2015, 31(4):451-460. DOI: 10.13345/j.cjb.140367
摘要:匹诺塞林是一种广泛存在于植物中的黄酮类化合物,具有很好的生物活性,如神经保护、抗菌、抗氧化等。2009年,匹诺塞林被CFDA批准为Ⅰ类注射新药,主要用于治疗急性脑卒中,现已经进入Ⅱ期临床试验阶段。匹诺塞林的良好成药性使其合成方法备受关注。匹诺塞林可以通过化学合成、植物提取和合成生物学技术制备。合成生物学技术是一种环境友好的工程化生物技术,代表未来匹诺塞林的合成发展方向。文中总结了利用合成生物学技术制备匹诺塞林的研究现状,并从选择酶的物种来源、提高丙二酰CoA含量、选择经济的底物及减弱中间产物的抑制作用等角度系统地总结了提高微生物合成匹诺塞林的策略。
2015, 31(4):461-468. DOI: 10.13345/j.cjb.140388
摘要:水黄皮Millettia pinnata L. 是豆科的一种具有巨大发展潜力的生物柴油能源树种,同时也是一种典型的半红树植物。文中综述了近年来国内外关于水黄皮分子生物学方面的研究进展,重点包括基于分子标记的水黄皮遗传多样性和系统发育研究,基于高通量测序技术的水黄皮基因组和转录组研究,以及水黄皮基因和基因组片段的分离及相关分析;最后还结合当前研究的现状,展望了水黄皮未来研究工作的发展前景。
2015, 31(4):469-480. DOI: 10.13345/j.cjb.140346
摘要:固定化酶技术是现代生物催化的核心技术。过去几十年里,固定化酶技术的研究主要集中在单酶固定化。近年来,多酶共固定化由于具有可增加反应的局部浓度、提高反应收率等优点而得到研究者的广泛关注。本文根据国内外研究现状并结合本实验研究从多酶非特异性共价共固定化、非特异性非共价共固定化、非共价包埋固定化以及位点特异性固定化四个方面阐述多酶固定化方法的研究进展,并分析和展望了其在工业上的应用前景。
2015, 31(4):481-490. DOI: 10.13345/j.cjb.140351
摘要:葡萄糖二酸是一种葡萄糖衍生物,可作为原料制备多种聚合物和生物质新能源,在化工领域具有广泛的应用价值,被认为是“最具价值的生物炼制产品”之一。葡萄糖二酸也具有调控体内激素、提高机体免疫功能、减少癌症病发的作用,它在食品和医药领域的关注度和市场需求逐年增加。目前葡萄糖二酸的制备主要依靠化学氧化法生产,用微生物法合成的研究还处于初级探索阶段。本文综述了葡萄糖二酸的在医药、化工等领域的应用前景,阐述了其生产方法及测定手段,并对微生物法生产葡萄糖二酸进行了展望。
2015, 31(4):491-500. DOI: 10.13345/j.cjb.140368
摘要:Esrrb (Estrogen related receptor β) 属于雌激素受体家族,是一类在胚胎早期外胚层细胞中表达并对干细胞多能性维持起重要作用的基因。为了探索猪ESRRB的表达和转录调控机制,克隆了3.3 kb ESRRB启动子片段,构建了相应的报告载体。并将报告载体分别转染293T人胚肾细胞、Hela人宫颈癌细胞和小鼠C2C12成肌细胞。通过TFSEARCH和JASPER方法对ESRRB启动子潜在的转录调控位点进行分析,发现该启动子上有SMAD、STAT3、MYC、KLF4等多能转录因子的结合位点。将相应的转录因子与ESRRB启动子共转染,并检测报告基因荧光素酶的活性。结果显示猪ESRRB启动子具有明显的组织特异性调控,同时SMAD对ESRRB启动子活性有较明显的调控作用。进一步对3.3 kb片段进行了一系列的缺失,发现猪ESRRB核心区域位于5′上游的?25 bp和?269 bp之间。研究结果表明猪ESRRB启动子上潜在的转录因子结合位点及启动子核心区域是参与调控ESRRB表达的重要序列。
刘艳涛 , 洪炀 , 张旻 , 韩倩 , 曹晓丹 , 李莎 , 陆珂 , 李浩 , 傅志强 , 林矫矫
2015, 31(4):501-511. DOI: 10.13345/j.cjb.140420
