以自筛选出的具有一定不对称拆分外消旋酮基布洛芬氯乙酯能力的野生菌Bacillus megaterium NK13为材料,通过构建其基因文库,筛选得到一个阳性克隆重组子pUC18-NK-HYD3。分析测序结果发现外源片段中包含一段完整的741 bp的开放阅读框,其编码的蛋白中含有酯酶的GXSXG保守序列。经在NCBI的BLAST系统中比对,证明该酯酶基因属于首次发现(GenBank Accession Number: GU143552)。将酯酶基因克隆到载体pET21b(+)中,转化E. coli BL21(DE3),经IPTG诱导后在宿主菌得到表达。SDS-PAGE电泳检测证明该酯酶蛋白分子量约为28 kDa。TLC和HPLC检测结果显示,该酯酶优先水解(R)-型底物,在重组菌菌液体系,转化率为15%时,酯酶拆分获得(R)-酮基布洛芬的过量值(e.e.%)最高,达62.74％;改用重组菌湿菌体的PBS体系后,在转化率为10%~50%时,酯酶拆分获得(R)-酮基布洛芬的过量值(e.e.%)一直保持在73%~76%之间。
目的: 制备具有肿瘤组织特异性表达的L1-ORF1蛋白多克隆抗体并进行初步应用研究。方法:采取基因工程表达方法制备L1-ORF1蛋白,免疫家兔制备多克隆抗体,间接ELISA检测抗体效价,Western blot和细胞免疫荧光方法检测抗体特异性,免疫检测验证其识别肿瘤细胞内L1-ORF1蛋白的特异性。结果:制备的抗L1-ORF1蛋白多克隆抗体具有很高的敏感性与特异性,免疫学检测表明该抗体不仅能检测出正常细胞中瞬时表达的L1-ORF1蛋白,而且可检测出肿瘤细胞中天然表达的L1-ORF1蛋白。结论:制备的多克隆抗体具有较高的敏感性与特异性,为以后该抗体的进一步应用奠定了基础。
为研究DNA疫苗从细胞质到细胞核的过程,对免疫细胞中DNA疫苗的结合蛋白进行初步鉴定。 提取小鼠脾脏免疫细胞的细胞质蛋白,将细胞质蛋白分别与 DNA 疫苗 pVAX-OVA 和空载体 pVAX 共孵育,孵育后首先由琼脂糖凝胶电泳分离与DNA结合的蛋白,然后通过SDS-PAGE进行分离和纯化,最后应用质谱技术分析其蛋白组分。质谱结果初步鉴定了免疫细胞中pVAX-OVA 结合的蛋白有IQ motif containing F4 等。免疫细胞中与 pVAX 结合的蛋白有Foxl2,SUV420H2 和 gamma actin 等。Foxl2具有核定位序列,DNA结合区域和与核转运蛋白相互作用的特点,可能对DNA疫苗的进入具有促进作用。这些蛋白质是否可以影响DNA疫苗有效进入细胞核进行基因表达需要进一步研究。
哮喘、过敏性鼻炎、特应性皮炎及食物过敏等疾病为一类常见疾病,但存在治疗效果不佳,患者病程长等特点。IgE 分子是导致过敏性疾病的关键分子。抑制IgE分子与效应细胞膜表面FcεRI受体的结合可抑制过敏反应的发生。通过克隆FcεRI受体α亚基的cDNA与IgG2的稳定区铰链区、CH2和CH3的cDNA连接,以二聚化融合蛋白sFcεRIα/mIg(IgG2)的形式在CHO细胞中表达,达到提高sFcεRIα生物半衰期的目的。表达载体构建和初步的功能性试验等一系列研究证实,所表达的融合蛋白的分子量为170kDa,并与人IgE和鼠IgE有较好的结合活性。这些研究为该融合蛋白最终实现产业化打下良好基础。
热激转录因子(heat shock transcription factor, HSF)是植物热激响应的主要控调因子,在植物对环境胁迫的分子响应中起着重要作用。水稻存在多个热激转录因子基因,但它们在水稻对环境胁迫响应中的具体功能还不十分清楚。通过与已知序列比对,从水稻基因组中鉴别出25个水稻HSF基因。通过对HSF氨基酸序列进行进化树分析,25个水稻HSF可分为A,B和C三类。大部分HSF基因剪接模式单一,8个基因存在选择性剪接。运用Q-PCR技术对24个水稻HSF基因在不同组织以及在激素GA3、KT、ABA和高温、干旱、盐胁迫处理条件下的表达谱进行了分析。大部分基因的表达具有组织特异性。10个HSF基因的表达显著受激素GA3、KT和ABA调控。13个HSF基因明显对高温、干旱和盐胁迫产生表达响应。
