科微学术
生物工程学报
ISSN 1000-3061
CN 11-1998/Q
主管单位： 中国科学院 创刊时间：1985年
主办单位： 中国科学院微生物研究所 出版刊期：月刊
中国微生物学会 邮发代号：82-13
主 编： 邓子新 院士 出版日期：每月25日
执行主编： 李寅
收录类型：北大中文核心期刊、中国科技核心期刊、CSCD核心期刊、中国知网、Medline/PubMed、Scopus、AJ、JST、CSA(NS)、IC、EMBASE
主要栏目：综述、动物及兽医生物技术、环境生物技术、工业生物技术、合成生物技术、农业生物技术、医药生物技术、组织工程与细胞培养、生物技术与方法、生物育种与工艺优化、高校生物学教学
- 2023年第39卷第5期
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2023,39(5):1861-1866, DOI: 10.13345/j.cjb.230299
摘要：
合成塑料已广泛应用于国民经济各领域，是国民经济的支柱产业。然而，不规范生产、使用塑料制品以及处置塑料废弃物等问题，造成塑料在环境中长期累积，导致了严重的环境污染和碳资源浪费。生物降解是实现废塑料污染治理与资源化的新途径，已成为国内外废弃塑料处置研究的热点。近年来，在塑料降解微生物/酶资源的分离、筛选、鉴定以及对其进行工程化改造等方面取得了重要突破，为环境中微塑料的治理、废塑料的闭环循环再生提供了新的思路和方案。另一方面，利用微生物(纯菌或菌群)将塑料降解产生的单体进一步转化为生物可降解塑料及其他具有高附加值的化合物，对于解决废塑料的生态环境污染、推动塑料循环经济发展以及减少塑料在生命周期中的碳排放等方面具有重要意义。《生物工程学报》特组织出版“塑料的生物降解与转化”专刊，邀请了国内外塑料生物降解与转化领域的相关专家学者介绍了塑料生物降解资源的发掘、塑料解聚酶的设计与改造、塑料降解物的生物高值转化等领域最新进展和研究成果，收录了包括评论、综述、研究论文等类型的相关文章16篇，为塑料生物降解与转化的进一步研究提供借鉴和指导。
合成塑料已广泛应用于国民经济各领域，是国民经济的支柱产业。然而，不规范生产、使用塑料制品以及处置塑料废弃物等问题，造成塑料在环境中长期累积，导致了严重的环境污染和碳资源浪费。生物降解是实现废塑料污染治理与资源化的新途径，已成为国内外废弃塑料处置研究的热点。近年来，在塑料降解微生物/酶资源的分离、筛选、鉴定以及对其进行工程化改造等方面取得了重要突破，为环境中微塑料的治理、废塑料的闭环循环再生提供了新的思路和方案。另一方面，利用微生物(纯菌或菌群)将塑料降解产生的单体进一步转化为生物可降解塑料及其他具有高附加值的化合物，对于解决废塑料的生态环境污染、推动塑料循环经济发展以及减少塑料在生命周期中的碳排放等方面具有重要意义。《生物工程学报》特组织出版“塑料的生物降解与转化”专刊，邀请了国内外塑料生物降解与转化领域的相关专家学者介绍了塑料生物降解资源的发掘、塑料解聚酶的设计与改造、塑料降解物的生物高值转化等领域最新进展和研究成果，收录了包括评论、综述、研究论文等类型的相关文章16篇，为塑料生物降解与转化的进一步研究提供借鉴和指导。
2023,39(5):1867-1882, DOI: 10.13345/j.cjb.221028
摘要：
当前，白色污染造成的消极影响已经扩散到人类社会经济、生态和健康等各个方面，循环生物经济发展进程面临严峻挑战。作为全球最大的塑料生产消费国家，我国在塑料污染的治理问题上肩负着重要责任。在此背景下，本文分析了美国、欧洲、日本与我国塑料降解与回收的相关战略，并对该领域的文献与专利展开计量，从研发趋势、主要研发国家和研发机构等角度了解其技术研发现状，探讨我国塑料降解回收发展面临的机会与挑战，最终提出了政策体系、技术路径、产业发展与公众认知四位一体的未来发展建议。
当前，白色污染造成的消极影响已经扩散到人类社会经济、生态和健康等各个方面，循环生物经济发展进程面临严峻挑战。作为全球最大的塑料生产消费国家，我国在塑料污染的治理问题上肩负着重要责任。在此背景下，本文分析了美国、欧洲、日本与我国塑料降解与回收的相关战略，并对该领域的文献与专利展开计量，从研发趋势、主要研发国家和研发机构等角度了解其技术研发现状，探讨我国塑料降解回收发展面临的机会与挑战，最终提出了政策体系、技术路径、产业发展与公众认知四位一体的未来发展建议。
2023,39(5):1883-1888, DOI: 10.13345/j.cjb.221033
摘要：
塑料的大量生产和无节制的使用已造成严重的环境污染。为了减少塑料废物对环境的影响，近年来塑料酶法降解已成为国内外研究者关注的热点。例如，通过蛋白质工程策略提高塑料降解酶催化活性和热稳定性，进一步提高酶法降解的效率。另外，通过融合酶策略将塑料结合模块与塑料降解酶融合，也可以促进塑料降解。近期发表在期刊Chem Catalysis的一项研究表明，采用碳水化合物结合模块融合策略可以在低浓度(<10 wt%)的底物聚对苯二甲酸乙二醇酯[poly(ethylene terephthalate), PET]中提高塑料降解酶的活性。但是在高浓度底物(10 wt%-20 wt%)中，该策略无法提高PET的酶法降解。该项研究对于采用塑料结合模块促进酶法降解塑料具有重要的指导意义。
塑料的大量生产和无节制的使用已造成严重的环境污染。为了减少塑料废物对环境的影响，近年来塑料酶法降解已成为国内外研究者关注的热点。例如，通过蛋白质工程策略提高塑料降解酶催化活性和热稳定性，进一步提高酶法降解的效率。另外，通过融合酶策略将塑料结合模块与塑料降解酶融合，也可以促进塑料降解。近期发表在期刊Chem Catalysis的一项研究表明，采用碳水化合物结合模块融合策略可以在低浓度(<10 wt%)的底物聚对苯二甲酸乙二醇酯[poly(ethylene terephthalate), PET]中提高塑料降解酶的活性。但是在高浓度底物(10 wt%-20 wt%)中，该策略无法提高PET的酶法降解。该项研究对于采用塑料结合模块促进酶法降解塑料具有重要的指导意义。
2023,39(5):1889-1911, DOI: 10.13345/j.cjb.220863
摘要：
塑料处理不当造成的污染问题已成为全球性难题。目前的解决办法除回收利用与使用可生物降解塑料替代之外，最主要途径仍是寻求高效的塑料降解方法。其中，采用微生物或酶处理塑料的方法因其具有条件温和、不产生次生环境污染的优势而受到越来越多的关注。塑料生物降解技术的核心是高效解聚微生物/酶，然而当前的分析检测方法无法满足塑料生物降解资源的高效筛选，因此开发准确、快速的塑料降解过程分析方法，对于生物降解资源筛选和降解效能评价具有重要意义。本文介绍了近年来在塑料生物降解领域的常用分析检测技术，包括高效液相色谱、红外光谱、凝胶渗透色谱以及透明圈测定等，重点讨论了荧光分析策略在快速表征塑料生物降解过程中的应用，为进一步规范塑料生物降解过程的表征与分析研究，以及开发更高效的塑料生物降解资源筛选方法提供借鉴。
塑料处理不当造成的污染问题已成为全球性难题。目前的解决办法除回收利用与使用可生物降解塑料替代之外，最主要途径仍是寻求高效的塑料降解方法。其中，采用微生物或酶处理塑料的方法因其具有条件温和、不产生次生环境污染的优势而受到越来越多的关注。塑料生物降解技术的核心是高效解聚微生物/酶，然而当前的分析检测方法无法满足塑料生物降解资源的高效筛选，因此开发准确、快速的塑料降解过程分析方法，对于生物降解资源筛选和降解效能评价具有重要意义。本文介绍了近年来在塑料生物降解领域的常用分析检测技术，包括高效液相色谱、红外光谱、凝胶渗透色谱以及透明圈测定等，重点讨论了荧光分析策略在快速表征塑料生物降解过程中的应用，为进一步规范塑料生物降解过程的表征与分析研究，以及开发更高效的塑料生物降解资源筛选方法提供借鉴。
2023,39(5):1912-1929, DOI: 10.13345/j.cjb.220978
摘要：