摘要:为了鉴定日本血吸虫SJCHGC01743基因并评估其重组蛋白作为新的血吸虫病候选疫苗抗原的潜力,利用PCR技术扩增日本血吸虫SJCHGC01743基因,应用荧光实时定量PCR分析该基因在日本血吸虫不同发育阶段虫体的转录水平,以pET-28a(+) 为载体构建重组表达质粒并诱导其在大肠杆菌中表达。将纯化的重组蛋白免疫BALB/c小鼠制备免疫血清,利用Western blotting检测重组蛋白的免疫原性,应用间接免疫荧光技术对SJCHGC01743进行蛋白组织定位,利用间接ELISA方法检测小鼠血清中特异性抗体水平。将重组抗原免疫小鼠,评估其免疫保护效果。PCR扩增得到1 248 bp不含信号肽的cDNA序列,同源性分析结果显示,该基因为日本血吸虫寡糖转移酶OST48亚基,命名为SjOST48。实时定量PCR分析显示SjOST48在检测的童虫和成虫各个期别虫体中均有转录,其中在28 d虫体中的转录水平最高,在42 d雌虫中的转录量显著高于雄虫。构建的重组表达质粒pET-28a(+)-SjOST48成功在大肠杆菌中表达,重组蛋白rSjOST48分子量约50 kDa。Western blotting分析表明rSjOST48能被小鼠免疫血清识别,具有良好的免疫原性,间接免疫荧光实验表明SjOST48蛋白主要分布于虫体体被,少量分布于实质。ELISA检测结果表明rSjOST48能诱导产生较高的特异性IgG、IgG1和IgG2a抗体。动物免疫保护实验结果表明SjOST48能诱导小鼠产生32.62% (P<0.05) 的减虫率及57.61% (P<0.01) 的肝脏减卵率。本研究为深入探讨日本血吸虫SjOST48基因的生物学功能及筛选新的血吸虫疫苗候选分子奠定了基础。
2015, 31(4):512-522. DOI: 10.13345/j.cjb.140418
摘要:微生物果糖基转移酶能够以蔗糖为底物产生低聚果糖。为获得更多新酶资源,通过PCR法成功地克隆出黑曲霉QU10的果糖基转移酶基因(GenBank Accession No. KF699529),基因片段长度为1 941 bp,包含一个54 bp的内含子。进一步利用RT-PCR法克隆了果糖基转移酶的cDNA,其编码628个氨基酸。将所得片段定向克隆到pET-22b、pGAPZA及pGAPZαA载体,并转化至大肠杆菌或毕赤酵母中,通过筛选获得果糖基转移酶表达活力高的转化子。利用α信号肽的毕赤酵母转化子获得最高果糖基转移酶胞外酶活力为431 U/mL,是原始菌株酶活力的35倍。此毕赤酵母重组酶为同源二聚体,半天然PAGE表观分子量约200 kDa。以蔗糖为底物,果糖基转移酶在pH 5.0、45 ℃下反应4 h,酶解产物中主要是蔗果三糖和四糖,蔗果寡糖最高可占总质量的58%。结果表明,果糖基转移酶酵母工程菌具有很高的转果糖基的能力,而且表达活力高,具有潜在的工业应用价值。
袁家代 , 陈贵英 , 程世君 , 葛方兰 , 王琼 , 李维 , 李江
2015, 31(4):523-533. DOI: 10.13345/j.cjb.140411
摘要:9α-羟基雄烯二酮 (9-OH-AD) 是制备甾体类药物的重要中间产物。3-甾酮-9α-羟基化酶 (KSH) 能够转化雄烯二酮 (AD) 产生9α-羟基雄烯二酮 (9-OH-AD),该酶由KshA和KshB两个亚基构成。为获得高效积累9-OH-AD的重组菌株,本研究选择耻垢分枝杆菌Mycobacterium smegmatis mc2155和戈登氏菌Gordonia neofelifaecis NRRL B-59395,对其在胆固醇为唯一碳源条件下表达明显上调的kshA和kshB候选基因进行克隆,插入到分枝杆菌表达载体pNIT中,构建共表达质粒,并将它们导入分枝杆菌Mycobacterium sp. NRRL B-3805中,获得重组菌株。