摘要:本期主编导读主题：DNA 计算、基因编辑、蛋白质自组装、小分子药物靶蛋白发现、细胞活性影响预测、线粒体治疗、微针、疟疾快检和人工生物固碳等技术和方法。

摘要:肠杆菌共同抗原 (Enterobacterial common antigen，ECA) 是由多糖重复单元组成的多聚糖，几乎表达于所有肠杆菌细菌外膜，具有生物学功能。ECA由多基因协同作用而合成，这些基因在肠杆菌细菌基因组上成簇存在，形成ECA抗原基因簇。ECA是重要的毒力因子，在肠杆菌细菌入侵宿主、体内存活等过程中有一定作用。同时，ECA在维持细菌外膜渗透屏障、鞭毛表达、群集运动及抗胆酸胆盐等方面也有重要作用。此外，锚定在细菌脂多糖核心区的ECALPS还是细菌重要的表面抗原，能激发宿主产生高水平抗体，可以作为疫苗研究的靶点。结合笔者的研究，文中对ECA纯化、基因结构和合成、免疫特性、生物学功能及应用等方面进行了综述。

摘要:细菌耐药性是21世纪国际关注的重要问题，也是全球面临的重大挑战。肠杆菌科细菌是医院感染的重要病原菌之一。近年来，随着抗生素的大量使用，多种肠杆菌科耐药菌，尤其是多重耐药肠杆菌开始大量出现，对人类健康形成了日益严重的威胁。细菌可以通过耐药基因突变或水平转移的方式获得耐药性，通常情况下，可以通过已知的耐药机制预测相应的耐药表型。然而，最近有研究表明，遗传背景和环境因素能够影响耐药基因的表达，给定的基因型并不一定总是产生预期的耐药表型。这种基因型-表型分离的现象极大程度上限制了从遗传学角度预测耐药表型的能力。文中结合最新文献，从遗传背景和环境条件两个方面探讨了多种肠杆菌科细菌耐药基因的表达调控机制，以期为遗传学预测耐药表型以及临床指导用药提供一定的支持。

摘要:纳他霉素是一种对真菌具有广谱抗菌活性的多烯大环内酯类抗生素，它不仅能有效地抑制真菌的生长和繁殖，而且能够抑制一些真菌毒素的形成，已被大多数国家批准为抗真菌食品防腐剂使用，也被广泛应用于农业和医疗领域。纳塔尔链霉菌Streptomyces natalensis和恰努塔加链霉菌Streptomyces chatanoogensis是纳他霉素的主要产生菌，其生物合成过程及调控机制相关研究比较清楚。文中主要归纳了纳他霉素的生物合成和调控机制，探讨了提高纳他霉素产量的方法，并展望了纳他霉素未来的研究方向。

摘要:随着高性能计算需求的不断增长，传统计算模式面临着前所未有的巨大挑战。在众多新兴计算技术中，DNA计算系统以其低能耗、并行化等特点而广受关注。DNA电路 (DNA circuit) 是实现DNA计算的基础，也是该领域重要的分子信息调控和处理技术。文中重点介绍了DNA计算的基本原理，并总结了最新的研究进展，最后讨论了基于DNA计算所面临的挑战。此类集成的分子计算系统有望广泛应用于航空航天、信息安全及国防建设等领域。

摘要:鉴定小分子药物的靶蛋白对于理解药物的作用机理以及药物副作用至关重要。传统方法需要对药物进行化学修饰共价交联，可能会导致药物活性的改变。目前已经发展多种无需化学修饰便可以对药物靶蛋白鉴定的方法，包括药物亲和力反应靶标稳定性技术 (Drug affinity responsive target stability，DARTS)、蛋白质氧化速率稳定性技术 (Stability of proteins from rates of oxidation，SPROX)、细胞热移位分析技术 (Cellular thermal shift assay，CETSA) 和热蛋白组分析技术 (Thermal proteome profiling，TPP) 等。文中将介绍这些技术的原理、应用以及各自的优点和局限性，另外也介绍了这些技术最新的优化方案。