随着国内外禁塑令和限塑令的升级，以聚乳酸(polylactic acid, PLA)为代表的生物基塑料成为传统石油基塑料市场的主要替代品，备受产业界的青睐。然而，公众对生物基塑料的认识仍存在诸多误解。事实上，生物基塑料的降解需要在特定条件下才能实现，泄入到自然环境中同样难以降解，会对人体、生物多样性和生态系统功能造成危害，这与传统石油基塑料相似。近年来，随着我国PLA产能和市场规模不断的提高，亟需进一步加强对PLA等生物基塑料降解性能的认识，挖掘PLA生物降解资源，关注和研究生物基塑料回收处理模式。基于上述背景，本文首先介绍了PLA塑料的性质及合成方式，以及PLA塑料的产业化与市场规模；其次，对目前聚乳酸塑料微生物与酶法降解的研究进展进行了综述，并对其生物降解机制进行了探讨；最后，提出了微生物原位处理和酶法闭环回收两种聚乳酸塑料废弃物生物处置方法，并对PLA生物基塑料的发展前景和趋势进行了展望。
随着国内外禁塑令和限塑令的升级，以聚乳酸(polylactic acid, PLA)为代表的生物基塑料成为传统石油基塑料市场的主要替代品，备受产业界的青睐。然而，公众对生物基塑料的认识仍存在诸多误解。事实上，生物基塑料的降解需要在特定条件下才能实现，泄入到自然环境中同样难以降解，会对人体、生物多样性和生态系统功能造成危害，这与传统石油基塑料相似。近年来，随着我国PLA产能和市场规模不断的提高，亟需进一步加强对PLA等生物基塑料降解性能的认识，挖掘PLA生物降解资源，关注和研究生物基塑料回收处理模式。基于上述背景，本文首先介绍了PLA塑料的性质及合成方式，以及PLA塑料的产业化与市场规模；其次，对目前聚乳酸塑料微生物与酶法降解的研究进展进行了综述，并对其生物降解机制进行了探讨；最后，提出了微生物原位处理和酶法闭环回收两种聚乳酸塑料废弃物生物处置方法，并对PLA生物基塑料的发展前景和趋势进行了展望。
2023,39(5):1930-1948, DOI: 10.13345/j.cjb.221024
摘要：
聚烯烃类塑料是一类以C-C键为骨架的高分子材料，被广泛应用于日常生活的各个领域。由于具有稳定的化学性质并且难以被环境中的微生物快速降解，聚烯烃塑料废弃物在全球范围内持续积累，造成了严重的环境污染及生态危机。近年来，利用生物方法降解聚烯烃类塑料引起了研究人员的广泛关注。自然界丰富的微生物资源为生物降解聚烯烃类塑料废弃物提供了可能，已经有一些对聚烯烃塑料具有降解能力的微生物被陆续报道。本文总结了聚烯烃类塑料生物降解资源及生物降解机制的研究进展，提出了目前聚烯烃类塑料生物降解过程存在的问题，并对未来的研究方向进行了展望。
聚烯烃类塑料是一类以C-C键为骨架的高分子材料，被广泛应用于日常生活的各个领域。由于具有稳定的化学性质并且难以被环境中的微生物快速降解，聚烯烃塑料废弃物在全球范围内持续积累，造成了严重的环境污染及生态危机。近年来，利用生物方法降解聚烯烃类塑料引起了研究人员的广泛关注。自然界丰富的微生物资源为生物降解聚烯烃类塑料废弃物提供了可能，已经有一些对聚烯烃塑料具有降解能力的微生物被陆续报道。本文总结了聚烯烃类塑料生物降解资源及生物降解机制的研究进展，提出了目前聚烯烃类塑料生物降解过程存在的问题，并对未来的研究方向进行了展望。
2023,39(5):1949-1962, DOI: 10.13345/j.cjb.220868
摘要：
聚乙烯(polyethylene, PE)塑料是全球通用合成树脂中产量最丰富的品种，也是最难降解的塑料之一，其在环境中大量积累已造成严重的生态污染。传统的垃圾填埋、堆肥和焚烧处理技术难以满足生态环境的保护要求，生物降解是解决塑料污染问题的一种生态友好、成本低廉、前景可期的方法。本文对PE塑料的化学结构、降解微生物的种类、降解酶和代谢途径等方面进行了综述，结合国内外PE塑料生物降解的前沿和热点问题，建议重点开展高效降解菌株筛选、人工合成菌群构建、降解酶的挖掘与改造等方面的研究，为PE塑料生物降解研究提供路径选择和理论借鉴。
聚乙烯(polyethylene, PE)塑料是全球通用合成树脂中产量最丰富的品种，也是最难降解的塑料之一，其在环境中大量积累已造成严重的生态污染。传统的垃圾填埋、堆肥和焚烧处理技术难以满足生态环境的保护要求，生物降解是解决塑料污染问题的一种生态友好、成本低廉、前景可期的方法。本文对PE塑料的化学结构、降解微生物的种类、降解酶和代谢途径等方面进行了综述，结合国内外PE塑料生物降解的前沿和热点问题，建议重点开展高效降解菌株筛选、人工合成菌群构建、降解酶的挖掘与改造等方面的研究，为PE塑料生物降解研究提供路径选择和理论借鉴。
2023,39(5):1963-1975, DOI: 10.13345/j.cjb.220976
摘要：
聚氨酯(polyurethane, PUR)塑料因其特殊的理化性质而被广泛应用。然而，大量废弃PUR塑料的不合理处置造成了严重的资源浪费和环境污染。利用微生物的手段实现废弃PUR塑料的高效降解和循环利用成为目前的研究热点之一，而高效降解菌是PUR塑料生物法处理的关键。本研究以垃圾填埋场PUR类废塑料样品为来源，分离到一株能够降解PUR类似物Impranil DLN的微生物，并对其PUR降解特性开展了研究。通过16S rRNA基因序列比对将该菌初步鉴定为拟无枝杆菌属(Amycolatopsis sp.)，命名为G-11。PUR塑料降解实验结果表明，菌株G-11对商业化PUR塑料的减重率达到4.67%，扫描电镜(scanning electron microscope, SEM)发现塑料结构被破坏，表面出现侵蚀。接触角分析和热重分析(thermogravimetric analysis, TGA)结果发现，菌株G-11处理后的PUR塑料的亲水性增强，热稳定性下降，该结果与减重和扫描电镜结果相一致。结果表明，分离自垃圾填埋场的菌株G-11在废弃PUR类塑料生物降解方面具有一定的应用潜力。
聚氨酯(polyurethane, PUR)塑料因其特殊的理化性质而被广泛应用。然而，大量废弃PUR塑料的不合理处置造成了严重的资源浪费和环境污染。利用微生物的手段实现废弃PUR塑料的高效降解和循环利用成为目前的研究热点之一，而高效降解菌是PUR塑料生物法处理的关键。本研究以垃圾填埋场PUR类废塑料样品为来源，分离到一株能够降解PUR类似物Impranil DLN的微生物，并对其PUR降解特性开展了研究。通过16S rRNA基因序列比对将该菌初步鉴定为拟无枝杆菌属(Amycolatopsis sp.)，命名为G-11。PUR塑料降解实验结果表明，菌株G-11对商业化PUR塑料的减重率达到4.67%，扫描电镜(scanning electron microscope, SEM)发现塑料结构被破坏，表面出现侵蚀。接触角分析和热重分析(thermogravimetric analysis, TGA)结果发现，菌株G-11处理后的PUR塑料的亲水性增强，热稳定性下降，该结果与减重和扫描电镜结果相一致。结果表明，分离自垃圾填埋场的菌株G-11在废弃PUR类塑料生物降解方面具有一定的应用潜力。
2023,39(5):1976-1986, DOI: 10.13345/j.cjb.230010
摘要：
聚氨酯(polyurethane, PUR)塑料在日常生活中发挥着重要作用，但同时PUR废弃物也带来严重的环境污染问题。生物(酶)降解是一种环境友好、成本低廉的PUR废弃物回收方法，其关键在于获得高效的降解菌株或酶。本研究从垃圾填埋场的聚氨酯废弃物表面分离出了一株聚酯型PUR降解菌株YX8-1。基于菌落和显微形态观察、16S rDNA和DNA旋转酶(DNA gyrase)基因gyrA系统发育分析及基因组序列比对，将该菌鉴定为高地芽孢杆菌(Bacillus altitudinis)。高效液相色谱(high performance liquid chromatography, HPLC)及液相色谱-质谱联用(liquid chromatography-tandem mass spectrometry, LC-MS/MS)结果显示菌株YX8-1能降解自行合成的聚酯型PUR寡聚物(PBA-PU)，并产生单体化合物4,4′-亚甲基二苯胺。此外，菌株YX8-1能在30 d内使商品化的聚酯型PUR海绵失重32%。本研究为PUR废弃物的生物降解提供了菌株资源，也为挖掘相关降解酶打下了基础。
