ISSN 1000-3061
CN 11-1998/Q

主管单位: 中国科学院                                       创刊时间:1985               

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

       编: 邓子新                                              出版日期:每月25

执行主编: 张先恩

 

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/PubMedScopusAJJSTCSA(NS)ICEMBASE  

 

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

 

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    2020,36(11):2241-2249, DOI: 10.13345/j.cjb.200162
    摘要:
    微小型生物反应器体积微小但在线分析检测和过程控制功能媲美台式装备。其核心支撑技术包括一次性材料及微加工技术、非接触式光学传感器、自动化以及实验设计 (DOE)、数据分析软件与过程控制的整合。由于体积微小、湍流程度和单位能耗较低,微小型反应器内的混合、传质、剪切特性与工业规模设备有一定的区别。现阶段微小型生物反应器主要用于菌株和细胞系筛选和工艺优化,在实现高通量工艺的同时确保了数据的丰度,对缩短研发周期和加速产品上市,尤其是在应对突发性传染性疾病方面有着重要的意义。未来,精准医疗概念的落实也依赖功能柔性化的微小型生物反应器系统。
    2020,36(11):2250-2259, DOI: 10.13345/j.cjb.200154
    摘要:
    氨基酸是一类在食品、医药及化工等领域具有广泛应用的重要化合物。谷氨酸棒杆菌Corynebacterium glutamicum是生物合成氨基酸最重要的微生物菌株,其年产各类氨基酸超过百万吨。谷氨酸棒杆菌高产氨基酸除具有强大的合成代谢能力外,高效的分泌转运能力也是不可忽略的分子基础。文中综述了近年来谷氨酸棒杆菌中氨基酸分泌转运蛋白及其代谢改造的研究进展,并展望了未来发展方向,为进一步改造提升其发酵生产氨基酸的能力提供了可资借鉴的资料。
    2020,36(11):2260-2276, DOI: 10.13345/j.cjb.200153
    摘要:
    溶解浆由高纯度纤维素组成,用于制造再生纤维素纤维、纤维素酯、纤维素醚等材料。溶解浆性能的好坏对后续产品的生产和加工性能有着很大的影响,其中α-纤维素含量、半纤维素含量、浆粕粘度、灰分、过渡金属离子含量、纤维的物理形态、纤维素分子量分布以及溶解浆的反应性能是其重要的性能指标。生物酶因其绿色、温和、高效的特点,在改善溶解浆性能方面有很好的应用前景,并进行了大量的研究。文中介绍了溶解浆的主要性能指标和改善溶解浆性能的生物酶,重点介绍了纤维素酶和木聚糖酶在改善溶解浆性能方面的应用和研究进展,指出了生物酶改善溶解浆性能目前存在的主要问题,提出了该领域的主要研究方向,并对生物酶处理改善溶解浆性能的技术进行了展望。
    2020,36(11):2277-2286, DOI: 10.13345/j.cjb.200125
    摘要:
    MYB转录因子作为最大的转录因子家族之一,参与植物的生长发育、胁迫反应、产物代谢等过程,在植物花的发育特别是花药发育过程中发挥着重要的调控作用。花药的发育在植物繁殖后代中起关键作用,文中就MYB转录因子在花药绒毡层发育、花药开裂、花粉发育、糖类物质和激素途径等方面对花药发育过程中的调控作用进行总结,以期为植物花药发育调控机制及调控网络的深入研究提供可行的参考。
    2020,36(11):2287-2297, DOI: 10.13345/j.cjb.200144
    摘要:
    抗菌药在医疗和畜牧生产中的滥用导致了细菌抗药性的产生,这个公共卫生问题引起了人们越来越多的关注。除了基因突变和获得形成的抗药性 (Resistance) 外,细菌在自然环境中遇到的各种压力会引发其产生应激反应,这不仅可以保护细菌免受这些压力的影响,还会改变细菌对抗菌药的耐药性 (Tolerance)。耐药性的产生必然会影响细菌的生理代谢,但是细菌可以通过调节自身代谢恢复对药物的敏感性。文中综述了近年来细菌应激反应和生理代谢与细菌耐药性之间的相关研究,以期采取更加有效的措施来控制细菌抗药性的发生和蔓延。
    2020,36(11):2298-2312, DOI: 10.13345/j.cjb.200132
    摘要:
    保罗样激酶1(Polo-like kinase 1, Plk1)与恶性肿瘤的发生与发展密切相关,被认为是肿瘤分子靶向治疗中最具潜力的重要靶标之一。目前,针对Plk1激酶结构域(Kinase domain, KD)设计Plk1抑制剂已成为研究热点,其中部分小分子抑制剂已进入Ⅰ/Ⅱ期临床研究并展现出良好的抗癌前景。尽管Plk1 KD结构域抑制剂具有一定的靶标选择性,但鉴于作为ATP结合口袋的KD结构域在众多激酶结构中的高度保守性和易导致交叉耐药等问题,这使开发高选择性的Plk1 KD结构域抑制剂面临极大的挑战。保罗盒结构域(Polo-Box domain, PBD)作为Plk1特有的底物结合域,在调控Plk1的亚细胞定位中具有重要功能,被认为是未来高选择性Plk1抑制剂开发的理想靶标。文中对Plk1 PBD的分子结构、生物学功能和相关抑制剂的研究进展进行了综述和展望,以期为靶向Plk1 PBD结构域抑制剂的分子设计提供有益的借鉴和参考。
    2020,36(11):2313-2326, DOI: 10.13345/j.cjb.200129
    摘要:
    糖基化修饰是蛋白质常见的翻译后修饰之一,通过与糖结合蛋白如凝集素、抗体等相互作用调节肿瘤细胞侵袭、转移的能力及肿瘤异质性。通过化学合成法、化学-酶合成法或释放天然聚糖构建的糖芯片是分析聚糖与糖结合蛋白相互作用的重要工具。文中综述了常见的点制糖芯片的技术及糖芯片在癌症疫苗、单克隆抗体及诊断标志物中的广泛运用。由于肿瘤发生的各个环节都伴随着聚糖结构的改变,利用糖芯片探究肿瘤细胞特异表达的聚糖所参与的生理病理过程具有重大意义。
    2020,36(11):2327-2333, DOI: 10.13345/j.cjb.200147
    摘要:
    治疗性抗体药物在临床上取得了巨大的成功,然而在有效性和安全性方面还有待提高,同时药物靶点过于集中造成了重复开发、资源浪费等问题。因此,医药企业在研发抗体药物时需要探寻差异化的研发策略,从而在激烈的市场竞争中生存和发展。文中从药物的来源、结构形式、靶点选择、药物作用机制和差异化药物特性等方面探讨了治疗性抗体药物的差异化研发策略。
    2020,36(11):2334-2344, DOI: 10.13345/j.cjb.200158
    摘要:
    菌株变异性是影响食源性致病菌风险评估结果准确性的一个重要因素,它普遍存在于单核细胞增生李斯特氏菌、沙门氏菌等各种食源性致病菌中。菌株变异性是菌株之间的固有差异,不能通过改变试验方法或改善试验方案消除。本文针对近年来菌株变异性的研究内容,基于菌株变异性对风险评估结果的影响,从食品链中变异性的来源、食源性致病菌表型变异性以及整合菌株生长、失活变异性到预测微生物模型中的方法三个方面进行综述,并指出目前菌株变异性研究中的不足,提出深入研究菌株变异性机制,扩展不同来源变异性的比较,进一步整合基因表达、蛋白质和细胞代谢等菌株变异性于预测模型中的建议。
    2020,36(11):2345-2356, DOI: 10.13345/j.cjb.190557
    摘要:
    鉴于以CRISPR/Cas9为代表的基因编辑技术在可操作性、经济性和时效性上取得的革命性突破,以及国内外对此技术的研发和应用现状,中国有可能在基因编辑技术的下游技术研发 (特别是植物基因编辑的应用)、专业公司孵化等方面取得突破。因此分析目前中国基因编辑技术发展的关键需求、潜在应用领域就显得尤为迫切和必要。采用问卷调查和计量方法对基因编辑技术发展的关键技术需求和最潜在应用领域进行研究。首先建立有序多分类Logistic回归模型并进行因变量分析,通过显著性检验在4个方面共24个问卷问题中选择8个存在显著因果关系的自变量,然后基于有序多分类Logistic回归模型,分析8个问题中不同选项对基因编辑技术发展的具体影响作用。调查结果表明多数基因编辑领域的研究人员认为在注重基因编辑基础技术研发的同时应更多地关注如何进行技术产业化,要注重在植物领域发展潜在竞争优势;促进我国基因编辑技术发展不仅需要科研机构参与,更需要包括高校、政府在内的多方力量协同作用;正确引导公众的基因编辑技术舆论认识和建立安全规范体系较为迫切;技术风险规避的重点应放在生物武器和生物恐怖、基因编辑相关传染病、物种基因改变对生态环境的潜在风险等方面。