摘要:微针在过去几十年中发展迅速，在透皮给药等领域已得到了广泛的研究。近些年随着微电子技术的蓬勃兴起，微针在生物诊疗中的应用越来越多的受到人们关注。通过微针提取血液和组织液进行检测分析以及微针作为电极在体液内直接对血糖、黑色素瘤、pH值等进行实时检测方面，都展现出了良好的实时检测应用前景。文中综述了微针的材料与结构设计及其在生物诊疗中的最新研究进展。

摘要:随着全球气候的不断变化，植物常遭受热胁迫、干旱胁迫、冷胁迫、盐碱胁迫等多种非生物胁迫。植物热激转录因子 (Heat shock transcription factors，HSFs) 作为植物体内广泛存在的一类转录因子，能够响应多种非生物胁迫。文中就HSFs的结构、信号调控机制以及其在主要植物拟南芥、番茄、水稻和大豆中的研究进行回顾和总结，以期为进一步阐明HSFs在逆境调控网络中的作用提供参考。

摘要:线粒体是细胞内的一种多功能细胞器，主要负责能量产生、细胞凋亡等生命过程。线粒体缺陷与临床上百种疾病相关。越来越多的研究已表明，细胞外的线粒体可被细胞内吞，进入到细胞内，然后以完整的形态发挥作用。研究发现，线粒体是对氧含量和酸碱度极为敏感的细胞器，细胞内环境可影响线粒体的功能。外源线粒体进入到生理环境中的细胞后，将提高细胞能量供应、促进细胞存活；但线粒体进入到缺氧和酸性的肿瘤组织后，将大量产生氧自由基、诱发细胞死亡。线粒体这种环境响应性的药理特性，可应用于清除肿瘤细胞、恢复受损组织的功能。目前线粒体已用于治疗中枢神经系统疾病 (帕金森氏病、抑郁症、精神分裂症等)、外周系统疾病 (缺血性心肌损伤、脂肪肝、肺气肿等) 和肿瘤等，为线粒体相关疾病的治疗提供了新的方法。文中对这种新型生物治疗方法的研究进展、医学应用和存在的挑战进行综述。

摘要:薯蓣皂素是一种天然甾体皂苷元，可作为数百种类固醇药物的前体，具有重要药用价值。目前工业生产薯蓣皂素主要依赖化学提取法，因此该法依赖植物材料和耕地且对环境有害。随着代谢工程和合成生物学的发展，生物合成法受到广泛关注。文中综述了生物合成薯蓣皂素的代谢途径和关键酶，并在酿酒酵母Saccharomyces cerevisiae中设计其异源合成途径，提出改造策略，以期为全生物合成薯蓣皂素提供有价值的参考。

摘要:固有免疫系统通过模式识别受体识别病原微生物表面的病原相关分子模式启动固有免疫反应，经级联信号转导，激活下游转录因子NF-κB和干扰素调节因子IRFs，进而产生炎性细胞因子以及Ⅰ型干扰素，抵抗病原微生物感染。TANK结合激酶1 (TANK binding kinase 1，TBK1) 作为一个中心节点蛋白，参与多条固有免疫信号通路的传导，可同时激活NF-κB和IRFs，是机体抗感染过程中关键的蛋白激酶。TBK1的精准调控对维持机体免疫稳态、抵抗病原体入侵至关重要。文中综述了TBK1在固有免疫应答中的作用及其泛素化调控机制，以期为病原体感染及自身免疫病的临床治疗提供理论基础。

摘要:基因组编辑技术 (Genome editing technology) 是一种通过人工手段在基因组水平对DNA序列进行改造的遗传操作技术，包括特定DNA片段的插入、敲除、替换和点突变。其中，依赖核酸酶的基因组编辑技术的基本原理是在基因组的特定位置产生双链DNA断裂 (Double-stranded break，DSB) 后通过非同源末端连接 (Non-homologous end joining，NHEJ) 或同源重组 (Homologous recombination，HR) 的方式进行修复。随着对核酸酶更深入的研究，基因组编辑技术也得到了快速发展，其中最常使用的核酸酶主要包括巨型核酸酶、锌指核酸酶、转录激活因子样效应物核酸酶以及成簇的规律间隔的短回文重复序列相关蛋白 (Clustered regularly interspaced short palindromic repeats (CRISPR)-associated proteins (Cas)。文中在介绍上述基因组编辑技术的发展及作用原理的基础上，主要综述了CRISPR/Cas9系统在基因功能鉴定、疾病模型建立、基因治疗和免疫治疗等应用领域的研究进展，并对其未来发展进行了展望。