棉粕蛋白质含量高达38％~50％,然而作为饲料其蛋白质品质较差,饲料利用率较低。为提高其蛋白质利用率,从自然界筛选出了能够高效降解棉粕大分子蛋白质的优良菌株4株,经生化与分子生物学试验鉴定为Bacillus subtilis(2株,编号为H1和H7),Bacillus cereus (1株,编号为H9)和Aspergillus niger (1株,编号为P1)。通过单菌及组合发酵实验比较发现:最适宜菌种组合为B. subtilis(H1)和A. niger (P1)。两菌株组合发酵后,棉粕TCA-NSI(三氯乙酸氮溶指数)提高了25.34%,小分子多肽含量提高了11%,游离必需氨基酸提高了24%,蛋白质的体外消化率由44.56%提高到了78.61%,明显高于其他菌种组合,研究结果表明其组合发酵可有效改良棉粕蛋白品质,显著提高棉粕蛋白的饲用价值。
琥珀酸是一种具有重要应用价值的生物基平台化合物。对大肠杆菌focA-pflB ldhA突变株QQS101在严格厌氧条件下生长和葡萄糖代谢能力进行了考察,比较分析了葡萄糖与大肠杆菌混合酸发酵产物的单位碳的还原程度,认为非严格厌氧条件有利于QQS101发酵葡萄糖积累琥珀酸,进一步对有氧生长碳源进行了对比试验的结果表明,以木糖支持有氧生长,QQS101摇瓶发酵39 h消耗葡萄糖37.6 g/L,琥珀酸的产量达到31.01 g/L,摩尔产率为1.258 mol Succinate/mol Glucose。发酵过程中,丙氨酸的添加能够提高琥珀酸的摩尔产率。
目的:探索目前临床广泛使用的喷射式雾化机对质粒DNA(pDNA)完整性破坏的影响及保护措施。方法:在研究雾化时间对pDNA完整性影响的实验中,加入5ml pDNA(20μg/ml),分别在开始雾化后收集第1min内;第2min内;第3min内;第4min内;第5min内及第10min内雾化器喷口处的雾化液滴;在研究加样量对裸pDNA完整性影响的实验中,分别取2ml、4ml、6ml、8ml,各雾化4min,收集最后一分钟内雾化液滴。在两种高分子聚合物对pDNA保护性研究的实验中,各取4ml未经高分子聚合物修饰的以及经过聚乙烯亚胺(polyethylenimine, PEI)或阳离子脂质体修饰后的pDNA,分别雾化10min,收集最后一分钟内雾化液滴。使用琼脂糖凝胶电泳分析雾化样本质粒完整性。结果:在雾化时间由1min增至10min后完整性部分所占百分比由(83.5±2.2)%降至(37.1±2.8)%;加样量由2ml 增至8ml 后,pDNA完整性部分所占百分比由(32.1±3.5)%增至(93.6±0.6)%;经过PEI或阳离子脂质体修饰后的pDNA在雾化过程中几乎无破坏现象。结论:喷射式雾化机对pDNA的破坏呈剂量、时间依赖性,PEI与阳离子脂质体对pDNA保护效果良好,为喷射式雾化机在基因雾化治疗中的应用打下一定基础。
目的:目的DNA片段中快速构建位点不同的定点双突变体。方法: 借鉴DNA shuffling技术中DNA小片段延伸扩增获得全长DNA片段的工作原理,与常规基因定点突变技术相结合,改进重叠延伸PCR技术构建定点双突变。结果:对嗜酸热脂肪杆菌(Alicyclobacillus acidocaldarius)Tc-12-31的甘露聚糖酶基因AamanA中两个可能的活性位点E151和E231进行双点突变,先后经过无引物和有引物两步PCR,扩增获得全长DNA,测序结果表明得到预期的定点双突变体;酶活性检测和薄层层析结果表明双点突变体丧失了酶的活性。结论: 改良的重叠PCR技术,能经济、简便、高效地获得双点定点突变体,在酶的催化机理的阐述、蛋白质结构改造等分子生物学领域中具有较高的应用价值。
Real time RT-qPCR (real-time quantitative reverse transcription-PCR) 是一种快速、简便、准确、灵敏、成本低廉的基因检测技术,被认为是目前检测基因在转录水平表达的金标准。研究发现Real time RT-qPCR的检测结果会受到实验设计、引物、模板的质量、内参的选择及数据分析的方法等多个因素的影响,规范实验设计及操作是得到可靠结论的前提和必要条件。对近年来国内外涉及Real time RT-qPCR整个实验流程及数据发表的一些规范及标准进行综述,以便规范实验设计及操作,加强实验质量控制,促进研究结果的推广,和更好地发挥其应用价值。
