科微学术
生物工程学报
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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
- 2024年第40卷第3期
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2024,40(3):621-643, DOI: 10.13345/j.cjb.230404
摘要：
L-色氨酸是一种人体必需的氨基酸，广泛应用于食品、医药和饲料生产等行业。目前，生物发酵法生产L-色氨酸的工程菌株多为大肠杆菌和谷氨酸棒杆菌，其主要通过代谢工程和合成生物学等理性方法改造获得。但由于在微生物细胞中L-色氨酸的代谢途径长、调控机制复杂且尚不清晰，生产菌株仍存在生产效率低、鲁棒性差等问题，经常需要通过适应进化等非理性方法改造提升菌株的生产能力。本文综述了L-色氨酸合成代谢与调控、生产菌株构建改造与优化以及发酵生产应用的相关进展，并简单展望了未来发展趋势，可为后续相关研发和应用提供借鉴和参考。
L-色氨酸是一种人体必需的氨基酸，广泛应用于食品、医药和饲料生产等行业。目前，生物发酵法生产L-色氨酸的工程菌株多为大肠杆菌和谷氨酸棒杆菌，其主要通过代谢工程和合成生物学等理性方法改造获得。但由于在微生物细胞中L-色氨酸的代谢途径长、调控机制复杂且尚不清晰，生产菌株仍存在生产效率低、鲁棒性差等问题，经常需要通过适应进化等非理性方法改造提升菌株的生产能力。本文综述了L-色氨酸合成代谢与调控、生产菌株构建改造与优化以及发酵生产应用的相关进展，并简单展望了未来发展趋势，可为后续相关研发和应用提供借鉴和参考。
2024,40(3):644-664, DOI: 10.13345/j.cjb.230346
摘要：
酸信号转导系统能够感知酸性环境并转化为信号来调控细菌内的各种耐酸机制，帮助细菌应对酸环境的压力，是耐酸细菌能够在酸性环境下存活的重要原因。本文介绍了在耐酸细菌中发挥重要作用的几种主要的酸信号转导系统：EvgS/EvgA、PhoQ/PhoP、ArsS/ArsR和CadC。从这些系统的结构组成及对耐酸系统的调控角度分析耐酸细菌在酸环境中如何进行信号转导，从而激活相应的耐酸机制，并有效应对酸胁迫。深入认识耐酸系统的调控机制，有助于多种耐酸元件的挖掘、优化设计与构建，能够提高目标菌株在酸性环境中的生长和代谢能力，有助于更好地利用高耐酸工程微生物进行有价值的代谢物的工业生产、酸性环境污染的生物修复，也为抑制耐酸致病菌的生长提供全新靶点。
酸信号转导系统能够感知酸性环境并转化为信号来调控细菌内的各种耐酸机制，帮助细菌应对酸环境的压力，是耐酸细菌能够在酸性环境下存活的重要原因。本文介绍了在耐酸细菌中发挥重要作用的几种主要的酸信号转导系统：EvgS/EvgA、PhoQ/PhoP、ArsS/ArsR和CadC。从这些系统的结构组成及对耐酸系统的调控角度分析耐酸细菌在酸环境中如何进行信号转导，从而激活相应的耐酸机制，并有效应对酸胁迫。深入认识耐酸系统的调控机制，有助于多种耐酸元件的挖掘、优化设计与构建，能够提高目标菌株在酸性环境中的生长和代谢能力，有助于更好地利用高耐酸工程微生物进行有价值的代谢物的工业生产、酸性环境污染的生物修复，也为抑制耐酸致病菌的生长提供全新靶点。
2024,40(3):665-686, DOI: 10.13345/j.cjb.230391
摘要：
赤藓糖醇是一种由微生物在高渗胁迫条件下生产的新型四碳糖醇，是良好的代糖产品，同时也是合成多种C4化合物(1,3-丁二烯、1,4-丁二醇、2,5-二氢呋喃等)的平台化合物。与其他多元醇相比，其主要通过生物发酵法生产，因此更具挑战性。解脂耶氏酵母(Yarrowia lipolytica)是合成赤藓糖醇的首选底盘，成为发酵法生产赤藓糖醇的研究热点。目前解脂耶氏酵母工业化生产赤藓糖醇的过程中还存在着亟需突破的瓶颈问题，如合成代谢弱、副产物多以及工业属性不高等。近年来，根据产业化需求定制高版本底盘菌株取得了一定进展，如以葡萄糖和甘油为底物，利用代谢工程改造的解脂耶氏酵母合成赤藓糖醇的最高水平分别达196 g/L和150 g/L，但难以进一步突破菌株生产上限。本文综述了解脂耶氏酵母代谢工程改造合成赤藓糖醇的研究进展，从代谢合成途径、模块化代谢工程改造以及辅助策略提升工业属性等方面，系统分析了解脂耶氏酵母发酵法生产赤藓糖醇的代谢路径及改造策略，为增强解脂耶氏酵母生产赤藓糖醇的研究工作提供一定的研究思路。
赤藓糖醇是一种由微生物在高渗胁迫条件下生产的新型四碳糖醇，是良好的代糖产品，同时也是合成多种C4化合物(1,3-丁二烯、1,4-丁二醇、2,5-二氢呋喃等)的平台化合物。与其他多元醇相比，其主要通过生物发酵法生产，因此更具挑战性。解脂耶氏酵母(Yarrowia lipolytica)是合成赤藓糖醇的首选底盘，成为发酵法生产赤藓糖醇的研究热点。目前解脂耶氏酵母工业化生产赤藓糖醇的过程中还存在着亟需突破的瓶颈问题，如合成代谢弱、副产物多以及工业属性不高等。近年来，根据产业化需求定制高版本底盘菌株取得了一定进展，如以葡萄糖和甘油为底物，利用代谢工程改造的解脂耶氏酵母合成赤藓糖醇的最高水平分别达196 g/L和150 g/L，但难以进一步突破菌株生产上限。本文综述了解脂耶氏酵母代谢工程改造合成赤藓糖醇的研究进展，从代谢合成途径、模块化代谢工程改造以及辅助策略提升工业属性等方面，系统分析了解脂耶氏酵母发酵法生产赤藓糖醇的代谢路径及改造策略，为增强解脂耶氏酵母生产赤藓糖醇的研究工作提供一定的研究思路。
2024,40(3):687-704, DOI: 10.13345/j.cjb.230444
摘要：
蜘蛛丝是已知复合性能最强的天然纤维，兼具极高的抗拉伸强度与韧性，有着“生物钢”之美誉，且具有优良的生物相容性和形状记忆性能，在生物医药、组织工程等多个领域有着巨大的应用潜力。蜘蛛丝由一类富有结构多样性的高分子蛛丝蛋白所组成，天然蛛丝蛋白基因GC含量高、重复核心区氨基酸序列高度重复、特定氨基酸含量高以及分子量大等特点给其异源表达带来了较大的困难。本文重点阐述了蛛丝蛋白重复单元中重复核心区特征基序与其结构、纺丝性能和异源表达之间的相关性。对重组蛛丝蛋白的序列进行优化设计，结合异源表达策略，极大地促进了多功能蛛丝蛋白生物合成的发展。本综述可为重组蛛丝蛋白的理性设计与高效合成提供思路。
蜘蛛丝是已知复合性能最强的天然纤维，兼具极高的抗拉伸强度与韧性，有着“生物钢”之美誉，且具有优良的生物相容性和形状记忆性能，在生物医药、组织工程等多个领域有着巨大的应用潜力。蜘蛛丝由一类富有结构多样性的高分子蛛丝蛋白所组成，天然蛛丝蛋白基因GC含量高、重复核心区氨基酸序列高度重复、特定氨基酸含量高以及分子量大等特点给其异源表达带来了较大的困难。本文重点阐述了蛛丝蛋白重复单元中重复核心区特征基序与其结构、纺丝性能和异源表达之间的相关性。对重组蛛丝蛋白的序列进行优化设计，结合异源表达策略，极大地促进了多功能蛛丝蛋白生物合成的发展。本综述可为重组蛛丝蛋白的理性设计与高效合成提供思路。