聚氨酯(polyurethane, PUR)塑料在日常生活中发挥着重要作用，但同时PUR废弃物也带来严重的环境污染问题。生物(酶)降解是一种环境友好、成本低廉的PUR废弃物回收方法，其关键在于获得高效的降解菌株或酶。本研究从垃圾填埋场的聚氨酯废弃物表面分离出了一株聚酯型PUR降解菌株YX8-1。基于菌落和显微形态观察、16S rDNA和DNA旋转酶(DNA gyrase)基因gyrA系统发育分析及基因组序列比对，将该菌鉴定为高地芽孢杆菌(Bacillus altitudinis)。高效液相色谱(high performance liquid chromatography, HPLC)及液相色谱-质谱联用(liquid chromatography-tandem mass spectrometry, LC-MS/MS)结果显示菌株YX8-1能降解自行合成的聚酯型PUR寡聚物(PBA-PU)，并产生单体化合物4,4′-亚甲基二苯胺。此外，菌株YX8-1能在30 d内使商品化的聚酯型PUR海绵失重32%。本研究为PUR废弃物的生物降解提供了菌株资源，也为挖掘相关降解酶打下了基础。
2023,39(5):1987-1997, DOI: 10.13345/j.cjb.220819
摘要：
随着废弃塑料带来的环境污染越来越严重，生物可降解聚酯已成为大众关注的焦点。聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯[poly(butylene adipate-co-terephthalate), PBAT]是脂肪族和芳香族共聚形成的生物可降解聚酯，兼具两者的优异性能。针对PBAT在自然条件下对降解环境要求严格且降解周期长的不足之处，本研究探究了角质酶在PBAT降解中的应用和对苯二甲酸-丁二醇酯(butylene terephthalate, BT)含量对PBAT生物降解性的影响，以实现对PBAT降解速率的提升。选取5种不同来源的聚酯降解酶对PBAT进行降解应用并比较出降解效果最优的酶，并测定了含有不同BT含量的PBAT聚酯的降解效率。结果表明，角质酶ICCG为降解效果最好的酶，且BT含量越高PBAT的降解率越低。此外，还确定了角质酶ICCG对高BT含量的PBAT(H)降解的最适温度、最适缓冲液类型、最适pH、最适E/S (enzyme to substrate)和最适底物浓度比分别为75 °C、Tris-HCl、9.0、0.4%和1.0%。本研究结果可为角质酶在PBAT降解中的应用提供一定的理论依据和实验参考。
随着废弃塑料带来的环境污染越来越严重，生物可降解聚酯已成为大众关注的焦点。聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯[poly(butylene adipate-co-terephthalate), PBAT]是脂肪族和芳香族共聚形成的生物可降解聚酯，兼具两者的优异性能。针对PBAT在自然条件下对降解环境要求严格且降解周期长的不足之处，本研究探究了角质酶在PBAT降解中的应用和对苯二甲酸-丁二醇酯(butylene terephthalate, BT)含量对PBAT生物降解性的影响，以实现对PBAT降解速率的提升。选取5种不同来源的聚酯降解酶对PBAT进行降解应用并比较出降解效果最优的酶，并测定了含有不同BT含量的PBAT聚酯的降解效率。结果表明，角质酶ICCG为降解效果最好的酶，且BT含量越高PBAT的降解率越低。此外，还确定了角质酶ICCG对高BT含量的PBAT(H)降解的最适温度、最适缓冲液类型、最适pH、最适E/S (enzyme to substrate)和最适底物浓度比分别为75 °C、Tris-HCl、9.0、0.4%和1.0%。本研究结果可为角质酶在PBAT降解中的应用提供一定的理论依据和实验参考。
2023,39(5):1998-2014, DOI: 10.13345/j.cjb.220915
摘要：
塑料自20世纪首次合成以来给人类生活带来了极大的便利。然而，塑料稳定的高分子结构导致了塑料废弃物的持续堆积，对生态环境和人类健康均造成严重威胁。聚对苯二甲酸乙二醇酯[poly(ethylene terephthalate), PET]是产量最高的一种聚酯类塑料，近年来PET水解酶的相关研究展现出生物酶法对塑料进行降解、回收的巨大潜力，也为塑料生物降解机制研究建立了参考范例。本文综述了不同微生物来源的PET水解酶及其PET降解能力，阐述了最具代表性的PET水解酶—IsPETase降解PET的催化机理，并总结了近年来通过酶工程改造而获得的高效降解酶，为未来的PET降解机制研究、PET高效降解酶的进一步挖掘和改造提供参考。
塑料自20世纪首次合成以来给人类生活带来了极大的便利。然而，塑料稳定的高分子结构导致了塑料废弃物的持续堆积，对生态环境和人类健康均造成严重威胁。聚对苯二甲酸乙二醇酯[poly(ethylene terephthalate), PET]是产量最高的一种聚酯类塑料，近年来PET水解酶的相关研究展现出生物酶法对塑料进行降解、回收的巨大潜力，也为塑料生物降解机制研究建立了参考范例。本文综述了不同微生物来源的PET水解酶及其PET降解能力，阐述了最具代表性的PET水解酶—IsPETase降解PET的催化机理，并总结了近年来通过酶工程改造而获得的高效降解酶，为未来的PET降解机制研究、PET高效降解酶的进一步挖掘和改造提供参考。
2023,39(5):2015-2026, DOI: 10.13345/j.cjb.220945
摘要：
石化来源的聚对苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate, PET)被广泛用于矿泉水瓶、食品包装和纺织品等领域，因其在自然界中不易分解，大量使用后的PET废弃物造成了严重的环境污染与资源浪费。使用生物酶法对PET废弃物进行解聚，并对解聚产物进行升级循环利用是进行塑料污染治理的重要方向之一，其中关键的是PET水解酶的解聚效率。对苯二甲酸双(羟乙基)酯(bis (hydroxyethyl) terephthalate, BHET)是PET生物酶解的中间产物，其累积是限制PET水解酶催化效率的一个重要因素，BHET水解酶和PET水解酶的联用能提升PET的整体水解效率。来源于嗜热氢化杆菌(Hydrogenobacter thermophilus)的双烯内酯酶(HtBHETase)对BHET有显著水解效果，将该酶在大肠杆菌(Escherichia coli)中进行重组表达并纯化后，对其酶学性质进行了研究。结果显示，HtBHETase对短碳链的酯类如对硝基苯酚乙酸酯催化活性较高，HtBHETase以BHET为底物时的最适反应pH值和最适反应温度分别为5.0和55 °C；该酶有较好的热稳定性，经80 °C的条件处理1 h仍能保持80%以上活性，显示出了良好的热稳定性，HtBHETase有在PET塑料生物解聚中使用的潜力，本研究为推动生物酶法降解PET提供了新的参考。
石化来源的聚对苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate, PET)被广泛用于矿泉水瓶、食品包装和纺织品等领域，因其在自然界中不易分解，大量使用后的PET废弃物造成了严重的环境污染与资源浪费。使用生物酶法对PET废弃物进行解聚，并对解聚产物进行升级循环利用是进行塑料污染治理的重要方向之一，其中关键的是PET水解酶的解聚效率。对苯二甲酸双(羟乙基)酯(bis (hydroxyethyl) terephthalate, BHET)是PET生物酶解的中间产物，其累积是限制PET水解酶催化效率的一个重要因素，BHET水解酶和PET水解酶的联用能提升PET的整体水解效率。来源于嗜热氢化杆菌(Hydrogenobacter thermophilus)的双烯内酯酶(HtBHETase)对BHET有显著水解效果，将该酶在大肠杆菌(Escherichia coli)中进行重组表达并纯化后，对其酶学性质进行了研究。结果显示，HtBHETase对短碳链的酯类如对硝基苯酚乙酸酯催化活性较高，HtBHETase以BHET为底物时的最适反应pH值和最适反应温度分别为5.0和55 °C；该酶有较好的热稳定性，经80 °C的条件处理1 h仍能保持80%以上活性，显示出了良好的热稳定性，HtBHETase有在PET塑料生物解聚中使用的潜力，本研究为推动生物酶法降解PET提供了新的参考。