摘要:乳酸是一种重要的工业化学品，被广泛应用于各个行业。近年来，随着聚乳酸 (PLA) 市场的兴起，乳酸原料的需求也在不断增加。糖基异养生产乳酸所带来的高昂成本与市场需求的矛盾吸引着研究人员积极寻找其他有利的解决方案。蓝细菌光合固碳生产乳酸是一种潜力巨大的新型原料供应策略，基于光合自养的细胞工厂，可以在单一平台上以太阳能为驱动力，从二氧化碳中直接生产出高光学纯度的乳酸。该方法原料廉价易得、过程简单可控、产物明确且易分离，同时达到节能减排和高附加值产品生产的双重效果，具有重要的研究与应用价值。文中回顾了蓝细菌固碳产乳酸技术的发展历程，从代谢基础、代谢工程策略、代谢动力学分析与技术应用等方面，梳理其研究进展和所遇到的技术难点，并对该技术的未来进行展望。

摘要:RNA干扰 (RNAi) 是真核生物体内重要的基因表达调控方式之一。RNAi的一种原始的作用是帮助生物体抵抗病毒，早期的研究表明无脊椎动物可以利用RNAi抵抗病毒，但是哺乳动物是否存在这一机制一直存在争议。最新的研究发现了哺乳动物RNAi抗病毒的强有力的证据，并且研究人员认为，这是一种之前被忽视的、全新的免疫途径。值得注意的是，病毒也可以利用RNAi加强其在动物细胞中的感染和免疫逃逸。文中总体介绍了动物细胞抗病毒RNAi免疫的研究历程，综述了这一领域的主要发现，最后提出了关于这一领域尚未解决的疑问，探讨了这一途径与其他天然免疫机制的联系。病毒介导的动物细胞RNAi途径不仅是基础的生物学问题，而且对于抗病毒药物的开发有重要指导意义。

摘要:本研究旨在探究生长激素 (Growth hormone，GH) 对贵州地方黄牛骨骼肌细胞增殖的表达调控，探明超表达GH基因对骨骼肌细胞增殖的影响。首先利用反转录PCR扩增黄牛GH基因的蛋白质编码区 (Coding sequence，CDS)，将其克隆至pUCM-T载体，并连接转化构建超表达载体pEGFP-N3-GH。同时使用实时荧光定量PCR检测GH基因在贵州地方黄牛骨骼肌相关组织 (腰大肌与背最长肌) 中的表达情况，然后培养牛原代骨骼肌细胞并进行鉴定，并将GH基因超表达载体导入细胞以研究GH基因对牛骨骼肌细胞增殖以及骨骼肌生长发育相关因子胰岛素样生长因子-1 (Insulin like growth factor 1，IGF-1) 与胰岛素样生长因子-2 (Insulin like growth factor 2，IGF-2)基因表达的影响。实时荧光定量PCR结果显示，GH基因在贵州地方黄牛腰大肌中的表达量均高于背最长肌，其中在关岭牛和威宁牛腰大肌中的表达量显著高于背最长肌 (P<0.05)。细胞转染及增殖结果表明，相比于pEGFP-N3，pEGFP-N3-GH能极显著提高GH与IGF-1、IGF-2基因在骨骼肌细胞中的表达量，且在被检测的4个时期(6 h、12 h、24 h、48 h)，超表达GH基因组也能够极显著地提高骨骼肌细胞的增殖速率 (P＜0.01)。结果提示，GH基因可促进贵州地方黄牛骨骼肌细胞的增殖，对其具有正向的调控作用，这为进一步探究GH基因对贵州地方黄牛生长发育的影响机制奠定基础。