利用重组菌株分别对植物甾醇、胆固醇和谷甾醇进行生物转化,分离纯化转化产物,采用光谱学方法鉴定其化学结构,确定该转化产物为9α-羟基雄烯二酮,说明分枝杆菌Mycobacterium sp. NRRL B-3805由积累雄烯二酮变为积累9α-羟基雄烯二酮 (9-OH-AD),进而证明导入的候选基因kshA和kshB确实为有功能的基因。生物转化实验表明,与胆固醇、谷甾醇相比,植物甾醇作为底物更易于转化;而用来源于耻垢分枝杆菌的kshA、kshB构建的重组菌转化率更高,可达90%,具有较高的应用价值。本研究通过对KSH编码基因的异源表达,成功地进行了分枝杆菌生物转化特性的改造,为探索各种甾体药物中间体的工业生产奠定了基础。
李凤 , 马江锋 , 吴明科 , 冀亚亮 , 陈吴方 , 任心怡 , 姜岷
2015, 31(4):534-541. DOI: 10.13345/j.cjb.140364
摘要:富含蔗糖的甘蔗糖蜜可作为制备丁二酸的廉价原料。然而生产丁二酸的潜力菌株大肠杆菌Escherichia coli AFP111不能代谢蔗糖。为了使其具有蔗糖代谢能力,将E. coli W中非PTS蔗糖利用系统蔗糖通透酶的编码基因cscB,果糖激酶的编码基因cscK和蔗糖水解酶的编码基因cscA克隆并表达到AFP111中,获得重组菌株AFP111/pMD19T-cscBKA。经厌氧发酵验证,重组菌株72 h消耗20 g/L蔗糖,丁二酸产量达到12 g/L。在3 L发酵罐中采用有氧阶段培养菌体、厌氧阶段发酵的两阶段发酵方式,厌氧发酵30 h,重组菌株以蔗糖和糖蜜为碳源丁二酸产量分别为34 g/L和30 g/L。结果表明,通过外源引入非PTS蔗糖利用系统,重组菌株具有较强的代谢蔗糖生长及合成丁二酸的能力,并且能够利用廉价糖蜜发酵制备丁二酸。
谢利 , 王芬 , 曾瑞珍 , 郭和蓉 , 周玉亮 , 张志胜
2015, 31(4):542-551. DOI: 10.13345/j.cjb.140358
摘要:转基因育种是快速定向改良兰花育种目标性状的有效方法,但迄今未见有关墨兰转基因育种的研究报道。试验以‘企剑白墨’墨兰 Cymbidium sinensis cv. ‘Qijianbaimo’ 的根状茎为受体材料,研究了影响农杆菌介导墨兰遗传转化效率的因素,以建立有实用价值的墨兰遗传转化技术体系。结果表明,受体的预培养时间、乙酰丁香酮的添加方式及浓度、农杆菌工程菌液浓度 (OD600)、侵染时间和共培养时间均对‘企剑白墨’根状茎的GUS瞬时表达率有显著影响。以预培养39 d的根状茎尖为材料,在添加200 μmol/L乙酰丁香酮,OD600为0.9的工程菌液中侵染35 min后,转入添加200 μmol/L乙酰丁香酮的共培养基中培养7 d时,‘企剑白墨’根状茎的GUS瞬时表达率最高,为11.67%。采用上述条件对‘企剑白墨’墨兰进行遗传转化,经PCR鉴定和GUS染色检测,从400 株再生植株中获得了3 株转基因植株,转化率为0.75%。研究表明通过农杆菌介导法对墨兰进行遗传改良是可行的。
王兴春 , 陈钊 , 樊娟 , 何苗苗 , 韩渊怀 , 杨致荣
2015, 31(4):552-565. DOI: 10.13345/j.cjb.140529
摘要:转录调控是不定芽再生过程的主要调控方式之一,但具体机制尚需进一步研究。为此,利用基于Illumina HiSeq? 2000测序平台的RNA-Seq技术分析了不定芽再生缺陷突变体be1-3和野生型WS在愈伤形成和不定芽再生过程以及野生型WS从脱分化向再分化转变过程差异表达的转录因子 (Transcription factor,TF) 编码基因。结果表明:与野生型WS相比,be1-3在脱分化过程差异表达的TF编码基因有155个,其中表达量上调的97个,表达量下调的58个;在再分化过程差异表达的TF编码基因有68个,其中表达量上调的40个,表达量下调的28个;而在野生型WS从脱分化向再分化转变的过程,总共检测到231个差异表达的TF编码基因,包括160个表达量上调的基因和71个表达量下调的基因。其中,MYB-related (v-myb禽成髓细胞瘤病毒癌基因) 家族的不定芽相关转录因子基因ART1在be1-3突变体脱分化阶段的表达量提高了3 217倍,是表达量上调最大的TF编码基因。进一步研究发现,该基因过量表达导致愈伤形成和不定芽再生缺陷,并抑制了幼苗特别是主根的生长发育,表明该基因是愈伤形成和不定芽再生过程的一个负调控因子。本研究不仅加深了人们对不定芽再生转录调控机制的认识,而且为今后不定芽再生相关转录因子的研究提供了大量候选基因信息。