2023,39(5):2027-2039, DOI: 10.13345/j.cjb.220991
摘要：
聚对苯二甲酸乙二醇酯[poly(ethylene terephthalate), PET]降解酶的发掘是国内外研究的热点。双(2-羟乙基)对苯二甲酸酯[bis-(2-hydroxyethyl) terephthalic acid, BHET]是PET降解过程的一种中间化合物，会与PET竞争酶的底物结合位点，从而抑制PET进一步降解。因此，探寻新型BHET降解酶，对进一步提高PET的降解效率具有促进作用。本研究通过基因挖掘发现了一种来源于浅黄糖丝菌(Saccharothrix luteola)参与PET降解过程的水解酶基因sle (ID: CP064192.1, 5085270-5086049)，其编码的蛋白质可以将BHET水解为单(2-羟乙基)对苯二甲酸酯[mono-(2-hydroxyethyl) terephthalate, MHET]和对苯二甲酸(terephthalic acid, TPA)。将BHET水解酶(Sle)通过重组质粒在大肠杆菌(Escherichia coli)中异源表达，结果表明，在异丙基-β-d-硫代半乳糖苷(isopropyl-β-d-thiogalactoside, IPTG)诱导终浓度为0.4 mmol/L，诱导时长为12 h，诱导温度为20 °C时蛋白的表达量最高。通过镍亲和层析、阴离子交换层析和凝胶过滤层析3步分离纯化，获得了高纯度的Sle重组蛋白；同时对其酶学性质进行了表征，Sle最适温度和pH分别为35 °C和8.0，在25-35 °C和pH 7.0-9.0区间内能保持80%以上的残余酶活，且金属离子Co2+能提高酶活力；进一步通过同源序列及Sle复合物结构分析得知，该酶属于二烯酸内酯水解酶(dienelactone hydrolase, DLH)家族，具备该家族典型的催化三联体，预测其催化位点分别为S129、D175和H207，并初步分析了其催化机理。最后，利用高效液相色谱法(high performance liquid chromatography, HPLC)鉴定了该酶能够特异性降解BHET生成MHET和TPA，属于BHET降解酶。本研究为生物酶法高效降解PET塑料提供了新的酶资源。
聚对苯二甲酸乙二醇酯[poly(ethylene terephthalate), PET]降解酶的发掘是国内外研究的热点。双(2-羟乙基)对苯二甲酸酯[bis-(2-hydroxyethyl) terephthalic acid, BHET]是PET降解过程的一种中间化合物，会与PET竞争酶的底物结合位点，从而抑制PET进一步降解。因此，探寻新型BHET降解酶，对进一步提高PET的降解效率具有促进作用。本研究通过基因挖掘发现了一种来源于浅黄糖丝菌(Saccharothrix luteola)参与PET降解过程的水解酶基因sle (ID: CP064192.1, 5085270-5086049)，其编码的蛋白质可以将BHET水解为单(2-羟乙基)对苯二甲酸酯[mono-(2-hydroxyethyl) terephthalate, MHET]和对苯二甲酸(terephthalic acid, TPA)。将BHET水解酶(Sle)通过重组质粒在大肠杆菌(Escherichia coli)中异源表达，结果表明，在异丙基-β-d-硫代半乳糖苷(isopropyl-β-d-thiogalactoside, IPTG)诱导终浓度为0.4 mmol/L，诱导时长为12 h，诱导温度为20 °C时蛋白的表达量最高。通过镍亲和层析、阴离子交换层析和凝胶过滤层析3步分离纯化，获得了高纯度的Sle重组蛋白；同时对其酶学性质进行了表征，Sle最适温度和pH分别为35 °C和8.0，在25-35 °C和pH 7.0-9.0区间内能保持80%以上的残余酶活，且金属离子Co2+能提高酶活力；进一步通过同源序列及Sle复合物结构分析得知，该酶属于二烯酸内酯水解酶(dienelactone hydrolase, DLH)家族，具备该家族典型的催化三联体，预测其催化位点分别为S129、D175和H207，并初步分析了其催化机理。最后，利用高效液相色谱法(high performance liquid chromatography, HPLC)鉴定了该酶能够特异性降解BHET生成MHET和TPA，属于BHET降解酶。本研究为生物酶法高效降解PET塑料提供了新的酶资源。
2023,39(5):2040-2052, DOI: 10.13345/j.cjb.221045
摘要：
石化来源的聚酯类塑料如聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate, PET)以及聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯(polybutylene adipate terephthalate, PBAT)等已被广泛使用，但由于它们在自然界中难以降解或生物降解周期较长导致了严重的环境污染，因此对这些塑料废弃物的处理是亟待解决的问题之一。从循环经济的角度考虑，利用生物酶法对聚酯类塑料如PET或PBAT等的废弃物进行解聚，再将解聚产物进行循环利用，是一个很有潜力的研究方向。探究近年来关于聚酯塑料降解酶的报道发现，高活性且耐高温的降解酶会有更大的潜在优势。来自海洋微生物宏基因组的中温塑料降解酶Ple629，在常温下对聚酯类塑料PET和PBAT均有较好的降解活力，但由于不耐受高温，限制了其潜在应用。在前期获得Ple629三维结构的基础上，本研究基于结构比对及能量设计，找到了一些潜在提升其热稳定性的位点进行改造设计，并对突变体进行了表达纯化和热稳定性测定。突变体V80C和D226C/S281C的熔点温度(Tm)值分别提升了5.2 °C和6.9 °C，突变体D226C/S281C的活性也比野生型酶提高了1.5倍，为后续对Ple629的进一步改造提供了思路和依据。
石化来源的聚酯类塑料如聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate, PET)以及聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯(polybutylene adipate terephthalate, PBAT)等已被广泛使用，但由于它们在自然界中难以降解或生物降解周期较长导致了严重的环境污染，因此对这些塑料废弃物的处理是亟待解决的问题之一。从循环经济的角度考虑，利用生物酶法对聚酯类塑料如PET或PBAT等的废弃物进行解聚，再将解聚产物进行循环利用，是一个很有潜力的研究方向。探究近年来关于聚酯塑料降解酶的报道发现，高活性且耐高温的降解酶会有更大的潜在优势。来自海洋微生物宏基因组的中温塑料降解酶Ple629，在常温下对聚酯类塑料PET和PBAT均有较好的降解活力，但由于不耐受高温，限制了其潜在应用。在前期获得Ple629三维结构的基础上，本研究基于结构比对及能量设计，找到了一些潜在提升其热稳定性的位点进行改造设计，并对突变体进行了表达纯化和热稳定性测定。突变体V80C和D226C/S281C的熔点温度(Tm)值分别提升了5.2 °C和6.9 °C，突变体D226C/S281C的活性也比野生型酶提高了1.5倍，为后续对Ple629的进一步改造提供了思路和依据。
2023,39(5):2053-2069, DOI: 10.13345/j.cjb.230033
摘要：