摘要:雨生红球藻Haematococcus pluvialis在逆境胁迫条件下可大量积累虾青素，被认为自然界最理想的虾青素生产者。高光能有效诱导其虾青素的合成与积累，但藻细胞感知和转导光信号进而调控虾青素积累的机制尚不清楚。文中采用Illumina Hiseq 2000高通量测序技术分别获得正常、高白光及高蓝光处理组4.0 G、3.8 G及3.6 G的原始数据量，经质控与拼接之后获得51 954条长度至少为200 bp的unigenes基因，经过比对分析，共有20 537个unigenes在NR、NT、KO、SwissProt、PfamGO及KOG等数据库中的至少1个数据库中注释成功，达到39.52%。差异表达基因分析显示，高白光vs正常组共获得1 255个DEGs；高蓝光vs正常组共获得1 494个DEGs；高白光与高蓝光vs正常组共同的DEGs有1 008个。KEGG富集分析显示，与对照组相比高白光与高蓝光共同的显著富集通路包括光合作用、类胡萝卜素合成、脂肪酸合成、氧化磷酸化、DNA复制、碳代谢及氮代谢等过程。通过对转录组数据进一步分析，挖掘鉴定了大量光受体及其信号转导通路中的互作蛋白。随机筛选DEGs基因15条，采用荧光定量PCR技术检测其转录水平，结果表明与转录组差异表达数据高度一致。光受体及其信号转导通路中的互作蛋白基因差异表达分析，推测“光信号→光受体→互作蛋白 (互作蛋白→转录因子/转录调节子) →功能基因表达→虾青素积累”的信号转导通路可能参与上述调控过程，为深入解析光诱导虾青素合成的转录调控机制奠定了基础。

摘要:微生物细胞工厂以可再生资源为原料，为工业化学品的可持续生产提供了一种有前景的替代方案。然而，不适的外界环境显著影响了微生物细胞的存活率，降低了微生物细胞工厂的生产性能。通过延长微生物细胞的时序寿命，可以显著提升微生物细胞工厂的生产性能。首先，基于存活率的变化建立了细胞时序寿命和半时序寿命的评价体系；然后，发现半胱氨酸、肌肽、氨基胍和氨基葡萄糖抗衰老药物可以使大肠杆菌Escherichia coli细胞的时序寿命分别延长80%、80%、50%和120%；最后，延长E. coli时序寿命可以显著改善E. coli细胞工厂的生产性能，可以用于改善具有本源代谢合成路径的E. coli细胞工厂的生产性能，使乳酸和丙酮酸的得率分别提升30.0%和25.0%，也可以用于改善具有异源代谢合成路径的E. coli细胞工厂的生产性能，使苹果酸的得率提升27.0%。这些研究结果表明延长E. coli细胞寿命提供了一种潜在的改善细胞工厂的生产性能的方法。

摘要:l-高丝氨酸是一种非必需氨基酸，在工业生产中常被用作重要的平台化合物和添加剂。为提高产物合成效率，本文以实验室构建的l-高丝氨酸高产工程菌大肠杆菌Escherichia coli H0-0作为底盘菌株进行代谢改造。首先对ppc和pyccgP458S基因进行过表达来优化柠檬酸循环，然后通过thrAC1034T和lysCcgC932T提高产物的合成效率，随后对iclR基因进行了敲除以减少副产物的积累。同时导入scrA、scrB、scrK三个蔗糖代谢基因使大肠杆菌能利用蔗糖作为碳源进行发酵。l-高丝氨酸产量从3.2 g/L提高至11.1 g/L，本研究也为l-高丝氨酸的工业化生产奠定了基础。