2024,40(3):705-721, DOI: 10.13345/j.cjb.230309
摘要：
纤细裸藻(Euglena gracilis)是一类介于动物和植物之间的单细胞真核生物，在自然界中分布广泛。纤细裸藻兼具动植物细胞的特征，可进行光合自养、混养和异养培养，细胞内含有丰富的营养物质。近年来随着对纤细裸藻生物特性和胞内组分的深入研究，发现其在医药、食品以及饲料方面具有重要的应用价值，在提高免疫力、抗炎以及降低尿酸等方面的功效非常值得开发，特别是纤细裸藻特有的裸藻多糖等在生物医药领域具有广阔的应用前景。纤细裸藻作为食品原料、食品添加剂、饲料添加剂以及化妆品原料在国内外已经获得相关机构的认证，国外尤其是日本已经开发出系列产品。然而，国内对纤细裸藻的研究及开发还处于起步阶段，发展空间巨大，且目前关于纤细裸藻培养与功能研究及潜在的应用的综述报道较少。本文系统地介绍了纤细裸藻培养和生产的国内外研究现状，以及纤细裸藻粉与裸藻多糖活性功能的国内外研究结果，并对纤细裸藻应用开发存在的问题以及未来可能的发展方向进行了展望，为进一步建立和优化大规模且高效异养培养工艺、开发具有特定功能的纤细裸藻相关产品等提供科学依据。
纤细裸藻(Euglena gracilis)是一类介于动物和植物之间的单细胞真核生物，在自然界中分布广泛。纤细裸藻兼具动植物细胞的特征，可进行光合自养、混养和异养培养，细胞内含有丰富的营养物质。近年来随着对纤细裸藻生物特性和胞内组分的深入研究，发现其在医药、食品以及饲料方面具有重要的应用价值，在提高免疫力、抗炎以及降低尿酸等方面的功效非常值得开发，特别是纤细裸藻特有的裸藻多糖等在生物医药领域具有广阔的应用前景。纤细裸藻作为食品原料、食品添加剂、饲料添加剂以及化妆品原料在国内外已经获得相关机构的认证，国外尤其是日本已经开发出系列产品。然而，国内对纤细裸藻的研究及开发还处于起步阶段，发展空间巨大，且目前关于纤细裸藻培养与功能研究及潜在的应用的综述报道较少。本文系统地介绍了纤细裸藻培养和生产的国内外研究现状，以及纤细裸藻粉与裸藻多糖活性功能的国内外研究结果，并对纤细裸藻应用开发存在的问题以及未来可能的发展方向进行了展望，为进一步建立和优化大规模且高效异养培养工艺、开发具有特定功能的纤细裸藻相关产品等提供科学依据。
2024,40(3):722-738, DOI: 10.13345/j.cjb.230483
摘要：
合成微生物群落是由多种遗传背景清晰的微生物构成的人工系统，具有复杂度低、可控性高、稳定性强等优势，适用于工业生产、人类健康和环境修复等领域。本文在综述合成微生物群落的设计原理和构建方法基础上，特别聚焦其在聚羟基脂肪酸酯(polyhydroxyalkanoate, PHA)生物合成中的应用。作为合成生态学的核心内容、合成生物学的新兴前沿，构建高效、稳定、可控的合成微生物群落需要制定相应策略来调控微生物相互作用、空间结构组装、鲁棒性维持和生物防护。近年来，合成微生物群落已应用于生产药物、生物燃料、生物材料等高价值化学品，其中PHA作为传统塑料的理想替代品受到密切关注。提升并扩大PHA合成菌株的碳源利用能力和范围，降低PHA生产成本，成为合成微生物群落应用于PHA生物合成的研究重点。
合成微生物群落是由多种遗传背景清晰的微生物构成的人工系统，具有复杂度低、可控性高、稳定性强等优势，适用于工业生产、人类健康和环境修复等领域。本文在综述合成微生物群落的设计原理和构建方法基础上，特别聚焦其在聚羟基脂肪酸酯(polyhydroxyalkanoate, PHA)生物合成中的应用。作为合成生态学的核心内容、合成生物学的新兴前沿，构建高效、稳定、可控的合成微生物群落需要制定相应策略来调控微生物相互作用、空间结构组装、鲁棒性维持和生物防护。近年来，合成微生物群落已应用于生产药物、生物燃料、生物材料等高价值化学品，其中PHA作为传统塑料的理想替代品受到密切关注。提升并扩大PHA合成菌株的碳源利用能力和范围，降低PHA生产成本，成为合成微生物群落应用于PHA生物合成的研究重点。
2024,40(3):739-757, DOI: 10.13345/j.cjb.230431
摘要：
日益增长的人类活动和工业生产带来的石油污染已成为严重的环境问题。微生物修复技术绿色环保，在石油污染修复中备受关注。分子生物学技术的应用使微生物修复技术发生了迅猛变革，并为高效降解菌剂的开发提供了资源，但目前还存在物种注释结果不够全面和精确、检测灵敏度有限等缺点。其他微生物修复技术在提高石油污染物的降解效率以及减少其对环境的危害等方面也具有相当大的潜力，特别是生物表面活性剂和生物刺激剂，修复周期较短，修复成本相对较低，在未来可以大规模应用。另外，分子生物学与其他微生物修复技术的结合成为降解石油污染物的有效工具。本文总结了分子生物学手段在石油污染环境中的应用，梳理了近年来微生物修复石油污染方法的研究进展，讨论了现有微生物修复技术的修复效果，并对未来微生物修复技术的发展方向进行了展望。
日益增长的人类活动和工业生产带来的石油污染已成为严重的环境问题。微生物修复技术绿色环保，在石油污染修复中备受关注。分子生物学技术的应用使微生物修复技术发生了迅猛变革，并为高效降解菌剂的开发提供了资源，但目前还存在物种注释结果不够全面和精确、检测灵敏度有限等缺点。其他微生物修复技术在提高石油污染物的降解效率以及减少其对环境的危害等方面也具有相当大的潜力，特别是生物表面活性剂和生物刺激剂，修复周期较短，修复成本相对较低，在未来可以大规模应用。另外，分子生物学与其他微生物修复技术的结合成为降解石油污染物的有效工具。本文总结了分子生物学手段在石油污染环境中的应用，梳理了近年来微生物修复石油污染方法的研究进展，讨论了现有微生物修复技术的修复效果，并对未来微生物修复技术的发展方向进行了展望。
2024,40(3):758-772, DOI: 10.13345/j.cjb.230320
摘要：
随着合成生物学技术的迅猛发展，很多合成生物学技术成果在多个应用领域已商业化且具有广阔市场前景。合成生物学技术制造产品(简称合成生物学产品)的商业化给人类带来了福祉，但也产生了潜在的安全风险。目前对合成生物学产品商业化(commercialization of synthetic biology products, CSBP)的风险大多采用生物技术或转基因生物相关法律规范进行监管，但是由于合成生物学具有复杂性和不确定性的特点，这些法律规范不能全面监管合成生物学产品商业化的安全风险，因此制定专门监管合成生物学产品商业化安全风险的管理办法具有重要意义。本文总结了合成生物学产品在食品、医疗、农业、环境、能源和材料领域商业化现状，分析了合成生物学产品商业化存在的安全风险，梳理了欧美国家和我国对合成生物学产品商业化安全风险监管现状，并进一步提出了针对合成生物学产品商业化安全监管办法的建议，包括入市前产品分类审批和分类标识及市场主体准入严格筛选审批、入市后加强安全监管及应急处理和事故责任追究的全过程监管办法，为合成生物学产品商业化的安全提供支撑，并促进合成生物学行业健康长远发展。