近年来，塑料污染的问题始终困扰着人类社会。为了解决不可回收的塑料带来的环境问题，“降塑再造”的理念被提出。“降塑再造”主要包括塑料的降解和塑料的再生。而再生成为可降解的聚羟基脂肪酸酯(polyhydroxyalkanoates, PHA)则是实现塑料内循环的一种方式。PHA是一种可由多种微生物合成的生物聚酯，以其特有的生物相容性和可降解性以及热加工性能而被大家所关注。同时利用PHA的多样化的单体组成、加工技术和改性方法，可以进一步改善PHA的性能，产生类型多样、性能各异的PHA材料，也可以创造平衡耐久性和生物降解性的新产品，这些特性使PHA有望成为传统塑料的替代品之一。利用极端微生物进行生产的“下一代工业技术(next-generation industrial biotechnology, NGIB)”可以增加PHA的市场竞争力，为国家碳中和目标顺利实施提供参考。本文综述了各类塑料降解并生产PHA的可能性、PHA材料的基础材料属性、加工和改性方法及获得的新材料、新技术和独特的材料性质。
近年来，塑料污染的问题始终困扰着人类社会。为了解决不可回收的塑料带来的环境问题，“降塑再造”的理念被提出。“降塑再造”主要包括塑料的降解和塑料的再生。而再生成为可降解的聚羟基脂肪酸酯(polyhydroxyalkanoates, PHA)则是实现塑料内循环的一种方式。PHA是一种可由多种微生物合成的生物聚酯，以其特有的生物相容性和可降解性以及热加工性能而被大家所关注。同时利用PHA的多样化的单体组成、加工技术和改性方法，可以进一步改善PHA的性能，产生类型多样、性能各异的PHA材料，也可以创造平衡耐久性和生物降解性的新产品，这些特性使PHA有望成为传统塑料的替代品之一。利用极端微生物进行生产的“下一代工业技术(next-generation industrial biotechnology, NGIB)”可以增加PHA的市场竞争力，为国家碳中和目标顺利实施提供参考。本文综述了各类塑料降解并生产PHA的可能性、PHA材料的基础材料属性、加工和改性方法及获得的新材料、新技术和独特的材料性质。
2023,39(5):2070-2080, DOI: 10.13345/j.cjb.220929
摘要：
5-氨基戊酸(5-aminovalanoic acid, 5AVA)可作为新型塑料尼龙5和尼龙56的前体，是合成聚酰亚胺的有前途的平台化合物。目前5-氨基戊酸的生物合成法普遍产率较低且合成过程复杂，成本高。为实现5AVA的绿色生物合成，本研究通过组合表达来自日本白腹鲭(Scomber japonicas)的l-赖氨酸α-氧化酶、来自乳酸乳球菌(Lactococcus lactis)的α-酮酸脱羧酶和来自大肠杆菌(Escherichia coli)的醛脱氢酶，在大肠杆菌中建立了一条以l-赖氨酸为原料，以2-酮-6-氨基己酸盐为中间产物生物合成5AVA的途径。在葡萄糖浓度为55 g/L，赖氨酸盐酸盐40 g/L的初始条件下，最终消耗158 g/L的葡萄糖和144 g/L的赖氨酸盐酸盐，补料分批发酵产生了57.52 g/L的5AVA，摩尔得率为0.62 mol/mol。与文献报道的以2-酮-6-氨基己酸盐为中间产物的5AVA生物合成途径相比，本文报道的新途径无需使用乙醇和双氧水，且5AVA产量进一步提高。
5-氨基戊酸(5-aminovalanoic acid, 5AVA)可作为新型塑料尼龙5和尼龙56的前体，是合成聚酰亚胺的有前途的平台化合物。目前5-氨基戊酸的生物合成法普遍产率较低且合成过程复杂，成本高。为实现5AVA的绿色生物合成，本研究通过组合表达来自日本白腹鲭(Scomber japonicas)的l-赖氨酸α-氧化酶、来自乳酸乳球菌(Lactococcus lactis)的α-酮酸脱羧酶和来自大肠杆菌(Escherichia coli)的醛脱氢酶，在大肠杆菌中建立了一条以l-赖氨酸为原料，以2-酮-6-氨基己酸盐为中间产物生物合成5AVA的途径。在葡萄糖浓度为55 g/L，赖氨酸盐酸盐40 g/L的初始条件下，最终消耗158 g/L的葡萄糖和144 g/L的赖氨酸盐酸盐，补料分批发酵产生了57.52 g/L的5AVA，摩尔得率为0.62 mol/mol。与文献报道的以2-酮-6-氨基己酸盐为中间产物的5AVA生物合成途径相比，本文报道的新途径无需使用乙醇和双氧水，且5AVA产量进一步提高。
2023,39(5):2081-2094, DOI: 10.13345/j.cjb.220944
摘要：
塑料是最重要的聚合物材料之一，需求量巨大，但存在处理困难、污染大等缺点。环境友好型的生物可降解塑料有望成为目前塑料的替代品，以满足社会各界对于塑料制品日益增长的需求。二元羧酸是生物可降解塑料中重要的单体之一，可降解性强，应用广泛，并且可以通过全生物法合成。因此，本文重点选取了几种比较有代表性的二元羧酸，总结它们的生物合成途径以及其代谢改造手段，以期为中长链等复杂二元羧酸的生物法合成提供借鉴。
塑料是最重要的聚合物材料之一，需求量巨大，但存在处理困难、污染大等缺点。环境友好型的生物可降解塑料有望成为目前塑料的替代品，以满足社会各界对于塑料制品日益增长的需求。二元羧酸是生物可降解塑料中重要的单体之一，可降解性强，应用广泛，并且可以通过全生物法合成。因此，本文重点选取了几种比较有代表性的二元羧酸，总结它们的生物合成途径以及其代谢改造手段，以期为中长链等复杂二元羧酸的生物法合成提供借鉴。
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摘要：
为了提高干扰素抗病毒活性测定的生物安全性，本研究使用含有GFP的复制缺陷型水疱性口炎病毒 (VSV△G*G) 为指示病毒，分别对经原核表达系统和杆状病毒表达系统表达的重组猪γ干扰素 (PoIFN-γ) 在MDBK细胞上进行抗病毒活性测定。结果显示：由杆状病毒表达的重组PoIFN-γ具有高度抗病毒活性，其抗病毒活性为105 IU/mL，原核表达的重组PoIFN-γ纯化后经缓慢复性也会产生一定的抗病毒活性，其抗病毒活性为32 IU/mL。该方法与利用表达GFP的重组水疱性口炎病毒 (VSV*GFP) 所检测的干扰素抗病毒活性结果完全一致，表明复制缺陷型病毒VSV△G*G可作为复制型重组病毒的替代品，使得干扰素抗病毒活性检测更加安全、准确。
为了提高干扰素抗病毒活性测定的生物安全性，本研究使用含有GFP的复制缺陷型水疱性口炎病毒 (VSV△G*G) 为指示病毒，分别对经原核表达系统和杆状病毒表达系统表达的重组猪γ干扰素 (PoIFN-γ) 在MDBK细胞上进行抗病毒活性测定。结果显示：由杆状病毒表达的重组PoIFN-γ具有高度抗病毒活性，其抗病毒活性为105 IU/mL，原核表达的重组PoIFN-γ纯化后经缓慢复性也会产生一定的抗病毒活性，其抗病毒活性为32 IU/mL。该方法与利用表达GFP的重组水疱性口炎病毒 (VSV*GFP) 所检测的干扰素抗病毒活性结果完全一致，表明复制缺陷型病毒VSV△G*G可作为复制型重组病毒的替代品，使得干扰素抗病毒活性检测更加安全、准确。
摘要：
从人肌肉素基因出发, 在dbEST数据库中进行同源性搜索, 找到七个有较高同源性的Expressed Sequence Tag(DY426490, CF787546, AJ660979, AJ664670, AJ663820, AJ680159, DN106254)。通过拼接和进一步RT-PCR实验验证, 获得猪肌肉素基因全长cDNA序列, 其全长651 bp, 开放阅读框为54~452 bp, 编码有132个氨基酸。同源性分析结果表明, 与人、小鼠和大鼠的肌肉素基因cDNA编码区(CDS)同源性分别为87.2%、77.6%和77.9%。利用克隆出的猪肌肉素cDNA, 构建表达载体pGEX-4T-1-musclin, 并在BL21大肠杆菌中成功表达和纯化了分子量为38.59 kD的融合蛋白GST-Musclin, 并运用蛋白印迹技术进行鉴定。
从人肌肉素基因出发, 在dbEST数据库中进行同源性搜索, 找到七个有较高同源性的Expressed Sequence Tag(DY426490, CF787546, AJ660979, AJ664670, AJ663820, AJ680159, DN106254)。通过拼接和进一步RT-PCR实验验证, 获得猪肌肉素基因全长cDNA序列, 其全长651 bp, 开放阅读框为54~452 bp, 编码有132个氨基酸。同源性分析结果表明, 与人、小鼠和大鼠的肌肉素基因cDNA编码区(CDS)同源性分别为87.2%、77.6%和77.9%。利用克隆出的猪肌肉素cDNA, 构建表达载体pGEX-4T-1-musclin, 并在BL21大肠杆菌中成功表达和纯化了分子量为38.59 kD的融合蛋白GST-Musclin, 并运用蛋白印迹技术进行鉴定。