    2020,36(11):2357-2366, DOI: 10.13345/j.cjb.200149
    摘要:
    抗原纯净度是口蹄疫 (Foot-and-mouth disease,FMD) 灭活疫苗质量检验的一项重要内容,一般采用疫苗2–3次免疫动物后,检测非结构蛋白 (Non-structural protein,NSP) 抗体是否阳转,判断疫苗抗原的纯净度。文中旨在建立定量检测FMD灭活疫苗抗原中NSP 3AB含量的ELISA方法,为疫苗质量控制提供参考方法。利用口蹄疫病毒 (Foot-and-mouth disease virus,FMDV) NSP 3A单克隆抗体和辣根过氧化物酶 (Horseradish peroxidase,HRP) 标记的3B单克隆抗体,建立定量检测NSP 3AB含量的双抗体夹心ELISA检测方法。采用原核表达并纯化的3AB蛋白作为标准品,标准品系列稀释,绘制标准曲线,以标准品与未加抗原的阴性对照吸光值 (OD) 的比值大于2.0的标准品最低浓度为最低检测限。标准品浓度介于4.7–600.0 ng/mL之间时,测得的OD值与浓度呈线性相关,回归曲线呈直线,相关系数R2=0.99,确定最低检测限为4.7 ng/mL。检测12份未纯化灭活抗原中3AB蛋白含量介于9.3–200.0 ng/mL之间;而纯化后的病毒抗原中3AB蛋白残留量低于最低检测限;33份来自不同厂家的成品疫苗抗原中9份疫苗抗原3AB蛋白含量在9.0–74.0 ng/mL之间,其余24份疫苗抗原中3AB蛋白残留量低于最低检测限。检测3AB蛋白含量的双抗体夹心ELISA方法能够特异、敏感地检测疫苗抗原中的3AB蛋白含量,为疫苗质量控制与纯净度检验提供了一种可供选择的检测方法。
    2020,36(11):2367-2376, DOI: 10.13345/j.cjb.200122
    摘要:
    对香豆酸是一种具有多种药理活性的天然酚类化合物,也是多种天然药用产物生物合成的前体物质,广泛应用于食品、化妆品、医药等领域。通过微生物合成对香豆酸相对于化学合成和植物提取工艺具有节能减排等优势。但是,目前微生物合成对香豆酸产量较低,难以满足大规模工业发酵生产的要求。为了进一步提高对香豆酸产量,对粘红酵母酪氨酸解氨酶 (Tyrosine ammonia-lyase,TAL) 进行定向进化改造,利用高通量筛选方法从随机突变体文库中筛选TAL催化活性提高的突变体。通过初筛和复筛两轮筛选,从大约10 000个突变体中获得1个TAL催化活性提高1倍的突变体。该突变体包含3个氨基酸突变位点,分别为S9Y、A11N、E518A。进一步通过单点氨基酸饱和突变验证,当S9位点突变为Y、I、N和A11位点突变为N、T、Y时,TAL的催化活性提高1倍以上。通过对S9和A11位点3种类型突变进行组合突变验证,S9Y/A11N和S9N/A11Y突变体的TAL催化活力显著高于其他组合。将S9N/A11Y突变体质粒转入酪氨酸高产菌株CP032。通过摇瓶发酵,该菌株在48 h时的对香豆酸产量达到394.2 mg/L,比对照菌提高2.2倍。本研究工作对促进微生物合成对香豆酸的代谢工程研究具有一定的参考价值。
    2020,36(11):2377-2386, DOI: 10.13345/j.cjb.200156
    摘要:
    表面活性素是一种新型生物表面活性剂,因其具有良好的表面活性、可生物降解及抗菌活性,在石油开采、医药、农业和食品化妆品等领域具有广阔的应用前景。高产表面活性素菌株的获得和发酵过程优化是其商业化生产的关键。文中考察了脂肪酸合成途径对表面活性素合成的影响,强化脂肪酸生物合成关键基因以及该途径全部基因分别构建了高产表面活性素枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis THBS-2和THBS-8,并对发酵过程中氨基酸种类及添加量、诱导剂异丙基-β-D-硫代半乳糖苷 (IPTG) 添加时间和添加量等条件对产物合成的影响进行考察,获得优化的两阶段前体添加方案:发酵3 h,加入IPTG和L-亮氨酸,使其终浓度分别为1.25 mmol/L、5 g/L;发酵24 h,添加L-亮氨酸 (终浓度5 g/L) 和浓缩培养基5 mL。优化条件下,枯草芽孢杆菌THBS-2摇瓶发酵48 h,表面活性素产量高达24 g/L;30 L发酵罐中发酵68 h,产物产量最高达到34 g/L。研究结果为表面活性素的工业化生产及应用奠定基础。