随着合成生物学技术的迅猛发展，很多合成生物学技术成果在多个应用领域已商业化且具有广阔市场前景。合成生物学技术制造产品(简称合成生物学产品)的商业化给人类带来了福祉，但也产生了潜在的安全风险。目前对合成生物学产品商业化(commercialization of synthetic biology products, CSBP)的风险大多采用生物技术或转基因生物相关法律规范进行监管，但是由于合成生物学具有复杂性和不确定性的特点，这些法律规范不能全面监管合成生物学产品商业化的安全风险，因此制定专门监管合成生物学产品商业化安全风险的管理办法具有重要意义。本文总结了合成生物学产品在食品、医疗、农业、环境、能源和材料领域商业化现状，分析了合成生物学产品商业化存在的安全风险，梳理了欧美国家和我国对合成生物学产品商业化安全风险监管现状，并进一步提出了针对合成生物学产品商业化安全监管办法的建议，包括入市前产品分类审批和分类标识及市场主体准入严格筛选审批、入市后加强安全监管及应急处理和事故责任追究的全过程监管办法，为合成生物学产品商业化的安全提供支撑，并促进合成生物学行业健康长远发展。
2024,40(3):773-785, DOI: 10.13345/j.cjb.230358
摘要：
聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate, PET)的不规范使用和处置造成了严重的生态污染。酶法降解是一种环境友好的解决PET污染的方法。对苯二甲酸单(2-羟乙基)酯[mono(2-hydroxyethyl) terephthalate, MHET]是PET降解过程中的具有竞争性抑制效果的中间产物，可由MHET降解酶催化水解。本研究采用生物信息学方法，结合序列和结构信息，发现了一种MHET水解酶，BurkMHETase。酶学性质研究表明该酶的最适pH和最适温度分别为7.5和40 ℃，在pH 7.5-10.0、30-45 ℃条件下相对稳定；以MHET为底物测定动力学参数kcat为(24.2±0.5) s–1，Km为(1.8±0.2) μmol/L，具有与目前最高效的IsMHETase相似的kcat值和更高的底物亲和力。BurkMHETase与PET降解酶IsPETase联用能够改善PET薄膜的降解效果。结构分析和突变实验表明，BurkMHETase可能已经进化出特定的结构特征来催化MHET的水解。对于MHET降解酶，在495位为芳香族氨基酸以及活性部位或远端氨基酸间的协同相互作用对于MHET水解活性似乎是必需的。因此，BurkMHETase有潜力应用于PET双酶降解系统，而所使用的生物信息学方法可以用来高效挖掘新的MHET降解酶。
聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate, PET)的不规范使用和处置造成了严重的生态污染。酶法降解是一种环境友好的解决PET污染的方法。对苯二甲酸单(2-羟乙基)酯[mono(2-hydroxyethyl) terephthalate, MHET]是PET降解过程中的具有竞争性抑制效果的中间产物，可由MHET降解酶催化水解。本研究采用生物信息学方法，结合序列和结构信息，发现了一种MHET水解酶，BurkMHETase。酶学性质研究表明该酶的最适pH和最适温度分别为7.5和40 ℃，在pH 7.5-10.0、30-45 ℃条件下相对稳定；以MHET为底物测定动力学参数kcat为(24.2±0.5) s–1，Km为(1.8±0.2) μmol/L，具有与目前最高效的IsMHETase相似的kcat值和更高的底物亲和力。BurkMHETase与PET降解酶IsPETase联用能够改善PET薄膜的降解效果。结构分析和突变实验表明，BurkMHETase可能已经进化出特定的结构特征来催化MHET的水解。对于MHET降解酶，在495位为芳香族氨基酸以及活性部位或远端氨基酸间的协同相互作用对于MHET水解活性似乎是必需的。因此，BurkMHETase有潜力应用于PET双酶降解系统，而所使用的生物信息学方法可以用来高效挖掘新的MHET降解酶。
2024,40(3):786-798, DOI: 10.13345/j.cjb.230413
摘要：
鼠李糖脂(rhamnolipids, RLs)被认为是最具有应用潜力的生物表面活性剂之一。由于其单鼠李糖脂与双鼠李糖脂的比例对其性能有着重要的影响，因此构建鼠李糖脂组分可调控的生产菌更有利于其在不同的场景中应用。本研究通过敲除铜绿假单胞菌PAO1中编码鼠李糖基转移酶的基因(rhlC)，获得只产单鼠李糖脂的菌株；然后通过将受阿拉伯糖诱导表达的PBAD-rhlC基因以整合到染色体上的方式或在质粒上表达的方式进行回补，得到两种类型的回补菌株。结果表明，随着阿拉伯糖诱导浓度的增加，回补菌株合成的鼠李糖脂中单鼠李糖脂所占的比例逐渐降低，表面张力逐渐升高、临界胶束浓度(critical micelle concentration, CMC)值逐渐升高和乳化能力逐渐减弱。未诱导的回补菌株可以产生少量的双鼠李糖脂，合成的鼠李糖脂的表面性能更优，而0.10%阿拉伯糖诱导的鼠李糖脂表现出更好的抑菌效果。
鼠李糖脂(rhamnolipids, RLs)被认为是最具有应用潜力的生物表面活性剂之一。由于其单鼠李糖脂与双鼠李糖脂的比例对其性能有着重要的影响，因此构建鼠李糖脂组分可调控的生产菌更有利于其在不同的场景中应用。本研究通过敲除铜绿假单胞菌PAO1中编码鼠李糖基转移酶的基因(rhlC)，获得只产单鼠李糖脂的菌株；然后通过将受阿拉伯糖诱导表达的PBAD-rhlC基因以整合到染色体上的方式或在质粒上表达的方式进行回补，得到两种类型的回补菌株。结果表明，随着阿拉伯糖诱导浓度的增加，回补菌株合成的鼠李糖脂中单鼠李糖脂所占的比例逐渐降低，表面张力逐渐升高、临界胶束浓度(critical micelle concentration, CMC)值逐渐升高和乳化能力逐渐减弱。未诱导的回补菌株可以产生少量的双鼠李糖脂，合成的鼠李糖脂的表面性能更优，而0.10%阿拉伯糖诱导的鼠李糖脂表现出更好的抑菌效果。
2024,40(3):799-811, DOI: 10.13345/j.cjb.230484
摘要：