摘要：
自然界中微生物种类极为丰富，尺寸涵盖了纳米级与微米级。微生物细胞培养成本低廉，生长繁殖迅速，具有丰富的遗传表现型，因此微生物是可用于纳米、微米以及多层次跨尺度加工的天然“基本单元”和“底盘细胞”。“基于微生物”的生物制造目的是利用微生物的特异结构和多样功能进行仿生和调控，操纵微生物进行加工组装，从而获得新材料、新器件。同时，建立深入研究微生物行为模式的新技术与新方法，为揭示传统方法所未涉及的基本科学问题提供新的平台。以下将分别从纳米和微米两个尺度以及利用微生物的结构或功能两个角度来概述基于微生物的微纳米生物制造的前沿进展。
自然界中微生物种类极为丰富，尺寸涵盖了纳米级与微米级。微生物细胞培养成本低廉，生长繁殖迅速，具有丰富的遗传表现型，因此微生物是可用于纳米、微米以及多层次跨尺度加工的天然“基本单元”和“底盘细胞”。“基于微生物”的生物制造目的是利用微生物的特异结构和多样功能进行仿生和调控，操纵微生物进行加工组装，从而获得新材料、新器件。同时，建立深入研究微生物行为模式的新技术与新方法，为揭示传统方法所未涉及的基本科学问题提供新的平台。以下将分别从纳米和微米两个尺度以及利用微生物的结构或功能两个角度来概述基于微生物的微纳米生物制造的前沿进展。
摘要：
葡萄球菌Staphylococcus hominis来源的N-乙酰神经氨酸裂合酶基因shnal (GenBank Accession No. EFS20452.1) 构建至pET-28a质粒并在大肠杆菌中得到表达。通过目的蛋白的纯化和酶学性质研究发现，ShNAL是一个四聚体，裂解方向的最适反应pH为8.0；合成方向的最适反应pH为7.5，最适反应温度为45 ℃。在45 ℃下孵育2 h对ShNAL的活力基本无影响，高于45 ℃时，活力迅速下降。该酶在pH 5.0~10.0的环境中比较稳定，4 ℃下放置24 h酶的残余活力在70％以上。ShNAL对N-乙酰神经氨酸 (Neu5Ac)、N-乙酰甘露糖胺 (Man) 和丙酮酸 (Pyr) 的Km值分别是 (4.0±0.2) mmol/L、(131.7±12.1) mmol/L和 (35.1±3.2) mmol/L，kcat/Km值分别为1.9 L/(mmol·s)、0.08 L/(mmol·s) 和0.08 L/(mmol·s)。
葡萄球菌Staphylococcus hominis来源的N-乙酰神经氨酸裂合酶基因shnal (GenBank Accession No. EFS20452.1) 构建至pET-28a质粒并在大肠杆菌中得到表达。通过目的蛋白的纯化和酶学性质研究发现，ShNAL是一个四聚体，裂解方向的最适反应pH为8.0；合成方向的最适反应pH为7.5，最适反应温度为45 ℃。在45 ℃下孵育2 h对ShNAL的活力基本无影响，高于45 ℃时，活力迅速下降。该酶在pH 5.0~10.0的环境中比较稳定，4 ℃下放置24 h酶的残余活力在70％以上。ShNAL对N-乙酰神经氨酸 (Neu5Ac)、N-乙酰甘露糖胺 (Man) 和丙酮酸 (Pyr) 的Km值分别是 (4.0±0.2) mmol/L、(131.7±12.1) mmol/L和 (35.1±3.2) mmol/L，kcat/Km值分别为1.9 L/(mmol·s)、0.08 L/(mmol·s) 和0.08 L/(mmol·s)。
摘要：
本研究通过单因素试验和响应面分析试验建立了能够选择性富集沙门氏菌、副溶血弧菌和霍乱弧菌的共增菌培养基SVV, 采用平板计数法及三重荧光PCR技术验证了SVV的增菌效果。结果表明: SVV能同时富集以不同浓度比例混合的3种目标菌, 37oC振荡培养18 h后, 菌体浓度达到105~108 CFU/mL; SVV强烈抑制大部分的非目标菌; 用荧光PCR方法检测经过37oC振荡培养18 h的10份人工接种样品和608份实际样品, 结果表明目标菌在SVV中增殖18 h后菌量达到检测限以上, SVV联合荧光PCR检测方法的检出率为4.06%, 比传统检测方法(3.78%)高, 无假阴性和假阳性。SVV可望应用于水产品中沙门氏菌、副溶血弧菌和霍乱弧菌检测前的增菌处理, 可简化检测过程, 有效克服漏检, 提高检出率。
本研究通过单因素试验和响应面分析试验建立了能够选择性富集沙门氏菌、副溶血弧菌和霍乱弧菌的共增菌培养基SVV, 采用平板计数法及三重荧光PCR技术验证了SVV的增菌效果。结果表明: SVV能同时富集以不同浓度比例混合的3种目标菌, 37oC振荡培养18 h后, 菌体浓度达到105~108 CFU/mL; SVV强烈抑制大部分的非目标菌; 用荧光PCR方法检测经过37oC振荡培养18 h的10份人工接种样品和608份实际样品, 结果表明目标菌在SVV中增殖18 h后菌量达到检测限以上, SVV联合荧光PCR检测方法的检出率为4.06%, 比传统检测方法(3.78%)高, 无假阴性和假阳性。SVV可望应用于水产品中沙门氏菌、副溶血弧菌和霍乱弧菌检测前的增菌处理, 可简化检测过程, 有效克服漏检, 提高检出率。
摘要：
BMP6是一种调节成骨细胞和成软骨细胞分化的骨诱导因子, 在修复各种骨缺损方面具有很好的应用潜力。有诱骨活性的BMP6是多二硫键的二聚体蛋白, 疏水性极强容易聚集沉淀。为了在大肠杆菌中可溶表达具有生物活性的重组人BMP6(rhBMP6), 构建了具有TRX、GST、MBP、CBD融合标签和His6标签的 rhBMP6成熟肽原核表达载体, 调节诱导温度和IPTG浓度, 比较不同融合标签和诱导条件对目的蛋白表达量和溶解性的影响。结果表明, MBP最能有效的增强rhBMP6的溶解性, 诱导条件对溶解性影响较小。大肠杆菌BL21 trxB(DE3)这种硫氧还蛋白还原酶缺陷菌株为rhBMP6二硫键在胞质中形成提供了合适的氧化还原环境。MBP和BL21 trxB(DE3)相结合在细胞质中高效可溶表达出了BMP6融合蛋白二聚体。表达产物经亲和层析和凝胶排阻层析纯化后, 能诱导成肌细胞系C2C12向成骨细胞方向 转化。
BMP6是一种调节成骨细胞和成软骨细胞分化的骨诱导因子, 在修复各种骨缺损方面具有很好的应用潜力。有诱骨活性的BMP6是多二硫键的二聚体蛋白, 疏水性极强容易聚集沉淀。为了在大肠杆菌中可溶表达具有生物活性的重组人BMP6(rhBMP6), 构建了具有TRX、GST、MBP、CBD融合标签和His6标签的 rhBMP6成熟肽原核表达载体, 调节诱导温度和IPTG浓度, 比较不同融合标签和诱导条件对目的蛋白表达量和溶解性的影响。结果表明, MBP最能有效的增强rhBMP6的溶解性, 诱导条件对溶解性影响较小。大肠杆菌BL21 trxB(DE3)这种硫氧还蛋白还原酶缺陷菌株为rhBMP6二硫键在胞质中形成提供了合适的氧化还原环境。MBP和BL21 trxB(DE3)相结合在细胞质中高效可溶表达出了BMP6融合蛋白二聚体。表达产物经亲和层析和凝胶排阻层析纯化后, 能诱导成肌细胞系C2C12向成骨细胞方向 转化。
摘要：
白藜芦醇是一种含有芪类结构的非黄酮类多酚化合物。它不仅是植物遭受胁迫时产生的一种能提高植物抵抗病原性攻击和环境恶化的植物抗毒素, 还具有抗癌、抗氧化、调节血脂、影响寿命等多方面有益于人类健康的重要功能。以下对白藜芦醇的理化特性、合成、提取、纯化与检测方法进行了全面总结, 并在其作用的分子机制基础上, 对其生物学活性、基因工程研究及产业化情况进行了重点介绍。发现在传统育种的基础上, 借助于现代生物技术手段, 将白藜芦醇的天然活性保健作用应用于保健食品的开发、作物经济附加值的提高具有广阔的前景。它的开发和利用, 必将为食品及制药工业新产品的开发提供新的挑战与机遇。