姜云水 , 李剑波 , 高孟 , 任皎 , 金素凤 , 陈刚 , 吴洁 , 庄昉成 , 田厚文
2015, 31(4):566-576. DOI: 10.13345/j.cjb.140390
摘要:为提高人乳头瘤病毒 (HPV) 16型治疗性融合蛋白疫苗HPV16 L2E7在大肠杆菌中的表达量,根据大肠杆菌偏爱密码子,对HPV16 l2e7基因进行密码子优化,优化后的基因分别插入到pGEX-5X-1、pQE30和pET41a表达载体中,转化JM109、JM109 (DE3) 和BL21 (DE3) 表达菌,筛选出高表达菌株pET41a-HPV16sl2e7/BL21 (DE3),目的蛋白从占全菌蛋白的10%以下提高到约28%,优化接种量、IPTG浓度、诱导温度和诱导时间,获得最佳表达条件;通过15 L发酵罐发酵,SP Sepharose Fast Flow、Q Sepharose Fast Flow和Superdex 200 pg纯化及复性HPV16 L2E7融合蛋白,制备的融合蛋白纯度可达95%以上,经SDS-PAGE、Western blotting鉴定证实,制备的HPV16 L2E7蛋白加CpG佐剂对小鼠移植瘤生长具有明显的抑制作用,有75% (6/8) 的小鼠不成瘤,为后续的疫苗产业化奠定基础。
牛向凤 , 张晓清 , 于馨恒 , 苏营雪 , 陈磊 , 张卫文
2015, 31(4):577-590. DOI: 10.13345/j.cjb.140375
摘要:为了准确鉴定光合蓝细菌中的各种代谢物,需要对基于液相色谱–质谱联用仪 (LC-MS) 的代谢组学分析方法进行有针对性的优化。本研究选取了24种涉及中心碳代谢和能量代谢的代谢物作为LC-MS的检测目标,获得了每个代谢物的最适色谱分离条件和质谱参数;同时以光合蓝细菌Synechocystis sp. PCC6803为主要对象,针对性地优化了样品前处理条件,结果显示适当延长梯度洗脱顺序表的时间并将流速设为0.2 mL/min可以得到最佳的分离效果,同时选择80% (V/V) 甲醇 (?80 ?C) 作为代谢物萃取剂。分析结果证明这一代谢组分析技术可以成功地应用到光合蓝细菌的研究中。
李国辉 , 李芒芒 , 周倩 , 胡朝阳 , 唐琦 , 姚勤
2015, 31(4):591-602. DOI: 10.13345/j.cjb.140403
摘要:为优化家蚕杆状病毒表达系统,提高外源基因的表达产量。文中通过同源重组技术,用串联的氯霉素基因 (Cm) 表达盒和绿色荧光蛋白基因 (egfp) 表达盒将其替换,从而获得Chitinase和Cystein Protease两个基因缺失的家蚕杆状病毒载体。通过转座,将多角体启动子控制的家蚕二分浓核病毒 (BmBDV) ns1基因表达盒,定点插入到改造后的该分子载体中。将重组载体转染BmN细胞,获得能表达家蚕二分浓核病毒 (BmBDV) NS1的缺失型重组病毒;另外,将多角体启动子控制的ns1基因转座到野生型Bm-bacmid中,获得能表达BmBDV NS1的野生型重组病毒。将这两种病毒分别皮下注射家蚕,对感染后的家蚕血液中NS1表达水平进行比较,发现缺失Chitinase和Cystein Protease重组病毒感染的家蚕血液中,NS1的表达量是对照组的3倍,从而建立了一种高效表达可溶性NS1蛋白的方法,为靶蛋白的结构与功能研究奠定基础。
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