摘要:作为一类多功能生物催化剂，卤醇脱卤酶在手性β-取代醇和环氧化合物合成应用方面备受关注。目前催化功能较为清楚的卤醇脱卤酶不足40种，且绝大部分催化性能并不能满足科学研究和实际应用的要求，因此挖掘并鉴定更多的卤醇脱卤酶具有重要意义。本文克隆表达了来源于红螺菌科细菌Rhodospirillaceae bacterium中 一个假定卤醇脱卤酶 (HHDH-Ra) 并对其催化特性以及酶学性质进行研究。将HHDH-Ra基因克隆到表达宿主大肠杆菌Escherichia coli BL21(DE3)，结果显示目的蛋白为可溶性表达。底物特异性研究显示HHDH-Ra对1,3-二氯-2-丙醇 (1,3-DCP) 和4-氯-3-羟基丁酸乙酯 (CHBE) 具有良好的特异性。以1,3-DCP为反应底物获得HHDH-Ra的最适pH和最适温度分别为8.0和30 ℃。pH 稳定性结果显示HHDH-Ra在pH 6.0–8.0具有较好的稳定性且经过100 h处理以后仍能保持70%左右的酶活。温度稳定性结果显示HHDH-Ra在30 ℃、40 ℃条件下的半衰期为60 h，且当温度提高到50 ℃时，该酶的半衰期仍有20 h，远高于已报道的酶。因此，来源于Rhodospirillaceae bacterium新型卤醇脱卤酶具有较好的温度、pH稳定性以及催化活性，在合成关键化学、医药中间体中具有一定的应用潜力。

摘要:二氢黄酮醇-4-还原酶 (Dihydroflavonol-4-reductase，Dfr) 是类黄酮生物合成途径中调控花青素和原花青素合成的关键酶。为探究dfr基因在同一生态环境下不同花色黄芩中的差异，以白色、紫红色和紫色3种花色的黄芩花瓣cDNA为模板，基于同源克隆和RACE技术从中克隆得到3个完整的dfr基因全长序列，分别命名为Sbdfr1、Sbdfr2、Sbdfr3，并采用生物信息学软件对其相关结构进行分析。结果表明，3个Dfr蛋白均存在高度保守的NADPH结合位点和底物特异性结合位点。系统进化分析表明，三者与已知粘毛黄芩 (GenBank登录号：ACV49882.1) 聚为一簇，亲缘关系最近；关键结构域和3D模型分析发现3个Dfr蛋白表面催化活性区域均存在差异，其独特的结构特性为研究Dfr底物特异性提供了有利条件。qRT-PCR分析显示，dfr在3种花色黄芩盛花期除根外的其他组织中均有不同程度的表达；在花瓣发育进程中，dfr基因在白花和紫花黄芩中的表达量均呈上升趋势，在紫红花黄芩中的表达量先缓慢上升后下降，之后再迅速上升至最大值。研究结果为进一步深入探究Dfr底物选择性的机理及功能提供一定的理论基础，对阐明黄芩花色差异变化的分子机理具有重要的科学研究价值。

摘要:植物由营养生长向生殖生长转变过程中光周期调控起着重要的作用。CONSTANS (CO) 是光周期途径中的特有基因，为探讨高羊茅FaCONSTANS (FaCO) 基因响应日照长短从而启动植物开花的机理，利用实时荧光定量qRT-PCR技术分析在长日照、短日照、持续光照、持续黑暗条件下FaCO基因的表达水平。构建过表达载体p1300-FaCO，利用农杆菌介导法遗传转化拟南芥，构建沉默载体p1300-FaCO-RNAi遗传转化高羊茅。结果表明，FaCO基因的表达受光周期调控，与生物钟控制的昼夜节律相关。在长日照条件下FaCO基因促进拟南芥开花，且恢复拟南芥突变体开花表型。RNAi沉默FaCO基因的高羊茅转基因植株晚花或者一直处于营养生长阶段。本研究初步探究高羊茅FaCO基因对开花过程的调控，这将有助于更进一步了解该基因的生物学功能。

摘要:新型冠状病毒主蛋白酶 (Main protease，Mpro) 在调控新冠病毒RNA复制中具有重要的生物学功能，且Mpro在冠状病毒中的进化高度保守并不易突变，已成为新型广谱抗冠状病毒药物开发的理想靶标之一。为了制备高纯度、高活性的Mpro，根据密码子偏爱性原则，将优化的Mpro基因分别连接到pET-21a与pET-28a表达载体中构建重组质粒。将重组质粒转化到大肠杆菌Escherichia coli Rosetta(DE3) 感受态细胞中，分别进行原核表达条件优化，所表达的重组蛋白质命名为Mpro与Mpro-28。Mpro与Mpro-28经HisTrapTM亲和层析法分离纯化后，以荧光共振能量转移 (Fluorescence resonance energy transfer，FRET) 实验进行生物学活性鉴定。FRET实验结果表明，纯化的Mpro具有良好的水解活性，Km值为11.68 μmol/L，kcat值为0.037/s，比活力不低于25 000 U/mg，约为Mpro-28的25倍，说明天然的氨基端对Mpro的生物学功能是必需的，羧基端残留的多聚组氨酸标签对其水解活性影响较小。文中基于密码子优化策略，成功地进行了新冠病毒Mpro在大肠杆菌中的表达条件优化与活性鉴定，为靶向Mpro广谱抗冠状病毒药物高通量筛选模型的建立奠定了实验基础。