    2020,36(11):2387-2397, DOI: 10.13345/j.cjb.200157
    摘要:
    需钠弧菌Vibrio natriegens作为近几年发展起来的一种新型生长快速底盘细胞,在合成生物学领域展现出良好的应用前景。基因组编辑是合成生物学研究中不可或缺的遗传操作手段。但是,开展需钠弧菌的合成生物学研究仍然有待进一步发展精准、高效的基因组编辑系统。针对这个问题,首先对6株需钠弧菌的生理表型进行检测,选取生长快速、表型稳定的CICC 10908菌株作为基因组编辑研究的宿主细胞。其次,建立并优化需钠弧菌自然转化系统。优化后的系统将筛选标记基因cat-sacB或KanR整合到需钠弧菌染色体上的同源重组效率分别达到4×10–5和4×10–4。再次,在优化的自然转化系统基础上,利用双向选择性筛选方法,建立了精准、高效的需钠弧菌基因组无痕编辑体系。通过测试,基因敲除、回补、插入和替换这4种不同类型基因编辑的阳性率分别为93.8%、100%、95.7%和100%。最后,需钠弧菌可以实现质粒的高效转化和消除。该工作为需钠弧菌合成生物学研究提供精准、高效的基因组无痕编辑手段。
    2020,36(11):2398-2412, DOI: 10.13345/j.cjb.200422
    摘要:
    E类MADS-box 基因SEPALLATA (SEP)-like在被子植物生殖生长特别是花器官发育方面具有重要作用。为分析羽衣甘蓝E功能MADS-box基因SEP-like基因的序列特征及其在花发育过程中的时空表达模式,以羽衣甘蓝品系‘14 line’为试材,利用cDNA末端快速扩增 (Rapid amplification of cDNA ends,RACE) 技术克隆了SEP直系同源基因BroaSEP1/2/3 (GenBank登录号:KC967957、KC967958、KC967960)。序列和系统进化树分析表明,这3个基因分别与野甘蓝 (Brassica oleracea var. oleracea)、芜菁Brassica rapa、萝卜Raphanus sativus、甘蓝型油菜Brassica napus的SEP1、SEP2、SEP3基因具有很高的同源性。推导的氨基酸序列显示,这些基因编码的蛋白质都包含高度保守的MADS结构域、I结构域和K结构域,每一基因都有其亚家族特异的C-末端功能域SEPⅠ和SEPⅡ基序。BroaSEP1、BroaSEP2、BroaSEP3基因的开放阅读框长度分别为801 bp、759 bp、753 bp,分别编码266、252、250个氨基酸残基。半定量RT-PCR和实时荧光定量PCR研究结果表明,BroaSEP1、BroaSEP2、BroaSEP3在发育的花芽中特异性表达,但是表达水平在不同发育时期以及野生型、多瓣型和少瓣型花芽中存在明显差异。
    2020,36(11):2413-2423, DOI: 10.13345/j.cjb.200015
    摘要:
    人类急性白血病 (Acute leukemia,AL) 是一类造血干细胞异常的克隆性恶性疾病。在临床上,急性白血病由于发病急、病程短等原因使其非常难以治愈。已有研究表明,慢性白血病的发生与真核转译起始因子4B (Eukaryotic initiation factor 4B,eIF4B) 的活化密切相关,但是其在急性白血病发生中的作用尚不明确。为了探究eIF4B在急性白血病发生中的作用及其机理,利用PI3K抑制剂LY294002、AKT抑制剂AKTi以及Pim抑制剂SMI-4A特异性地分别阻断JAK/STAT5/Pim和PI3K/AKT/mTOR信号通路,检测这两条信号通路下游共同靶标分子eIF4B的磷酸化水平。研究发现,阻断一条信号通路可明显降低eIF4B的磷酸化水平,而同时阻断两条信号通路能够更为显著地降低eIF4B活性并以一种协同作用的方式诱导细胞发生凋亡。进一步通过检测细胞凋亡和裸鼠致瘤实验,发现干扰eIF4B表达抑制了急性白血病细胞的存活及其在裸鼠体内的肿瘤形成。此外,敲低eIF4B可显著降低抗凋亡蛋白Bcl-2和Bcl-XL的蛋白表达水平。综上所述,在急性白血病细胞中eIF4B的活性受JAK/STAT5/Pim与PI3K/AKT/mTOR两条信号通路的共同调控,进而通过影响Bcl-2和Bcl-XL的表达发挥抗细胞凋亡作用,并促进急性白血病细胞介导的肿瘤生长。此研究有利于深入了解急性白血病的发生发展机制,为该病的靶向治疗提供理论指导。