白藜芦醇是一种含有芪类结构的非黄酮类多酚化合物。它不仅是植物遭受胁迫时产生的一种能提高植物抵抗病原性攻击和环境恶化的植物抗毒素, 还具有抗癌、抗氧化、调节血脂、影响寿命等多方面有益于人类健康的重要功能。以下对白藜芦醇的理化特性、合成、提取、纯化与检测方法进行了全面总结, 并在其作用的分子机制基础上, 对其生物学活性、基因工程研究及产业化情况进行了重点介绍。发现在传统育种的基础上, 借助于现代生物技术手段, 将白藜芦醇的天然活性保健作用应用于保健食品的开发、作物经济附加值的提高具有广阔的前景。它的开发和利用, 必将为食品及制药工业新产品的开发提供新的挑战与机遇。
摘要：
为了研究灰葡萄孢菌肌糖磷脂酰神经酰胺合成酶 (BcAUR1基因) 的表达及酶活性，采用RT-PCR方法，利用含有FLAG标签以及BamHⅠ、XhoⅠ酶切位点的AUR1特异引物从灰葡萄孢菌中扩增得到BcAUR1基因。将BcAUR1基因与穿梭质粒pYES2重组，得到pYES2-BcAUR1质粒采用醋酸锂转化法导入酿酒酵母尿嘧啶突变菌株Δyor1中，Western blotting检测肌糖磷脂酰神经酰胺 (IPC) 合成酶表达，HPLC检测IPC合成酶活力。结果显示pYES2-BcAUR1在酿酒酵母尿嘧啶突变菌株Δyor1中获得表达，pYES2-BcAUR1转化子IPC合成酶活性显著增高，比空载转化子约提高1倍。低浓度的AbA能够抑制空载pYES2酵母转化子生长，但pYES2-BcAUR1酵母转化子能抵抗AbA对菌体生长的抑制。
为了研究灰葡萄孢菌肌糖磷脂酰神经酰胺合成酶 (BcAUR1基因) 的表达及酶活性，采用RT-PCR方法，利用含有FLAG标签以及BamHⅠ、XhoⅠ酶切位点的AUR1特异引物从灰葡萄孢菌中扩增得到BcAUR1基因。将BcAUR1基因与穿梭质粒pYES2重组，得到pYES2-BcAUR1质粒采用醋酸锂转化法导入酿酒酵母尿嘧啶突变菌株Δyor1中，Western blotting检测肌糖磷脂酰神经酰胺 (IPC) 合成酶表达，HPLC检测IPC合成酶活力。结果显示pYES2-BcAUR1在酿酒酵母尿嘧啶突变菌株Δyor1中获得表达，pYES2-BcAUR1转化子IPC合成酶活性显著增高，比空载转化子约提高1倍。低浓度的AbA能够抑制空载pYES2酵母转化子生长，但pYES2-BcAUR1酵母转化子能抵抗AbA对菌体生长的抑制。
摘要：
细菌启动子是细菌中基因表达的必需调控元件，决定了细菌基因表达的强度和时机。通过启动子的插入或缺失，可以改变细菌基因的表达，实现对菌体生长发育以及代谢调控的研究。启动子也是构建各种表达系统、实现异源基因表达的基础。启动子的识别和应用研究，对于实现异源基因的可控表达、有效获得目的产物、促进生物催化和代谢工程研究具有重要的意义。以下对细菌启动子进行了简单的介绍，总结了细菌启动子的识别方法，并对细菌启动子的研究进展和具体应用进行了概述。
细菌启动子是细菌中基因表达的必需调控元件，决定了细菌基因表达的强度和时机。通过启动子的插入或缺失，可以改变细菌基因的表达，实现对菌体生长发育以及代谢调控的研究。启动子也是构建各种表达系统、实现异源基因表达的基础。启动子的识别和应用研究，对于实现异源基因的可控表达、有效获得目的产物、促进生物催化和代谢工程研究具有重要的意义。以下对细菌启动子进行了简单的介绍，总结了细菌启动子的识别方法，并对细菌启动子的研究进展和具体应用进行了概述。
摘要：
环境胁迫使植物细胞中积累大量的活性氧，从而导致蛋白质、膜脂、DNA及其它细胞组分的严重损伤。植物体内有效清除活性氧的保护机制分为酶促和非酶促两类。酶促脱毒系统包括超氧化物歧化酶(SOD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、过氧化氢酶(CAT)和谷胱甘肽过氧化物酶(GPX)等。非酶类抗氧化剂包括抗坏血酸、谷胱甘肽、甘露醇和类黄酮。利用基因工程策略增加这些物质在植物体内的含量，从而获得耐逆转基因植物已取得一定的进展。
环境胁迫使植物细胞中积累大量的活性氧，从而导致蛋白质、膜脂、DNA及其它细胞组分的严重损伤。植物体内有效清除活性氧的保护机制分为酶促和非酶促两类。酶促脱毒系统包括超氧化物歧化酶(SOD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、过氧化氢酶(CAT)和谷胱甘肽过氧化物酶(GPX)等。非酶类抗氧化剂包括抗坏血酸、谷胱甘肽、甘露醇和类黄酮。利用基因工程策略增加这些物质在植物体内的含量，从而获得耐逆转基因植物已取得一定的进展。
摘要：
通过外源转录调控因子的诱导，使成体细胞重编程为胚胎干细胞 (ES细胞) 样的多能细胞，这种细胞称为诱导多能干细胞 (iPS细胞)，这一方法被称为iPS技术。目前，iPS技术已先后在小鼠、人、猕猴、大鼠和猪中成功应用，建立了相应的iPS细胞系，并获得了iPS细胞嵌合小鼠和四倍体克隆小鼠。尽管iPS与ES细胞在形态和生长特性上有许多相同之处，但iPS细胞的建立需要较独特的诱导培养体系和鉴定方法。以下结合近年来iPS技术的发展和本实验室的相关研究，对iPS细胞的建立和培养体系的优化进行了深入探讨。
通过外源转录调控因子的诱导，使成体细胞重编程为胚胎干细胞 (ES细胞) 样的多能细胞，这种细胞称为诱导多能干细胞 (iPS细胞)，这一方法被称为iPS技术。目前，iPS技术已先后在小鼠、人、猕猴、大鼠和猪中成功应用，建立了相应的iPS细胞系，并获得了iPS细胞嵌合小鼠和四倍体克隆小鼠。尽管iPS与ES细胞在形态和生长特性上有许多相同之处，但iPS细胞的建立需要较独特的诱导培养体系和鉴定方法。以下结合近年来iPS技术的发展和本实验室的相关研究，对iPS细胞的建立和培养体系的优化进行了深入探讨。
摘要：
在基因表达定位或启动子调控模式的研究中, 多以gusA作为报告基因。但由于部分组织中高内源GUS背景活性或转化手段的限制, 使判断基因表达定位或调控时存在很大误差。为了解决上述问题, 本实验将报道基因绿色荧光蛋白(GFP)和红色荧光蛋白(RFP)融合构建双荧光标记瞬时表达载体pBI221-RFP/GFP。该载体以CaMV35S启动子驱动GFP确定转化效率, 通过鉴定阳性个体的红色荧光活性分析目的基因或启动子的表达模式。并通过番茄E8和西瓜AGPL1果实特异启动子验证了该载体在启动子调控模式研究中的应用可行性。结果表明pBI221-RFP/GFP是一个可以在基因和启动子功能验证中应用的高效瞬时表达载体。
在基因表达定位或启动子调控模式的研究中, 多以gusA作为报告基因。但由于部分组织中高内源GUS背景活性或转化手段的限制, 使判断基因表达定位或调控时存在很大误差。为了解决上述问题, 本实验将报道基因绿色荧光蛋白(GFP)和红色荧光蛋白(RFP)融合构建双荧光标记瞬时表达载体pBI221-RFP/GFP。该载体以CaMV35S启动子驱动GFP确定转化效率, 通过鉴定阳性个体的红色荧光活性分析目的基因或启动子的表达模式。并通过番茄E8和西瓜AGPL1果实特异启动子验证了该载体在启动子调控模式研究中的应用可行性。结果表明pBI221-RFP/GFP是一个可以在基因和启动子功能验证中应用的高效瞬时表达载体。
摘要：
单克隆抗体从问世到目前广泛应用于临床，经历了一段曲折的发展历程。其中人源化抗体是一个重要的里程碑，并伴随着一系列重大的技术革新，如PCR技术、抗体库技术、转基因动物等。人源化抗体的形式也从最初的嵌合抗体、改型抗体等逐步发展为今天的人抗体。抗体人源化已经成为治疗性抗体的发展趋势,同时各种抗体衍生物也不断涌现，它们从不同角度克服抗体本身的应用局限，也为治疗人类疾病提供了更多利器。对单克隆抗体进行改造使之应用于临床治疗，不仅需要对抗体效应机制进行更细致深入的研究，同时还有赖于对人类免疫系统调控机制的全面精确认识。
单克隆抗体从问世到目前广泛应用于临床，经历了一段曲折的发展历程。其中人源化抗体是一个重要的里程碑，并伴随着一系列重大的技术革新，如PCR技术、抗体库技术、转基因动物等。人源化抗体的形式也从最初的嵌合抗体、改型抗体等逐步发展为今天的人抗体。抗体人源化已经成为治疗性抗体的发展趋势,同时各种抗体衍生物也不断涌现，它们从不同角度克服抗体本身的应用局限，也为治疗人类疾病提供了更多利器。对单克隆抗体进行改造使之应用于临床治疗，不仅需要对抗体效应机制进行更细致深入的研究，同时还有赖于对人类免疫系统调控机制的全面精确认识。