假尿苷是非编码RNA中含量最多的修饰核苷，在生物和医药领域用途广泛。现有的假尿苷制备方法普遍存在步骤繁琐、生产效率低、生产成本高等缺点。本研究在大肠杆菌中设计了新颖的酶级联反应路线，并实现了全细胞催化尿苷制备假尿苷。首先，质粒过表达内源的假尿苷-5-磷酸糖苷酶、核糖激酶和核糖核苷水解酶，构建出尿苷到假尿苷的代谢途径，实现了假尿苷的积累；然后，筛选内源的高活性核糖核苷水解酶，促进了尿苷的水解，为假尿苷的合成提供了更多前体；接着，对底物与产物的转运途径进行改造，提升假尿苷产量的同时避免了副产物尿苷的积累。最终获得的重组菌株Ψ-7在24 h内可以全细胞催化30 g/L尿苷产生27.24 g/L假尿苷，转化率为90.8%，生产效率为1.135 g/(L·h)，假尿苷产量和生产效率为现有酶催化法报道的最高值。
假尿苷是非编码RNA中含量最多的修饰核苷，在生物和医药领域用途广泛。现有的假尿苷制备方法普遍存在步骤繁琐、生产效率低、生产成本高等缺点。本研究在大肠杆菌中设计了新颖的酶级联反应路线，并实现了全细胞催化尿苷制备假尿苷。首先，质粒过表达内源的假尿苷-5-磷酸糖苷酶、核糖激酶和核糖核苷水解酶，构建出尿苷到假尿苷的代谢途径，实现了假尿苷的积累；然后，筛选内源的高活性核糖核苷水解酶，促进了尿苷的水解，为假尿苷的合成提供了更多前体；接着，对底物与产物的转运途径进行改造，提升假尿苷产量的同时避免了副产物尿苷的积累。最终获得的重组菌株Ψ-7在24 h内可以全细胞催化30 g/L尿苷产生27.24 g/L假尿苷，转化率为90.8%，生产效率为1.135 g/(L·h)，假尿苷产量和生产效率为现有酶催化法报道的最高值。
2024,40(3):812-820, DOI: 10.13345/j.cjb.230540
摘要：
Taq DNA聚合酶发现自水生热栖菌(Thermus aquaticus)，是一种同时具有逆转录酶活性以及DNA聚合酶活性的工具酶。Colicin E (简称CE)蛋白质是一类以维生素受体BtuB为跨膜受体的大肠杆菌素，其中CE2、CE7、CE8和CE9是非特异性的DNase型大肠杆菌素。Taq DNA聚合酶由5′→3′核酸外切酶结构域、3′→5′核酸外切酶结构域以及聚合酶结构域组成。缺失5′→3′核酸外切酶结构域的Taq DNA聚合酶(ΔTaq)具有更高的产量，但是其进行性很低，无法扩增长片段。为了提高ΔTaq的进行性，本研究融合dCE和ΔTaq，发现dCE-ΔTaq的进行性相比于Taq DNA聚合酶和dCE-Taq显著提升，并且其逆转录酶活性也比ΔTaq更高。dCE8-ΔTaq的提升最明显，不仅能够1 min内扩增8 kb的DNA片段，并且产量高于其他突变体。综上所述，本研究通过将ΔTaq DNA聚合酶和dCE进行融合，提升了Taq DNA聚合酶的PCR效率和逆转录活性，为改造Taq DNA聚合酶提供了新的方法，有望开发出性质更好的Taq DNA聚合酶。
Taq DNA聚合酶发现自水生热栖菌(Thermus aquaticus)，是一种同时具有逆转录酶活性以及DNA聚合酶活性的工具酶。Colicin E (简称CE)蛋白质是一类以维生素受体BtuB为跨膜受体的大肠杆菌素，其中CE2、CE7、CE8和CE9是非特异性的DNase型大肠杆菌素。Taq DNA聚合酶由5′→3′核酸外切酶结构域、3′→5′核酸外切酶结构域以及聚合酶结构域组成。缺失5′→3′核酸外切酶结构域的Taq DNA聚合酶(ΔTaq)具有更高的产量，但是其进行性很低，无法扩增长片段。为了提高ΔTaq的进行性，本研究融合dCE和ΔTaq，发现dCE-ΔTaq的进行性相比于Taq DNA聚合酶和dCE-Taq显著提升，并且其逆转录酶活性也比ΔTaq更高。dCE8-ΔTaq的提升最明显，不仅能够1 min内扩增8 kb的DNA片段，并且产量高于其他突变体。综上所述，本研究通过将ΔTaq DNA聚合酶和dCE进行融合，提升了Taq DNA聚合酶的PCR效率和逆转录活性，为改造Taq DNA聚合酶提供了新的方法，有望开发出性质更好的Taq DNA聚合酶。
2024,40(3):821-833, DOI: 10.13345/j.cjb.230478
摘要：
(S)-1-(2-氟苯基)乙胺是药物合成中重要的手性砌块，ω-转氨酶被认为是一种催化制备手性胺的绿色、高效催化剂。本研究通过基因挖掘手段从NCBI数据库获得来源于氧化亚铁假古布尔班克氏菌(Pseudogulbenkiania ferrooxidans)的新型ω-转氨酶(PfTA)，对其进行半理性设计，得到一株酶活性提高的突变株Y168R/R416Q，其可高选择性催化2-氟苯乙酮合成(S)-1-(2-氟苯基)乙胺，反应10 h后产率达83.58%，对映体过量值(enantiomeric excess, ee)大于99%。与野生型(wild type, WT)相比，突变株Y168R/R416Q的比酶活提高了11.65倍，达到47.04 U/mg，催化效率kcat/Km提高20.9倍。分子对接和结构模拟分析表明，突变后酶的活性口袋拓宽，底物2-氟苯乙酮进入酶活性中心的空间位阻减小，从而有效提高了突变体的催化效率。
(S)-1-(2-氟苯基)乙胺是药物合成中重要的手性砌块，ω-转氨酶被认为是一种催化制备手性胺的绿色、高效催化剂。本研究通过基因挖掘手段从NCBI数据库获得来源于氧化亚铁假古布尔班克氏菌(Pseudogulbenkiania ferrooxidans)的新型ω-转氨酶(PfTA)，对其进行半理性设计，得到一株酶活性提高的突变株Y168R/R416Q，其可高选择性催化2-氟苯乙酮合成(S)-1-(2-氟苯基)乙胺，反应10 h后产率达83.58%，对映体过量值(enantiomeric excess, ee)大于99%。与野生型(wild type, WT)相比，突变株Y168R/R416Q的比酶活提高了11.65倍，达到47.04 U/mg，催化效率kcat/Km提高20.9倍。分子对接和结构模拟分析表明，突变后酶的活性口袋拓宽，底物2-氟苯乙酮进入酶活性中心的空间位阻减小，从而有效提高了突变体的催化效率。
2024,40(3):834-846, DOI: 10.13345/j.cjb.230512
摘要：
信号肽是影响毕赤酵母异源蛋白分泌效率的关键因素之一。目前最常使用的信号肽是来自酿酒酵母的α交配因子(α-mating factor, MFα)的信号肽，利用这个外源信号肽已经成功分泌表达了多种异源蛋白。然而，MFα可能不适用于所有外源蛋白的分泌表达。毕赤酵母分泌蛋白中具有许多典型的信号肽序列，这些内源信号肽可以提供除MFα信号肽之外更为广泛的信号肽选择。因此，有必要分析预测所有内源信号肽引导外源蛋白分泌效果。本研究利用SignalP、TMHMM、Phobius、WoLF PSORT和NetGPI等生物信息工具对毕赤酵母GS115 (ATCC 20864)的全蛋白组进行内源蛋白信号肽及分泌特征的预测，得到了信号肽分布、长度、氨基酸比例和保守性等规律，同时筛选得到69个分泌蛋白及其信号肽，并通过分泌蛋白组验证给出了10条可能用于外源蛋白表达的内源性信号肽。本研究获得的内源性信号肽或许为毕赤酵母表达外源蛋白提供了新的有力工具。