    2020,36(11):2424-2434, DOI: 10.13345/j.cjb.200135
    摘要:
    文中拟通过采用基因重组技术获得ALT1和ALT2同工酶重组蛋白,分别制备筛选出高特异性、高活性的ALT1和ALT2单克隆抗体 (ALT1单克隆抗体已成功制备并发表),初步探讨ALT1和ALT2同工酶在人体组织中的定位、分布及表达情况。采用RT-PCR方法从人肝癌细胞 (HepG2) 中扩增ALT2基因,将成熟的ALT2基因亚克隆至pET32a-ALT2原核表达载体中,并将其连接产物转化至BL21(DE3) 感受态细胞中经IPTG诱导表达ALT2蛋白,镍柱 (Ni+) 亲和层析法纯化ALT2重组蛋白。ALT2重组蛋白免疫Balb/c小鼠,选取阳性血清小鼠脾细胞和骨髓瘤细胞SP2/0进行细胞融合,间接ELISA法挑选阳性细胞株,有限稀释法进行亚克隆,采用亲和层析柱法纯化ALT2抗体。通过RT-PCR和Western blotting方法检测ALT1和ALT2在人体正常组织中的表达和分布,研究结果显示组织中的ALT同工酶基因在mRNA水平和蛋白水平上的表达几乎一致。ALT1在肝脏、肾脏、骨骼肌高表达,胃肠道平滑肌中等表达;ALT2在脂肪、骨骼肌、心肌中高表达,胃肠道平滑肌低表达。免疫组化研究表明,ALT1在肝细胞、肾髓质小管和肌纤维中高表达,ALT2在脂肪细胞、心肌细胞中高表达,胃肠道组织ALT1和ALT2主要表达于肠壁上部区域黏膜,上述结果显示同工酶ALT1和ALT2在组织中分布广泛,为理解不同病理条件下ALT活性升高的变化机制提供理论依据。
    2020,36(11):2435-2442, DOI: 10.13345/j.cjb.200128
    摘要:
    近年来,质谱技术在膜蛋白结构与功能研究中被广泛应用。由于膜蛋白的跨膜结构域含有大量疏水性氨基酸,常常导致液质串联质谱检测的序列覆盖率较低,从而限制了质谱技术在膜蛋白结构与功能研究中的应用。文中利用人的整合膜蛋白维生素K环氧化物还原酶为模型,优化胶内消化条件,建立了一种稳定提高膜蛋白质谱序列覆盖率的糜蛋白酶胶内消化方法。通过探索钙离子浓度、pH值和缓冲体系对序列覆盖率、检测特异肽段的总数和类型以及特异肽段大小的影响,发现在5–10 mmol/L钙离子浓度、pH 8.0–8.5的Tris-HCl缓冲液中,可以兼顾序列覆盖率和肽段的多样性。该方法可以使膜蛋白的质谱覆盖率达到80%以上,将在膜蛋白结构与功能、膜蛋白相互作用位点的鉴定以及膜蛋白与小分子药物结合位点的鉴定等研究中具有广泛的应用价值。
    2020,36(11):2443-2450, DOI: 10.13345/j.cjb.200146
    摘要:
    为了建立鉴定治疗性单克隆抗体识别蛋白质抗原表位的方法,选择程序死亡受体-1 (PD-1) 作为目的蛋白。基于丙氨酸扫描策略,建立了定点突变技术和哺乳动物细胞表达系统相结合的抗原突变体快速表达方法,确定了真核表达元件扩增和细胞转染表达的条件。共表达了150个PD-1蛋白突变体,鉴定了这些突变体与抗PD-1抗体帕博利珠单抗的结合能力。根据蛋白突变体与抗体的结合力并结合蛋白结构分析确定了帕博利珠单抗的抗原表位,与已报道的基于晶体结构的抗原表位高度一致,表明本方法操作简单、准确性高,可用于治疗性单克隆抗体的抗原表位作图。
    2020,36(11):2451-2458, DOI: 10.13345/j.cjb.200160
    摘要:
    为从土壤中筛到具有抗菌和抗肿瘤等生物活性的菌株,以孕烯醇酮作为唯一碳源进行筛菌,经分子生物学鉴定及菌株发酵液抑菌活性测定,发现一株铜绿假单胞菌HBD-12对大肠杆菌、苏云金芽孢杆菌、指状青霉、意大利青霉具有较好抑菌效果。运用柱层析法分离纯化该菌株发酵液成分,采用波谱法解析所得单体化合物结构,并使用HTRF激酶检测试剂盒测定其抗肿瘤活性。结果显示:分离得到的单体化合物1-羟基-9,10-二氮杂菲和3-羟基-9,10-二氢二氮杂菲均具有显著的抗肿瘤活性。在浓度为20 μg/mL时,1-羟基-9,10-二氮杂菲和3-羟基-9,10-二氢二氮杂菲对Aurora激酶A的抑制率分别为78.39%±2.29%和60.34%±8.35%。由此可见该菌株的次级代谢产物对新型抗菌、抗肿瘤药物的研发具有很好的利用价值。
    2020,36(11):2459-2466, DOI: 10.13345/j.cjb.200171
    摘要:
    肠炎血清型沙门氏菌 (Salmonella enterica serovar Enteritidis,SE) 是引起肠炎和全身感染重要的沙门氏菌血清型之一,了解沙门氏菌侵袭力表型对阐明其感染致病机制至关重要。传统庆大霉素保护试验 (GPA) 存在通量低、重复性差等缺点。文中利用96孔细胞培养和多孔道移液的高通量优势,结合菌落分区微量滴板计数法改良了传统GPA试验方案。应用改良的GPA方法检测了16株SE菌株对非吞噬细胞 (HT-29) 的入侵表型和43株SE菌株对吞噬细胞 (RAW264.7) 的胞内复制表型。通过比较分析SE强、弱菌株JL228和LN248对吞噬细胞 (RAW264.7) 的侵袭力表型发现,改良的GPA得出的数据组内和组间变异系数低、数据重复性强,胞内复制表型也与显微观察结果相符。通过实践应用发现,改良的GPA方法具有通量高、重复性强、结果可靠兼具省时、省力等优点,可作为沙门氏菌菌株侵袭力表型检测的更新方案,为进一步阐明其致病机制提供了更科学有效的方法。
    2020,36(11):2467-2477, DOI: 10.13345/j.cjb.200173
    摘要:
    外源基因的表达效率低是蓝藻基因工程发展的瓶颈之一,T7 RNA聚合酶表达系统实现了大肠杆菌中外源基因的高效表达,蓝藻与大肠杆菌同为革兰氏阴性菌,具有较高的遗传同源性,在蓝藻中构建T7 RNA聚合酶表达系统有可能提高外源基因在蓝藻中的表达效率。为了在鱼腥藻7120中构建T7 RNA聚合酶表达系统,采用重叠延伸PCR技术和酶切连接等方法构建能够表达T7 RNA聚合酶的定点整合载体pEASY-T1-F1-TacT7RNAPCmR-F2以及由T7启动子驱动hG-CSF基因表达的穿梭表达载体pRL-T7-hG-CSF;采用电击转化法将定点整合载体导入野生型鱼腥藻中,通过三亲接合的方法将穿梭表达载体转入已定点整合T7 RNA聚合酶的转基因鱼腥藻中。利用PCR技术鉴定外源基因在蓝藻中的存在;RT-PCR方法检测外源基因在蓝藻中的转录情况;Western blotting实验检测外源基因在蓝藻中的蛋白表达情况。结果表明两种载体构建成功,T7 RNA聚合酶基因和hG-CSF基因被转入鱼腥藻中,两个基因均在藻中表达,T7 RNA聚合酶表达系统在鱼腥藻中构建成功,与传统蓝藻表达系统相比,文中在鱼腥藻中构建的T7表达系统使hG-CSF基因的表达量提高2倍。该表达系统将为蓝藻基因工程的应用提供更优的工具,将促进蓝藻作为底盘细胞在合成生物学等领域的发展。
    2020,36(11):2478-2493, DOI: 10.13345/j.cjb.200264
    摘要:
    丝状微藻黄丝藻Tribonema sp.具有抗浮游动物捕食、易收获、油脂含量高等优点,且其脂肪酸组分中含有丰富的棕榈油酸 (Palmitoleic acid,PA) 和二十碳五烯酸 (Eicosapentaenoic acid,EPA),被认为是生产生物柴油和高附加值产品的重要原料。为了提高黄丝藻脂质生产效率,文中研究了不同浓度的氮 (NaNO3:255–3 060 mg/L)、磷 (K2HPO4:4–240 mg/L)、铁 ((NH4)3FeC12H10O14:0.6–12 mg/L)、镁 (MgSO4:7.5–450 mg/L) 元素对黄丝藻FACHB-1786生长、油脂积累和脂肪酸组分的影响。结果表明,培养基中磷、铁、镁三种元素的浓度对黄丝藻生长具有显著影响,其中增加MgSO4浓度可显著提高黄丝藻的生物量,当MgSO4浓度增加至450 mg/L时,获得最大生物量为8.09 g/L,显著高于目前报道的有关黄丝藻自养条件下获得的生物量;氮元素浓度对黄丝藻的生长没有显著影响 (P>0.05),但高浓度氮元素有利于黄丝藻脂质的积累;黄丝藻FACHB-1786在765 mg/L NaNO3、80 mg/L K2HPO4、6 mg/L (NH4)3FeC12H10O14、75 mg/L MgSO4的营养盐条件下可获得最大总脂单位体积产率、棕榈油酸和EPA产率,分别为319.6 mg/(L·d)、135.7 mg/(L·d)和24.2 mg/(L·d)。研究结果为后期黄丝藻的生产应用提供一定的理论依据和参考。
