到胶原蛋白的含量;利用ELISA检测不同周龄小鼠肝、肺、肾中MMP-1的含量和活性。结果表明,小鼠肝、肺、肾中胶原含量各不相同(肺 (COL)>肾 (COL)>肝 (COL)),且随着周龄的增加胶原蛋白含量变化均呈先增加后降低的趋势。其中肝、肺、肾中胶原蛋白含量分别在第9、6、9周达到最高值,分别为5.52 ng/mg、54.10 ng/mg、19.20 ng/mg;9–18周呈缓慢降低趋势。ELISA检测结果表明,小鼠肝、肺、肾中MMP-1的含量随周龄增加呈先降低后增加的趋势,MMP-1活性的变化趋势与之相反。这表明组织内胶原蛋白含量的增加会抑制MMP-1的分泌。
2021, 37(2):655-662. DOI: 10.13345/j.cjb.200316
摘要:旨在利用显微注射法对早期家蝇 (Musca domestica L.) 卵注射含有增强型绿色荧光蛋白 (Enhanced green fluorescent protein,EGFP) 基因的转座子载体,实现活体基因稳定表达并对其进行验证,为开展家蝇基因功能的研究奠定基础。文中自制适用于显微注射家蝇卵的硼硅酸盐玻璃微量注射针,摸索出家蝇卵壳的软化处理条件,以Nanoject Ⅲ高精度微量注射器为主体构建适用于家蝇的显微注射技术平台;将含有眼部特异表达的3×P3启动子、EGFP的重组质粒PiggyBac-[3×P3]-EGFP与稳定遗传表达辅助质粒pHA3pig helper显微注射到处理过的家蝇卵中,待羽化观察眼部发光情况,检测EGFP的表达及转录水平。结果表明,将家蝇卵在漂白水中漂洗35 s时卵的正常孵化率为55%,处理35 s的卵壳其硬度适宜注射且注射针头不易破碎;羽化后的家蝇眼部带有绿色荧光的占比约为3%,通过分子检测,家蝇的DNA和RNA中均扩增出EGFP特异片段,大小为750 bp。通过该技术平台,能够便捷、有效地实现报告基因在家蝇中的稳定表达,建立以家蝇为主体的生物反应器,为后续家蝇基因功能的研究提供一定参考价值。
2021, 37(2):663-672. DOI: 10.13345/j.cjb.200376
摘要:为了开发一种用于人体血浆中外泌体的高效快速提取和分离的新型微流控芯片,文中收集健康人体外周血液样本,自主设计并制备基于纳米多孔薄膜和琼脂糖凝胶电泳的微流芯片。提取的外泌体使用透射电镜、Nanosight和Western blotting等技术进行表征,鉴定并分析其形态、浓度和粒径分布。同时将超速离心法和微流芯片所提取的外泌体进行粒径和浓度的分析比较,探讨两种方法各自的提取效率。最后,利用RT-PCR技术分析外泌体中miRNA-21的相对表达量。 凝胶电泳微流芯片可在1 h内快速的从血浆中高效率地提取出纯度高、大小完整、尺寸分布在30–200 nm之间的外泌体,满足后续下游分析的要求。通过与现有最普遍的超速离心法进行对比分析,当血浆样本量小于100 μL时,凝胶电泳微流芯片提取外泌体的效率为超速离心法的3.80倍。凝胶电泳微流芯片提取外泌体的优化参数是:电场电压:100 V;琼脂糖凝胶浓度:1.0%;注射泵流速:0.1 mL/h。凝胶电泳微流芯片可快速高效地提取出外泌体,对外泌体与癌症生物标记物的相关研究具有潜在的巨大优势,也为基于外泌体的即时诊断技术提供了可能。
李云龙,张健,魏艳秋,贾晓娟,李小燕,谭立明,刘文军,杨利敏
2021, 37(2):673-679. DOI: 10.13345/j.cjb.200390
摘要:核酸检测因具有良好的灵敏度和特异性而被广泛应用于体外诊断、动植物商品检疫、法医鉴定等领域。然而操作过程中易受到核酸污染导致的假阳性结果,严重影响了检测准确性。因此寻找一种有效的防止和清除核酸污染的方案对于实验室正常运转及保障检测结果的可靠性具有重要意义。文中比较了几种不同清除核酸污染的方法,确认了84消毒液和PCRguard试剂可有效清除液体中及不同材质表面的核酸污染。另外,84消毒液和PCRguard试剂配合使用,可很好地解决核酸气溶胶污染。研究结果对于分子诊断实验室日常预防核酸污染及清除已发生的气溶胶污染提出了解决方案。
2021, 37(2):680-688. DOI: 10.13345/j.cjb.200212
摘要:在“互联网+”时代下,本科教学模式正因信息技术的快速发展发生着变革,线上教学和线下教学相结合的混合式教学模式正在各高校推行和发展。为促进教学模式改革和提升教学效果,本课程组针对面向非生物学专业学生开设的“生命科学导论”通识课程开展了混合式教学改革探索。通过线上线下混合式教学探索和实践,课程集合了高水平大型开放式网络课程 (Massive Open Online Course,MOOC)、小班化教学、多元化平台、多维度教学模式等特点,建设了多学科背景的协作式教学团队,形成了重过程重能力的多元评价体系,践行了知识传授与价值引领相结合的育人理念,获得了宝贵的实践经验和良好的教学成效,可为国内高校同类课程的改革建设提供借鉴和参考。混合式教学的开展,拓展了教学的广度和深度,激发了学生的学习兴趣和潜能,开拓了学生的思维和视角,培养了学生的科学素养和综合能力,为创新型复合型人才的培养发挥了积极作用。
2021, 37(2):689-695. DOI: 10.13345/j.cjb.200288
摘要:发酵工程是利用对微生物或其他生物细胞进行改造,在特定的生物反应器内,培养生产某种特定产品的工业化生产过程和技术体系。发酵工程从纯粹依赖经验积累的古老的食品发酵,发展成为食品、农业、医药、化工等生产生活资料的重要生产方式,成为支撑人类可持续发展的关键技术,这离不开交叉学科技术的持续进步。多学科融合交叉和我国在全球产业链的不断上移,必然对新形势下发酵工程复合型人才培养提出更高要求。为不断完善多学科交叉的发酵工程复合型人才培养体系,近年来,研究室不断凝练与提升人才培养理念,积极深化人才培养体系改革。围绕培养方案、招生体系、师资背景、课题设置、科研实践、评价体系等方面展开了系统的研究和实践,推动了发酵工程和相关支撑行业的技术进步,为培养具有学科交叉知识的复合型人才,进而为我国从发酵大国向发酵强国的转变贡献了重要力量。
2021, 37(2):696-704. DOI: 10.13345/j.cjb.200361
摘要:实验教学效果直接影响本科生实践能力的培养,建立一套科学合理的适合环境科学专业本科生的实验课程体系意义重大。文中主要介绍了厦门大学环境科学专业以系统性、综合性、模块化的方式建立了一套“基础→专业→综合”的实验课程体系。在加大实验室建设投入,加强实验室管理等软硬件设施配套的情况下,实验课程体系不断完善,培养的学生能够满足人才培养的目标和社会需求。本文通过阐述该实验课程体系的建立、完善及成效,以期为相关院校提供借鉴。
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