信号肽是影响毕赤酵母异源蛋白分泌效率的关键因素之一。目前最常使用的信号肽是来自酿酒酵母的α交配因子(α-mating factor, MFα)的信号肽，利用这个外源信号肽已经成功分泌表达了多种异源蛋白。然而，MFα可能不适用于所有外源蛋白的分泌表达。毕赤酵母分泌蛋白中具有许多典型的信号肽序列，这些内源信号肽可以提供除MFα信号肽之外更为广泛的信号肽选择。因此，有必要分析预测所有内源信号肽引导外源蛋白分泌效果。本研究利用SignalP、TMHMM、Phobius、WoLF PSORT和NetGPI等生物信息工具对毕赤酵母GS115 (ATCC 20864)的全蛋白组进行内源蛋白信号肽及分泌特征的预测，得到了信号肽分布、长度、氨基酸比例和保守性等规律，同时筛选得到69个分泌蛋白及其信号肽，并通过分泌蛋白组验证给出了10条可能用于外源蛋白表达的内源性信号肽。本研究获得的内源性信号肽或许为毕赤酵母表达外源蛋白提供了新的有力工具。
2024,40(3):847-857, DOI: 10.13345/j.cjb.230348
摘要：
红没药烯(bisabolene)是植物精油中普遍存在的活性成分，广泛应用于化工、医药、保健等领域。本研究通过对酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)工程菌中甘油代谢途径进行改造，从而获得高产红没药烯的酵母工程菌株。以利用GAL启动子加强甲羟戊酸途径的酿酒酵母工程菌YS036作为出发菌株，通过高表达来自嗜鞣管囊酵母(Pachysolen tannophilus)的甘油转运通道基因PtFPS2和来自耐热甲基化酵母(Ogataea parapolymorpha)的甘油脱氢酶基因Opgdh，有效增强酵母对甘油的利用；另一方面，为减弱葡萄糖阻遏作用，敲除葡萄糖抑制转录因子编码基因MIG1。结果表明，MIG1敲除菌的蔗糖和甘油共利用能力得到进一步增强，重组菌株的GAL启动子转录水平增加。在摇瓶发酵中的红没药烯的最高产量比出发菌株提高82.2%，达到866.7 mg/L。本研究通过对酵母工程菌碳源代谢进行改造，提高了红没药烯的产量，并为提高工程酵母合成其他萜类化合物产量提供了一种有效的策略。
红没药烯(bisabolene)是植物精油中普遍存在的活性成分，广泛应用于化工、医药、保健等领域。本研究通过对酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)工程菌中甘油代谢途径进行改造，从而获得高产红没药烯的酵母工程菌株。以利用GAL启动子加强甲羟戊酸途径的酿酒酵母工程菌YS036作为出发菌株，通过高表达来自嗜鞣管囊酵母(Pachysolen tannophilus)的甘油转运通道基因PtFPS2和来自耐热甲基化酵母(Ogataea parapolymorpha)的甘油脱氢酶基因Opgdh，有效增强酵母对甘油的利用；另一方面，为减弱葡萄糖阻遏作用，敲除葡萄糖抑制转录因子编码基因MIG1。结果表明，MIG1敲除菌的蔗糖和甘油共利用能力得到进一步增强，重组菌株的GAL启动子转录水平增加。在摇瓶发酵中的红没药烯的最高产量比出发菌株提高82.2%，达到866.7 mg/L。本研究通过对酵母工程菌碳源代谢进行改造，提高了红没药烯的产量，并为提高工程酵母合成其他萜类化合物产量提供了一种有效的策略。
2024,40(3):858-876, DOI: 10.13345/j.cjb.230382
摘要：
规律成簇的间隔短回文重复序列/CRISPR相关蛋白9 (clustered regularly interspaced palindromic repeats/CRISPR-associated protein 9, CRISPR/Cas9)是新一代基因编辑技术，该技术依靠单向导RNA识别特定基因位点，并引导Cas9核酸酶对特定位点进行编辑。然而，该技术存在脱靶效应限制了其发展。近年来，运用深度学习辅助CRISPR/Cas9脱靶预测研究是一个新兴的思路，有助于研究者实现更高效安全的基因编辑和基因治疗。而现有的深度学习模型对脱靶预测的准确性仍有提高空间。为此，本文基于多尺度卷积神经网络提出CnnCRISPR模型预测CRISPR/Cas9的脱靶情况。首先，将向导RNA和DNA序列分别进行独热编码，再将两个二值矩阵按位进行或运算。其次，将编码后的序列输入基于Inception模块的网络进行训练和验证分析。最后，输出向导RNA和DNA序列对的脱靶情况。在公开数据集上的实验结果表明，CnnCRISPR模型的性能优于现有的深度学习脱靶预测模型，为脱靶问题的研究提供了有效且可行的方法。
规律成簇的间隔短回文重复序列/CRISPR相关蛋白9 (clustered regularly interspaced palindromic repeats/CRISPR-associated protein 9, CRISPR/Cas9)是新一代基因编辑技术，该技术依靠单向导RNA识别特定基因位点，并引导Cas9核酸酶对特定位点进行编辑。然而，该技术存在脱靶效应限制了其发展。近年来，运用深度学习辅助CRISPR/Cas9脱靶预测研究是一个新兴的思路，有助于研究者实现更高效安全的基因编辑和基因治疗。而现有的深度学习模型对脱靶预测的准确性仍有提高空间。为此，本文基于多尺度卷积神经网络提出CnnCRISPR模型预测CRISPR/Cas9的脱靶情况。首先，将向导RNA和DNA序列分别进行独热编码，再将两个二值矩阵按位进行或运算。其次，将编码后的序列输入基于Inception模块的网络进行训练和验证分析。最后，输出向导RNA和DNA序列对的脱靶情况。在公开数据集上的实验结果表明，CnnCRISPR模型的性能优于现有的深度学习脱靶预测模型，为脱靶问题的研究提供了有效且可行的方法。
2024,40(3):877-894, DOI: 10.13345/j.cjb.230340
摘要：