    2020,36(11):2494-2500, DOI: 10.13345/j.cjb.200120
    摘要:
    全国大学生生命科学竞赛至今已举办三届,赛事组织好、规模大、参与度高,对促进生命科学教育与研究具有重要作用。文中简述全国大学生生命科学竞赛的模式与现状,并基于前三届竞赛数据分地区分年度统计分析报名数据和竞赛成绩,同时结合生命科学领域的新变化新认识进行展望,以更好地推动赛事发展。
    2020,36(11), DOI:
    摘要:
    2020,36(11), DOI:
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    2010,26(4):439-447, DOI:
    [摘要] (8616) [HTML] (0) [PDF 2.82 M] (117234)
    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。
    2008,24(7):1248-1252, DOI:
    [摘要] (7810) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (88481)
    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。
    2013,29(2):131-140, DOI:
    [摘要] (6814) [HTML] (0) [PDF 8.60 M] (22524)
    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。
    2013,29(4):480-489, DOI:
    [摘要] (5530) [HTML] (0) [PDF 8.66 M] (20086)
    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)。
    2009,25(10):1497-1507, DOI:
    [摘要] (3682) [HTML] (0) [PDF 543.92 K] (19469)
    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。
    2008,24(3):452-459, DOI:
    [摘要] (7447) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (18310)
    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。
    2013,29(1):78-86, DOI:
    [摘要] (5560) [HTML] (0) [PDF 12.18 M] (16105)
    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。
    2008,24(11):1851-1859, DOI:
    [摘要] (7504) [HTML] (0) [PDF 547.44 K] (15092)
    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。
    2012,28(11):1398-1400, DOI:
    [摘要] (4975) [HTML] (0) [PDF 27.85 M] (14218)
    摘要:
    2001,17(2), DOI:
    [摘要] (10099) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (12779)