摘要:不同细胞在特定化合物作用下具有不同的扰动信号，基于这些扰动信号预测细胞的活性和挖掘隐藏在表型之下的药物敏感性非常重要。文中开发了一种基于LINCS-L1000扰动信号的SAE-XGBoost细胞活性预测算法。通过对LINCS-L1000、Achilles和CTRP三大数据集匹配和筛选，采用堆栈式深度自动编码器对基因信息进行特征提取，结合RW-XGBoost算法预测药物诱导下的细胞活性，进而在NCI60和CCLE数据集上完成药物敏感性推断。与其他方法相比，该模型取得了良好效果，皮尔逊相关系数为0.85，并进行独立集验证，对应皮尔逊相关系数为0.68。结果表明，所提出的方法有助于发现新型有效的抗癌药物，为精准医疗提供帮助。

摘要:输入性疟疾已是我国疟疾防控的主要危险因素，如何对入境人员进行疟疾快速筛查是急需解决的难题。蛋白质芯片已被广泛应用于高通量筛选和诊断，本研究尝试构建了表面等离子共振技术 (Surface plasmon resonance，SPR) 蛋白芯片用于恶性疟疾的快速检测。采用聚乙二醇高分子处理的特异性吸附表面，以恶性疟疾特异性抗原富组氨酸蛋白Ⅱ (Histidine-rich protein Ⅱ，HRP2) 作为捕获探针，建立疟疾的微阵列芯片，并对芯片的最佳抗原固定浓度，检测的灵敏性和特异性，以及抗干扰能力进行了分析。该芯片可成功应用于恶性疟疾的筛查，具有无标记、即时快速的特点，与荧光定量PCR法相比，两种方法在敏感度和特异性方面无统计学差异。研究结果为一步研制疟疾分型鉴定蛋白质芯片奠定了基础，有利于对入境人员进行疟疾快速筛查。

摘要:为了获得有活性的白喉毒素突变体蛋白 (Cross-reacting material 197，CRM197)，本研究利用分子伴侣pG-KJE8与重组质粒pET28a-CRM197在大肠杆菌原核表达系统中进行共表达，来促进目的蛋白的正确折叠，进而提高CRM197蛋白的可溶性表达。将质粒转化至大肠杆菌后并诱导其表达目的蛋白，再通过SDS-PAGE胶染色、Western blotting等技术对所得蛋白进行检测分析。结果发现：利用体外重组技术成功得到了pET28a-CRM197重组蛋白原核表达质粒，且CRM197重组蛋白在原核表达系统中主要以包涵体形式表达；通过探索和优化，确定了诱导蛋白的最佳浓度和温度，当加入终浓度为1.0 mmol/L IPTG、0.5 mg/mL L-阿拉伯糖、5.0 ng/mL四环素,在20 ℃条件下诱导16 h时，目的蛋白的可溶性表达得到显著提高；可溶性表达的CRM197重组蛋白可以与CRM197一抗发生特异性结合，免疫反应性良好。因此，研究发现分子伴侣pG-KJE8可以促进CRM197重组蛋白在大肠杆菌中以可溶性形式表达，且能很好地与CRM197一抗发生特异性结合，证实CRM197重组蛋白具有良好的免疫反应性，为CRM197蛋白的工业化生产及应用奠定了一定的基础。