大曲是白酒酿造中的糖化发酵剂和生香剂，其成熟过程是获得高品质大曲的重要步骤。前期研究探索了大曲成熟前后的微生物群落组成和多样性，但对微生物群落功能的变化缺乏深入研究。本文在分析中温大曲成熟前后酶活和挥发性化合物的基础上，采用宏基因组学解析微生物群落组成和潜在功能的差异，并探索酶活和重要挥发性化合物变化的微生物基础。结果显示，大曲成熟后，水分含量(P≤0.05)、淀粉含量、液化力、糖化力(P≤0.05)和发酵力降低，而酸度和酯化力(P≤0.05)升高；同时，其挥发性化合物组成变化显著(P=0.001)，芳香醇类和芳香酯类物质含量显著降低，吡嗪类、酮类和高级脂肪醇类物质含量显著升高。成熟大曲中毛霉菌目(Mucorales，34.8%−23.0%)和散囊菌目(Eurotiales，34.3%−20.1%)等真菌相对丰度降低，功能分析表明这降低了α-淀粉酶、α-葡萄糖苷酶、乙醇脱氢酶和乙醇脱氢酶(NADP+)的基因丰度(P>0.05)，导致大曲液化力(P>0.05)、糖化力(P≤0.05)、发酵力(P>0.05)和苯乙醇等芳香醇类物质含量降低(P≤0.05)。此外，酵母菌目(Saccharomycetales，2.9%−16.6%)、乳杆菌目(Lactobacillales，14.9%−23.6%)和芽孢杆菌目(Bacillales，0.8%−3.8%)等微生物的相对丰度升高，使得乙酰基转移酶、羧酸酯酶、乙酰乳酸脱羧酶、R-乙偶姻脱氢酶和S-乙偶姻脱氢酶的基因丰度显著升高(P≤0.05)，进而显著提高了大曲的酯化力和吡嗪类物质含量(P≤0.05)。本文在基因水平解析了大曲成熟前后酶活和重要挥发性化合物变化的微生物基础，可为理性调控大曲生产提供理论支撑。
大曲是白酒酿造中的糖化发酵剂和生香剂，其成熟过程是获得高品质大曲的重要步骤。前期研究探索了大曲成熟前后的微生物群落组成和多样性，但对微生物群落功能的变化缺乏深入研究。本文在分析中温大曲成熟前后酶活和挥发性化合物的基础上，采用宏基因组学解析微生物群落组成和潜在功能的差异，并探索酶活和重要挥发性化合物变化的微生物基础。结果显示，大曲成熟后，水分含量(P≤0.05)、淀粉含量、液化力、糖化力(P≤0.05)和发酵力降低，而酸度和酯化力(P≤0.05)升高；同时，其挥发性化合物组成变化显著(P=0.001)，芳香醇类和芳香酯类物质含量显著降低，吡嗪类、酮类和高级脂肪醇类物质含量显著升高。成熟大曲中毛霉菌目(Mucorales，34.8%−23.0%)和散囊菌目(Eurotiales，34.3%−20.1%)等真菌相对丰度降低，功能分析表明这降低了α-淀粉酶、α-葡萄糖苷酶、乙醇脱氢酶和乙醇脱氢酶(NADP+)的基因丰度(P>0.05)，导致大曲液化力(P>0.05)、糖化力(P≤0.05)、发酵力(P>0.05)和苯乙醇等芳香醇类物质含量降低(P≤0.05)。此外，酵母菌目(Saccharomycetales，2.9%−16.6%)、乳杆菌目(Lactobacillales，14.9%−23.6%)和芽孢杆菌目(Bacillales，0.8%−3.8%)等微生物的相对丰度升高，使得乙酰基转移酶、羧酸酯酶、乙酰乳酸脱羧酶、R-乙偶姻脱氢酶和S-乙偶姻脱氢酶的基因丰度显著升高(P≤0.05)，进而显著提高了大曲的酯化力和吡嗪类物质含量(P≤0.05)。本文在基因水平解析了大曲成熟前后酶活和重要挥发性化合物变化的微生物基础，可为理性调控大曲生产提供理论支撑。
2024,40(3):895-907, DOI: 10.13345/j.cjb.230388
摘要：
L-甲硫氨酸作为唯一含有硫元素的必需氨基酸，在生物体内具有非常重要的生理和生化功能，而微生物发酵法合成L-甲硫氨酸因其发酵水平较低仍未达到工业化生产要求。本文在实验室前期构建的L-甲硫氨酸高产菌株大肠杆菌(Escherichia coli) W3110ΔIJAHFEBC trc-fliY trc-malY/PAM glyA-22 metF的基础上系统优化了其发酵过程，在优化初始葡萄糖浓度的基础上，比较了DO-Stat、pH-Stat、控残糖浓度和恒速补料等不同补料工艺对L-甲硫氨酸发酵生产的影响，发现葡萄糖的控制对发酵过程有较大影响。在上述研究的基础上，进一步开发了最优的分批补料发酵工艺，使L-甲硫氨酸发酵产量提高到31.71 g/L，发酵时间缩短为68 h，是目前报道的最高产量。同时，建立了最优分批补料工艺下的发酵动力学模型，较好地拟合了L-甲硫氨酸发酵生产过程，为L-甲硫氨酸的发酵法生产提供了一定的数据参考。
L-甲硫氨酸作为唯一含有硫元素的必需氨基酸，在生物体内具有非常重要的生理和生化功能，而微生物发酵法合成L-甲硫氨酸因其发酵水平较低仍未达到工业化生产要求。本文在实验室前期构建的L-甲硫氨酸高产菌株大肠杆菌(Escherichia coli) W3110ΔIJAHFEBC trc-fliY trc-malY/PAM glyA-22 metF的基础上系统优化了其发酵过程，在优化初始葡萄糖浓度的基础上，比较了DO-Stat、pH-Stat、控残糖浓度和恒速补料等不同补料工艺对L-甲硫氨酸发酵生产的影响，发现葡萄糖的控制对发酵过程有较大影响。在上述研究的基础上，进一步开发了最优的分批补料发酵工艺，使L-甲硫氨酸发酵产量提高到31.71 g/L，发酵时间缩短为68 h，是目前报道的最高产量。同时，建立了最优分批补料工艺下的发酵动力学模型，较好地拟合了L-甲硫氨酸发酵生产过程，为L-甲硫氨酸的发酵法生产提供了一定的数据参考。
2024,40(3):908-920, DOI: 10.13345/j.cjb.230432
摘要：
利用工业微生物将木质纤维素转化为具有高附加值的化工原料，是实现碳中和及可持续生物经济的重要途径。经预处理的木质纤维素酶解液中往往含有糖、盐、酚/醛等多种物质，直接发酵需要微生物有较强的耐受性。本文通过考察克鲁斯假丝酵母(Candida krusei)对底物、盐、高温冲击的耐受性，进一步验证耐高渗假丝酵母直接利用海水中预处理的巨菌草(Pennisetum sinese grasses)酶解液进行发酵的可能性。结果表明，适应性驯化的克鲁斯假丝酵母可以耐受200 g/L的葡萄糖，具有耐受高渗的能力；用海水替代淡水、不灭菌发酵的甘油产量较淡水灭菌发酵提高了109%；发酵32 h时热冲击结合48 h时引入10 g/L亚硫酸钠，葡萄糖转化为甘油的产率为0.37 g/g，比对照组提升了225%；用海水中预处理的巨菌草酶解液发酵，葡萄糖生成甘油及乙醇的总转化率可达0.45 g/g。耐高渗克鲁斯假丝酵母对底物、盐、温度表现出较强的适应性，不仅能直接利用复杂的木质纤维素酶解液，还对其表现出较强的耐受性，为利用木质纤维素生产生物基化学品提供了候选菌株。