Toll样受体(TLR)是一类模式识别受体,通过多种信号传递改善免疫系统功能,活化NF-κB信号通路,调节TNF-α、ILs和IFN-α等多种细胞因子分泌,在天然免疫系统中发挥重要作用,在免疫学及药物研究领域受到广泛关注。TLR种类众多,配体广泛,可以作为治疗微生物感染、炎症、自身免疫性疾病、 肿瘤及放射损伤等疾病的药物靶点,是免疫治疗的重要切入点。研究人员已经对数十种TLR靶向药物进行了研究。对TLR结构特征、信号传递以及靶向药物的特点和研究现状进行综述,分析其在免疫治疗方面的优劣势,也为下一步药物研究提供一定的理论依据。
TAT蛋白转导肽是人类免疫缺陷病毒1型(human immunodeficiency virus type 1, HIV-1)编码的一段富含碱性氨基酸、带正电荷的多肽,属于蛋白转导域家族的一员。长期研究发现其全长及11个碱性氨基酸富集区的核心肽段(YGRKKRRQRRR)不仅能够在包括蛋白质、多肽及核酸等多种外源生物大分子的跨膜转导过程中具有重要作用,而且能够携带这些外源生物大分子通过活体细胞的各种生物膜性结构(如细胞膜和血脑屏障等)并发挥生理功能,但其跨膜转导机制仍不明确。新近研究还发现TAT核心肽段在促进外源蛋白高效表达过程中也具有重要作用,能够显著增加外源蛋白高效、可溶性表达的水平,显示了TAT蛋白转导肽的新功能。以TAT蛋白转导肽跨膜转导作用的长期研究背景为基础,分别从TAT蛋白转导肽的结构特点、其跨膜转导作用的影响因素及其作用机制等方面进行了系统综述,进一步结合TAT蛋白转导肽的最新研究进展分别从药物研发、机制探索及新功能的开发等方面展望了后续研究方向与应用价值,不仅为深入阐述TAT蛋白转导肽的跨膜转导作用的功能意义提供了参考依据,而且为TAT蛋白转导肽在微生物工程及蛋白质工程等领域的潜在应用价值提供了重要参考信息。
朊蛋白疾病是人类和动物中枢神经变性的神经退行性疾病,严重威胁人类的健康。朊病毒(Prion)引发疾病的致病机理尚未十分清楚,常采用体外合成Prion的方法研究其致病机理,但体外研究朊蛋白的主要困难在于建立一个合适的系统模拟体内环境,以便研究正常朊蛋白转化为致病性朊病毒的发病机制。综述了无细胞转化分析,细胞裂解液转化分析,蛋白质错折叠循环扩增,自催化转化分析等至今普遍采用的几种Prion体外合成方法,并讨论了这些方法是否适合用于模拟Prion在体内合成并聚集的过程,为研究朊病毒疾病提供了丰富的研究资源,为深入研究朊蛋白致病性转化提供参考。
体内氧浓度的稳定是机体维持自身功能的一个必要条件。在低氧条件下,机体内部在低氧信号的刺激下形成一个强大的防御体系以保护自己的组织。在采取防御的过程中,低氧诱导因子-1 (hypoxia inducible factor-1,HIF-1)、血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor, VEGF)、促红细胞生成素(erythropoietin, EPO)、核因子-κB (nuclear factor-κB, NF-κB)等基因表达上调。HIF-1是一个与低氧胁迫相关的转录因子,它的激活与体内氧浓度相关。VEGF是HIF-1下游的一个靶基因,它是至今发现的一个在促血管新生方面起着最关键作用的因子。NF-κB能够抑制由低氧引起的细胞凋亡。以上这些基因在动物抗低氧胁迫方面起着重要作用,综述了低氧条件下HIF-1、VEGF、EPO、NF-κB的功能、表达特性以及调控机制。