    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。
    2010,26(10):1393-1403, DOI:
    [摘要] (5924) [HTML] (0) [PDF 518.73 K] (12600)
    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。
    2010,26(4):421-430, DOI:
    [摘要] (6617) [HTML] (0) [PDF 867.39 K] (11717)
    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。
    2008,24(12):2106-2110, DOI:
    [摘要] (8043) [HTML] (0) [PDF 438.29 K] (10131)
    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。
    2012,28(7):887-898, DOI:
    [摘要] (5399) [HTML] (0) [PDF 18.15 M] (10127)
    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
    2002,18(5), DOI:
    [摘要] (4594) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (9787)
    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。
    2008,24(3):436-444, DOI:
    [摘要] (5202) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (9728)
    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.
    2004,20(1), DOI:
    [摘要] (3032) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (9548)
    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。
    2011,27(2):156-163, DOI:
    [摘要] (6260) [HTML] (0) [PDF 635.83 K] (8847)
    摘要:
    漆酶 (EC 1.10.3.2) 属于多铜氧化酶家族,可以催化氧化酚类和芳香类化合物,利用自由基反应机理完成4 个电子的转移,并将分子氧还原成水。漆酶具有非常保守的拓扑学结构,结合作者自身工作实践,对漆酶结构与功能的最新研究进展进行综述,其中对漆酶的三维结构、活性中心、催化机理研究和最新的应用进展作重点阐述。
    2009,25(9):1296-1302, DOI:
    [摘要] (4267) [HTML] (0) [PDF 359.01 K] (8707)
    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。
    2013,29(2):141-152, DOI:
    [摘要] (2066) [HTML] (0) [PDF 638.88 K] (8362)
    摘要:
    α-酮戊二酸是微生物三羧酸循环中重要的代谢中间产物,是连接细胞内碳-氮代谢的关键节点,具有广泛的应用价值。文中从4个方面归纳了国内外关于α-酮戊二酸研究进展:能够过量积累α-酮戊二酸的原核和真核微生物的发现和筛选;硫胺素缺陷型和氮源饥饿引起的α-酮戊二酸过量积累的生理学特性;控制培养环境中的pH、溶氧和辅因子对生产α-酮戊二酸发酵过程控制与优化;调控辅因子再生和代谢途径改造高产菌株。最后,讨论了微生物法生产α-酮戊二酸存在的不足和今后研究的方向。

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