摘要:为了快速且准确地对疱疹病毒基因组进行基因敲除、插入或者点突变等修饰，通过同源重组将马立克氏病病毒 (MDV) 超强毒株Md5基因组克隆到细菌人工染色体 (BAC)。将筛选的阳性重组体DNA电转进DH10B菌株，用PCR及限制性片段多态分析 (RFLP) 方法鉴定含Md5全基因组的BAC克隆。将阳性重组体DNA转染入鸡胚成纤维细胞 (CEF)，拯救出重组病毒，命名为Md5BAC。进一步利用Red酶介导的两步法基因重组技术构建MDVlorf10基因敲除毒株。为了验证被敲除基因功能的特异性，将lorf10插入原位点以构建基因复原毒株。将构建的重组毒株分别感染CEF细胞，用间接免疫荧光试验确认重组病毒均包装成功；病毒生长曲线结果表明，lorf10敲除不影响病毒的体外增殖。总之，这为其他疱疹病毒的基因组编辑提供了技术参考。

摘要:酿脓链球菌 (Streptococcus pyogenes Cas9，SpCas9) 已成为强大的基因组编辑工具，但其可识别的前间隔序列临近基序 (Protospacer adjacent motifs，PAMs) 范围有限，且存在脱靶效应。为解决这些问题，文中提出一种对SpCas9的定向进化突变体xCas9进行优化的理性方法。首先，使用Rosetta程序进行能量最小化以优化Cas9的三维结构，获得其能量最低的构象；然后，对其定向进化所得氨基酸位点进行组合突变设计；最后，通过自由能排序从设计突变体中筛选出用于实验验证的最优变体。经DNA剪切实验验证，成功地获得了一个多PAM识别和低脱靶的新变体yCas9 (262A/324R/409N/480K/543D/694L/1219T)。该变体可识别NG、GAA和GAT序列，且其由错配sgRNA引导的脱靶DNA剪切活性低，为生物医学领域提供了一个有潜在应用价值的基因编辑工具。同时，文中还对SpCas9、xCas9和yCas9进行了分子动力学模拟，揭示了其PAM识别和脱靶效应的机理，可为进一步的CRISPR/Cas9蛋白优化改造提供理论指导。

摘要:微-纳尺度的蛋白质自组装体具有形貌多样性与良好的生物相容性，因而成为蛋白质自组装领域的研究热点。以蛋白质结晶条件的筛选手段高通量筛选不同类型蛋白质于不同尺度、不同形貌的自组装过程，是一种新兴的研究方法，具有重要研究意义。利用该方法进行蛋白质自组装条件筛选时，常会形成一些表观透明的液滴，其中是否有自组装现象的发生尚不明确。文中以β-乳球蛋白与蛋白质结晶试剂盒IndexTM C10相互作用为例进行探索，实验结果表明透明液滴中存在微-纳尺度的蛋白质自组装体。进一步通过扫描电镜观察不同初始浓度β-乳球蛋白与IndexTM C10混合形成的透明液滴中微-纳自组装体的形貌有所差别；通过激光共聚焦显微镜连续拍摄添加荧光标签的β-乳球蛋白形成自组装体的过程，可实时观察到液液相分离现象及最终形成的自组装体的形貌；通过原位X-射线衍射手段，可观察到自组装体内部结构随时间推移逐渐有序化的过程。以上研究表明，在以结晶条件筛选手段为基础的蛋白质自组装条件筛选实验中，透明液滴内的自组装现象具有深入探索的必要和价值。

摘要:产毒素的霍乱弧菌Vibrio cholerae可导致严重腹泻，已引起7次全球大流行。对于烈性噬菌体清除霍乱弧菌的效果评价上，一般使用传统的活细胞培养计数及噬菌斑进行观察分析，但操作费时耗力，尤其不能实时获得菌株被裂解及残存细胞的数量变化。进一步探索简便、能够实时监测噬菌体裂解霍乱弧菌的方法是非常必要的。利用荧光报告质粒的策略、将可在霍乱弧菌中高表达生物冷光的质粒转化至O1血清群霍乱弧菌耐药菌株中，通过测定比较生物冷光以及活菌计数，实时分析了噬菌体对液体培养状态下霍乱弧菌的裂解效果，结果显示：冷光值作为监测指标与传统的活细胞计数方法有很高的相关性，通过测定霍乱弧菌耐药株的冷光值监测霍乱弧菌活细胞的数量，可实时分析噬菌体裂解霍乱弧菌过程中细菌残存数量。这种分析方法与菌落计数和噬斑形成观察相比，能够重复对同一样本进行无干扰的连续多时间点检测，没有经过再培养或噬斑形成的时间迟滞，有利于进行噬菌体与宿主菌相互作用的实时监测分析。