摘要：
Cre/loxP定位重组系统来源于噬菌体P1，由Cre重组酶和loxP位点两部分组成。在Cre重组酶的介导下，设定的DNA片段可以被切除，可以发生倒位，亦可造成定点的整合。由于其作用方式高效简单，Cre/loxP定位重组系统已在特定基因的删除、基因功能的鉴定、外源基因的整合、基因捕获及染色体工程等方面得到了有效的利用，在转基因的酵母、植物、昆虫、哺乳动物的体内外DNA重组方面成为一个有力的工具。这里就Cre重组酶的结构、功能及该定位重组系统的应用等方面的研究进行了综述。
Cre/loxP定位重组系统来源于噬菌体P1，由Cre重组酶和loxP位点两部分组成。在Cre重组酶的介导下，设定的DNA片段可以被切除，可以发生倒位，亦可造成定点的整合。由于其作用方式高效简单，Cre/loxP定位重组系统已在特定基因的删除、基因功能的鉴定、外源基因的整合、基因捕获及染色体工程等方面得到了有效的利用，在转基因的酵母、植物、昆虫、哺乳动物的体内外DNA重组方面成为一个有力的工具。这里就Cre重组酶的结构、功能及该定位重组系统的应用等方面的研究进行了综述。
摘要：
通过胶体金免疫层析技术建立一种特异、便捷、快速的三聚氰胺抗原检测方法，对奶制品及饲料中的三聚氰胺残留水平监测提供参考。用柠檬酸三钠还原法制备的胶体金，标记纯化的三聚氰胺单克隆抗体，喷于试纸的金标垫。将MEL-OVA （三聚氰胺和卵清白蛋白的偶练物） 和纯化的羊抗鼠IgG 分别喷于试纸的T (检测线) 处和C (质控线) 处，通过挑选试纸条材料和调试工艺参数，并最终组装成试纸条。结果显示，制备的试纸监测体系方法检出限为50 mg/L。试纸条对牛奶、奶粉和饲料中的三聚氰胺残留的检出限分别为100?mg/L、1
通过胶体金免疫层析技术建立一种特异、便捷、快速的三聚氰胺抗原检测方法，对奶制品及饲料中的三聚氰胺残留水平监测提供参考。用柠檬酸三钠还原法制备的胶体金，标记纯化的三聚氰胺单克隆抗体，喷于试纸的金标垫。将MEL-OVA （三聚氰胺和卵清白蛋白的偶练物） 和纯化的羊抗鼠IgG 分别喷于试纸的T (检测线) 处和C (质控线) 处，通过挑选试纸条材料和调试工艺参数，并最终组装成试纸条。结果显示，制备的试纸监测体系方法检出限为50 mg/L。试纸条对牛奶、奶粉和饲料中的三聚氰胺残留的检出限分别为100?mg/L、1
摘要：
Lipase production by Candida rugosa was carried out in submerged fermentation. Plackett-Burman statistical experimental design was applied to evaluate the fermentation medium components. The effect of twelve medium components was studied in sixteen experimental trials. Glucose, olive oil, peptone and FeCl3?6H2O were found to have more significance on lipase production by Candida rugosa. Maximum lipase activity of 3.8 u mL-1 was obtained at 50 h of fermentation period. The fermentation was carried out at optimized temperature of 30oC, initial pH of 6.8 and shaking speed of 120 r/min. Unstructured kinetic models were used to simulate the experimental data. Logistic model, Luedeking-Piret model and modified Luedeking-Piret model were found suitable to efficiently predict the cell mass, lipase production and glucose consumption respectively with high determination coefficient(R2). From the estimated values of the Luedeking-Piret kinetic model parameters, α and β, it was found that the lipase production by Candida rugosa is growth associated.
Lipase production by Candida rugosa was carried out in submerged fermentation. Plackett-Burman statistical experimental design was applied to evaluate the fermentation medium components. The effect of twelve medium components was studied in sixteen experimental trials. Glucose, olive oil, peptone and FeCl3?6H2O were found to have more significance on lipase production by Candida rugosa. Maximum lipase activity of 3.8 u mL-1 was obtained at 50 h of fermentation period. The fermentation was carried out at optimized temperature of 30oC, initial pH of 6.8 and shaking speed of 120 r/min. Unstructured kinetic models were used to simulate the experimental data. Logistic model, Luedeking-Piret model and modified Luedeking-Piret model were found suitable to efficiently predict the cell mass, lipase production and glucose consumption respectively with high determination coefficient(R2). From the estimated values of the Luedeking-Piret kinetic model parameters, α and β, it was found that the lipase production by Candida rugosa is growth associated.
摘要：
随着DNA 重组技术的日趋成熟, 代谢工程的理论和应用已经得到了迅速发展。合成生物学是近年来蓬勃发展的一门新兴学科, 在许多领域都具有重要的应用。以下从改造细胞代谢的关键因子、代谢途径的调节和宿主细胞与代谢途径构建的关系等方面详细讨论了合成生物学的最新进展和合成生物学在代谢工程领域的应用。
随着DNA 重组技术的日趋成熟, 代谢工程的理论和应用已经得到了迅速发展。合成生物学是近年来蓬勃发展的一门新兴学科, 在许多领域都具有重要的应用。以下从改造细胞代谢的关键因子、代谢途径的调节和宿主细胞与代谢途径构建的关系等方面详细讨论了合成生物学的最新进展和合成生物学在代谢工程领域的应用。
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