蛇毒是许多具有独特生物活性的蛋白质与酶的混合物,在基础科学研究和临床上有重大应用价值,但是通过从蛇毒中分离获取活性组分具有局限性。巴斯德毕赤酵母表达系统是最为常用的真核表达系统之一,其真核加工、折叠、翻译后修饰等能力使得所表达的重组蛋白具有与天然蛋白近似的生物活性,因而该系统在富含二硫键或糖基化的蛇毒素蛋白表达中被广为采用。迄今为止,已经有12个属的25种蛇毒素蛋白(包括蛇毒丝氨酸蛋白酶、金属蛋白酶/去整合素、L-氨基酸氧化 酶、C-型凝集素和神经毒素、血管收缩因子、神经生长因子等家族)在毕赤酵母中获得成功表达,蛇毒富半胱氨酸蛋白、缓激肽增强肽(BPP)等至今尚未见酵母表达的报道。毕赤酵母表达蛇毒素蛋白失败的原因可能在于,有关密码子偏爱性、目的基因转录出的RNA二级结构特征、糖基化程度不均一及糖型差异、所表达毒素对酵母细胞的毒性等方面,并对解决的方法进行了讨论。
转录因子与顺式作用元件结合,可调控下游一系列基因的表达。通过基因工程手段使一个抗病转录因子基因在植物中超表达就相当于转入了多个抗病基因,从而提高综合抗病能力,因此,转录因子已成为近年来的研究热点。综述了乙烯应答元件结合因子(Ethylene-responsive element binding factors,AP2/EREBP)、MYB、WRKY、碱性亮氨酸拉链家族和homeodomain蛋白5种植物抗病相关转录因子的结构、功能特性、调控机制以及它们在植物抗病基因工程方面的研究成果,并展望了其应用前景。
人类基因组计划的完成标志着生命科学已进入后基因组时代,蛋白质组学的研究被提升到了前所未有的高度,蛋白质组学旨在阐明基因组所表达的真正执行生命活动的全部蛋白质的表达规律和生物功能。伴随葡萄基因组测序工作的完成,有关葡萄蛋白质组学的研究迅速发展。对近年来蛋白质组学在葡萄上的研究进行了综述,内容主要包括:葡萄蛋白质样品的提取制备,葡萄果实发育和品质形成过程中蛋白质组的变化,葡萄果皮、细胞壁、质膜等特定组织材料的蛋白质组研究,及蛋白质组学在葡萄逆境胁迫、体细胞胚的发生等方面的研究,并对葡萄蛋白质组学的发展趋势进行了展望。
革兰氏阳性菌模式生物——枯草芽孢杆菌能分泌多种肽类及由肽类衍生的抗菌活性物质,按合成途径不同,可分为核糖体肽和非核糖体肽。其中,非核糖体肽分子量较小,一般为3000Da以下,其生物合成是通过多功能复合酶系——非核糖体肽链合成酶来完成的,多发生在菌体生长停止之后;而核糖体肽分子量较大,其合成多于菌体快速生长时期。非核糖体肽链合成酶和核糖体肽的合成及其调控均需基因参与,而这一系列基因就构成了各种抗菌肽生物合成的基因簇。对核糖体肽和非核糖体肽的生物合成及其相关调控机制进行了综述。
D-乳酸作为一种重要的手性中间体和聚乳酸合成的原料,其生产已越来越受到人们的重视。然而,低光学纯度D-乳酸在很多领域的应用都受到限制。微生物发酵法能够生产高光学纯度的D-乳酸。除了乳酸生产的传统菌株—乳酸细菌,研究者们还通过基因工程的手段不断探索其它种属菌株利用更廉价的可再生资源高产光学纯度D-乳酸的可行性。介绍了D-乳酸的物化性质及其在工业生产、化学加工和聚乳酸合成中的应用,并详细综述了国内外发酵法生产光学纯度D-乳酸的最新研究进展,着重介绍了采用基因工程育种策略提高菌株的D-乳酸产量、转化率、生产强度以及光学纯度,降低副产物的合成,扩大底物利用范围的研究成果。所涉及的菌株包括:乳酸细菌、大肠杆菌、谷氨酸棒杆菌以及酵母等。这些研究表明,应用基因工程手段改造生产菌株的代谢途径是选育D-乳酸发酵生产菌株的发展趋势。最后还对D-乳酸发酵生产的前景进行了展望。
生命科学与生物技术的发展推动了"生物经济"概念的形成与生物经济时代的来临,进而导致农业、健康医疗、环保、工业制造等产业的生产与消费方式正在发生深刻变革。分别从生物经济对未来农业、健康医疗、环保及制造业的影响进行分析,提出了生物经济成长(GREW)战略。作为一个战略体系,GREW战略包括相互交叉、相互依存与影响的四个子战略:新型农业(Green biotech based)战略、健康医疗(Red biotech based)战略、绿色环保(Grey or Environmental biotech based)战略,以及绿色制造业(White biotech based)战略。GREW战略的及时提出与逐步形成,对于生物产业发展规划及政策制定具有高度前瞻性意义和指导作用。