利用工业微生物将木质纤维素转化为具有高附加值的化工原料，是实现碳中和及可持续生物经济的重要途径。经预处理的木质纤维素酶解液中往往含有糖、盐、酚/醛等多种物质，直接发酵需要微生物有较强的耐受性。本文通过考察克鲁斯假丝酵母(Candida krusei)对底物、盐、高温冲击的耐受性，进一步验证耐高渗假丝酵母直接利用海水中预处理的巨菌草(Pennisetum sinese grasses)酶解液进行发酵的可能性。结果表明，适应性驯化的克鲁斯假丝酵母可以耐受200 g/L的葡萄糖，具有耐受高渗的能力；用海水替代淡水、不灭菌发酵的甘油产量较淡水灭菌发酵提高了109%；发酵32 h时热冲击结合48 h时引入10 g/L亚硫酸钠，葡萄糖转化为甘油的产率为0.37 g/g，比对照组提升了225%；用海水中预处理的巨菌草酶解液发酵，葡萄糖生成甘油及乙醇的总转化率可达0.45 g/g。耐高渗克鲁斯假丝酵母对底物、盐、温度表现出较强的适应性，不仅能直接利用复杂的木质纤维素酶解液，还对其表现出较强的耐受性，为利用木质纤维素生产生物基化学品提供了候选菌株。
2024,40(3):921-930, DOI: 10.13345/j.cjb.230475
摘要：
骆驼刺泛菌NX-11胞外多糖(Pantoea alhagi NX-11 exopolysaccharides, PAPS)是一种新型微生物源生物刺激素，可增强农作物对盐和干旱胁迫的抗性，且生物可降解，在农业提产增效领域具有巨大应用前景。但其高黏发酵特征体系造成的发酵过程传氧效率低下，严重制约产量提升和下游处理。本研究分析了Span 80、Span 20、Tween 80、Tween 20、甘油、橄榄油和大豆油等7种氧载体对发酵产量的影响。结果表明：添加0.5% (体积分数) Tween 20促进PAPS生产效果最佳。扩大培养中，在7.5 L生物反应器添加0.5% (体积分数) Tween 20后，PAPS产量达(16.85±0.50) g/L，比对照组提高了17.70%。此外，多糖流变学表征和多糖产品微观结构结果显示，氧载体处理组多糖的特征结构未发生改变但其黏度增加。本研究结果为进一步提高其他高分子产品的生物合成效率提供了一定的借鉴。
骆驼刺泛菌NX-11胞外多糖(Pantoea alhagi NX-11 exopolysaccharides, PAPS)是一种新型微生物源生物刺激素，可增强农作物对盐和干旱胁迫的抗性，且生物可降解，在农业提产增效领域具有巨大应用前景。但其高黏发酵特征体系造成的发酵过程传氧效率低下，严重制约产量提升和下游处理。本研究分析了Span 80、Span 20、Tween 80、Tween 20、甘油、橄榄油和大豆油等7种氧载体对发酵产量的影响。结果表明：添加0.5% (体积分数) Tween 20促进PAPS生产效果最佳。扩大培养中，在7.5 L生物反应器添加0.5% (体积分数) Tween 20后，PAPS产量达(16.85±0.50) g/L，比对照组提高了17.70%。此外，多糖流变学表征和多糖产品微观结构结果显示，氧载体处理组多糖的特征结构未发生改变但其黏度增加。本研究结果为进一步提高其他高分子产品的生物合成效率提供了一定的借鉴。
2024,40(3):931-942, DOI: 10.13345/j.cjb.230362
摘要：
目前生物工程专业人才培养中存在创新创业教育理念落后、创新创业教育方法单一、创新创业实践平台薄弱等困境，需要引入新的培养模式加以破解。浙江工业大学生物工程学院“三生-三链-三创”培养模式的探索与实践，对照新工科建设的人才培养目标，通过42年持续探索与实践，优化“生物·生命·生活”三生融合教育理念，丰富“知识链·科研链·产业链”三链联动教育方法，搭建“创意·创新·创业”三创科技实践平台，打造拔尖生物工程科技创新创业人才培养新平台、新范式，为生物工程专业人才培养模式改革提供了有益借鉴及启示。
目前生物工程专业人才培养中存在创新创业教育理念落后、创新创业教育方法单一、创新创业实践平台薄弱等困境，需要引入新的培养模式加以破解。浙江工业大学生物工程学院“三生-三链-三创”培养模式的探索与实践，对照新工科建设的人才培养目标，通过42年持续探索与实践，优化“生物·生命·生活”三生融合教育理念，丰富“知识链·科研链·产业链”三链联动教育方法，搭建“创意·创新·创业”三创科技实践平台，打造拔尖生物工程科技创新创业人才培养新平台、新范式，为生物工程专业人才培养模式改革提供了有益借鉴及启示。
2024,40(3):943-952, DOI: 10.13345/j.cjb.230433
摘要：
生物技术产业是我国战略性新兴产业，在整个国民经济中占有重要地位，创新型的高素质专业人才的培养意义重大。“酶工程”作为生物技术专业核心课程，教学质量的好坏直接影响学生质量及行业发展。本课程针对目前课程教学中存在的课程内容优化不足、过分依赖教材、教学方法单一等问题，以调整大纲、更新案例素材库、调动学生积极性为抓手，通过立体式教学-线上线下结合、互动式教学-翻转课堂、启发式教学-基于问题的学习(problem-based learning, PBL)教学模式、专题式教学-案例教学和完善考核机制等多种手段，激发学生的学习热情与创新能力，以培养厚基础、强实践的高素质专业人才。通过教学探索与实践，教学效果改善明显，学生的工程实践能力和创新能力得到了极大程度的提高。
生物技术产业是我国战略性新兴产业，在整个国民经济中占有重要地位，创新型的高素质专业人才的培养意义重大。“酶工程”作为生物技术专业核心课程，教学质量的好坏直接影响学生质量及行业发展。本课程针对目前课程教学中存在的课程内容优化不足、过分依赖教材、教学方法单一等问题，以调整大纲、更新案例素材库、调动学生积极性为抓手，通过立体式教学-线上线下结合、互动式教学-翻转课堂、启发式教学-基于问题的学习(problem-based learning, PBL)教学模式、专题式教学-案例教学和完善考核机制等多种手段，激发学生的学习热情与创新能力，以培养厚基础、强实践的高素质专业人才。通过教学探索与实践，教学效果改善明显，学生的工程实践能力和创新能力得到了极大程度的提高。
2024,40(3):953-961, DOI: 10.13345/j.cjb.230531
摘要：
本文详细阐述笔者教学团队经过3个轮次的教学实践和持续改进，逐步形成的“生物反应工程”翻转课堂教学特色，重点论述了翻转课堂主题内容的选择、实施过程、评价方法以及实施效果等内容。结合课程专业知识，选择行业和社会当下的热点话题作为翻转课堂的主题内容，学生以项目小组的形式自主开展资料搜集、分析讨论并汇报答辩。从讨论报告、答辩汇报、使用新工具和团队合作4个方面，客观评价学生综合素养的提升改变。通过分析3届生物工程专业学生的课程成绩分布与课程目标达成情况，“生物反应工程”翻转课堂的设计实施可以提升学生学习的主观能动性，提高课程成绩，帮助学生达成课程目标。因此，文中所述翻转课堂的设计与实施方法有望为应用型本科院校专业基础课程的教学改革提供基础，为培养适应新时代需求的理论知识扎实、创新分析思维强和团队协作能力佳的新型综合人才奠定基础。