摘要:偶合糖为一种可代替蔗糖的新型甜味剂，因其具有着色性能良好、保水性能优良、抗龋齿等优点，在食品、医药等领域具有良好的应用前景。本研究旨在找到廉价且易获得的供受体，并利用环状芽孢杆菌Bacilluscirculans 251来源的环糊精转移酶 (β-CGTase) 生产偶合糖，并优化确定制备偶合糖工艺。以蔗糖为受体，分别从加酶量、淀粉种类、温度、pH、供受比、异淀粉酶复配等因素对β-CGTase制备偶合糖工艺进行了优化。采用105 g/L马铃薯淀粉、95 g/L蔗糖为底物，向反应体系中添加13.5 U/g固定化β-CGTase和45.0 U/g异淀粉酶，在pH 5.5、40 ℃条件下反应21 h偶合糖产率达到88.4%。本研究创新性使用异淀粉酶协同β-CGTase制备偶合糖，该方法在产率和成本上均具有明显优势，为酶法制备偶合糖的工业化应用进一步奠定了理论和实验基础。

摘要:高等教育承担着人才培养的重大任务。教学和科研是高等学校不可或缺的两大职能，在当前的教育教学中，两者的关系存在失衡、融合度低等问题。本文从人体解剖及动物生理学实验及教学已存在的问题出发，主要从应用科研思政教育提高学生认知能力、结合科研实践开发实验项目、加强课堂教学与科研实践的结合等方面进行探索，树立科教融合发展的基本理念，实现高素质创新人才的培养目标。

摘要:深化课程思政建设，落实立德树人根本任务是新时代教育改革和人才培养的重要要求。微生物学实验课是生物工程、制药工程和食品科学与工程等多个专业的专业基础课和核心实践课。为充分发挥微生物学实验课育人功能，文中参考《高等学校课程思政建设指导纲要》，积极挖掘课程蕴含的思政元素，通过教学内容改革、教学方法创新、教师课程思政建设能力提升等3个方面进行微生物学实验课程思政改革探索，力求将价值塑造、知识传授、能力培养融为一体，培养具有坚定理想信念的高素质专业人才。

摘要:首次将成长记录袋评价法引入到高等院校生物类专业课程《细胞工程》的课堂教学改革中，构建了较为完备的课堂评价体系，将成长记录袋课堂评价体系的建立分为4个阶段，即准备阶段、演练阶段、实施阶段和作品展示阶段。并从实施成长记录袋评价法的可行性与必要性、评价体系的构建、执行过程中应注意的要点及事项分别展开论述。结果表明：通过该评价法的施行，不仅活跃了课堂气氛，增强了学生学习的主动性和自主性，还提高了学生分析、解决与细胞工程技术相关的专业问题的能力，执行效果良好。本课程课堂教学改革的实施，可为高校同类性质的其他专业课程提供借鉴与参考。

摘要:创新能力提升是当前研究生培养的核心目标，为了探索提高硕士研究生创新能力的课程教学新模式，笔者以微生物学相关专业学术型硕士研究生的选修课程——“现代微生物学技术”课程为例，对课程的教学内容、方法、考核方式等开展了探索与实践。授课教师通过案例教学、研讨式课堂和评价方式的改革，不仅让研究生掌握了现代微生物学技术的相关专业知识和学科前沿，更加提升了学生发现问题、分析问题和解决问题的能力，进而提高了研究生的创新能力。

摘要:华东理工大学生物工程学院从高水平专业比赛出发，以学生的兴趣为切入点，依托强大的科研和教学基地，构建具有“生物创客”精神的人才培养体系和创新实践能力培养体系。充分发挥学生主观能动性，提升了生物工程类相关专业本科生的科研素养和综合能力。对传统的高校教育模式进行了有效探索，满足了生命科学飞速发展时期对创新型人才的迫切需求。

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