本文详细阐述笔者教学团队经过3个轮次的教学实践和持续改进，逐步形成的“生物反应工程”翻转课堂教学特色，重点论述了翻转课堂主题内容的选择、实施过程、评价方法以及实施效果等内容。结合课程专业知识，选择行业和社会当下的热点话题作为翻转课堂的主题内容，学生以项目小组的形式自主开展资料搜集、分析讨论并汇报答辩。从讨论报告、答辩汇报、使用新工具和团队合作4个方面，客观评价学生综合素养的提升改变。通过分析3届生物工程专业学生的课程成绩分布与课程目标达成情况，“生物反应工程”翻转课堂的设计实施可以提升学生学习的主观能动性，提高课程成绩，帮助学生达成课程目标。因此，文中所述翻转课堂的设计与实施方法有望为应用型本科院校专业基础课程的教学改革提供基础，为培养适应新时代需求的理论知识扎实、创新分析思维强和团队协作能力佳的新型综合人才奠定基础。
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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：
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：
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。
2023,39(10):4275-4294, DOI: 10.13345/j.cjb.230297
摘要：
本研究旨在通过蛋白质工程手段获得结构均一性更好、活性更高、抗真菌能力更强的家蚕蛋白酶抑制剂BmSPI38的串联多聚体蛋白。利用原核表达技术获得BmSPI38串联多聚体蛋白，并通过蛋白酶抑制剂胶内活性染色、蛋白酶抑制实验和真菌生长抑制实验等探讨串联多聚体化对BmSPI38的结构均一性、抑制活性和抗真菌能力的影响。活性染色结果表明，基于多肽柔性接头的串联表达能够极大提高BmSPI38蛋白的结构均一性。蛋白酶抑制实验表明，基于接头的串联三聚体化和四聚体化能提高BmSPI38对微生物蛋白酶的抑制能力。孢子萌发实验表明，His6-SPI38L-tetramer对球孢白僵菌（Beauveria bassiana）分生孢子萌发的抑制能力显著强于His6-SPI38-monomer。真菌生长抑制实验显示，能够通过串联多聚体化来增强BmSPI38对酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）和白色念珠菌（Candida albicans）的抑制能力。本研究成功实现BmSPI38的串联多聚体在大肠杆菌中的异源活性表达，并证实可通过串联多聚体化来增强BmSPI38的结构均一性和抗真菌能力，不仅可为培育抗真菌转基因家蚕提供重要的理论依据和新策略，还将推动BmSPI38的外源生产及在医疗领域的应用。
本研究旨在通过蛋白质工程手段获得结构均一性更好、活性更高、抗真菌能力更强的家蚕蛋白酶抑制剂BmSPI38的串联多聚体蛋白。利用原核表达技术获得BmSPI38串联多聚体蛋白，并通过蛋白酶抑制剂胶内活性染色、蛋白酶抑制实验和真菌生长抑制实验等探讨串联多聚体化对BmSPI38的结构均一性、抑制活性和抗真菌能力的影响。活性染色结果表明，基于多肽柔性接头的串联表达能够极大提高BmSPI38蛋白的结构均一性。蛋白酶抑制实验表明，基于接头的串联三聚体化和四聚体化能提高BmSPI38对微生物蛋白酶的抑制能力。孢子萌发实验表明，His6-SPI38L-tetramer对球孢白僵菌（Beauveria bassiana）分生孢子萌发的抑制能力显著强于His6-SPI38-monomer。真菌生长抑制实验显示，能够通过串联多聚体化来增强BmSPI38对酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）和白色念珠菌（Candida albicans）的抑制能力。本研究成功实现BmSPI38的串联多聚体在大肠杆菌中的异源活性表达，并证实可通过串联多聚体化来增强BmSPI38的结构均一性和抗真菌能力，不仅可为培育抗真菌转基因家蚕提供重要的理论依据和新策略，还将推动BmSPI38的外源生产及在医疗领域的应用。
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：
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：
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：
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：
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：
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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- 2021工业微生物专刊-特邀主编 赵心清 邓禹
- 2020微生物组测序与分析专题-特邀主编 朱宝利
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- 2019环境生物技术专刊-特邀主编唐鸿志 周宁一
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- 2018细菌耐药专刊-特邀主编 朱宝利 胡永飞
- 2018酶工程专刊-特邀主编 金城
- 2017基因组编辑专刊-特邀编辑高彩霞 谷峰
- 2017生物被膜专刊-特邀编辑钱韦 马旅雁等
- 2017兽医生物技术专刊-特邀编辑仇华吉
- 2017合成生物学专刊-特邀编辑张先恩
- 2016生物基材料专刊-特邀编辑翁云宣
- 2015生物能源专刊-特邀编辑刘德华 李昌珠
- 2015工业生物过程技术前沿专刊-特邀编辑庄英萍
- 2015创刊30周年纪念刊
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- 2014蛋白质专刊-特邀编辑方福德 高友鹤
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- 2013合成生物学专刊-特邀编辑陈国强
- 2013生物能源专刊-特邀编辑刘德华
- 2012年酶工程专刊-特邀编辑金城
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- 2011年生物能源专刊-特邀编辑刘德华
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- 2008工业生物技术专刊
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