中国生物工程杂志

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许英晨, 管利东, 周军年, 曾泉, 袁红丰, 李思霆, 管兆轩, 何丽娟, 南雪, 陈琳, 岳文, 裴雪涛

中国生物工程杂志. 2013, 33(1): 1-7.

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旨在分离并鉴定肝癌肿瘤干细胞,并对其异常表达的microRNA进行了初步筛选。首先利用流式细胞术及免疫荧光技术分别在肝癌细胞系及肝癌组织标本中确认了CD90⁺细胞的存在;随后利用免疫磁珠分选技术从肝癌细胞系MHCC97-H中分离出了CD90⁺细胞,化疗药物耐药性实验表明,CD90⁺细胞具有明显的化疗药物耐受能力;两次裸鼠皮下成瘤性实验也表明CD90⁺细胞具有较强的成瘤能力,而CD90^-细胞不具备成瘤能力。上述实验充分说明:CD90⁺细胞具有肝癌肿瘤干细胞特性。因此利用该细胞模型进行了肝癌肿瘤干细胞CD90⁺细胞和非肝癌肿瘤干细胞CD90^-细胞之间差异表达的microRNA的检测,结果表明,CD90⁺细胞与CD90^-细胞之间共有92个microRNAs的表达存在差异性,其中在CD90⁺细胞中高表达的microRNAs有52个;在CD90^-细胞中高表达的microRNAs有40个。

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EV71类病毒颗粒的表达和免疫原性的初步评价

郭莉莉, 欧霞, 米锴, 孙茂盛, 李鸿钧

中国生物工程杂志. 2013, 33(1): 8-13.

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目的:运用Bac-to-Bac杆状病毒表达系统构建EV71类病毒颗粒,并对形成的类病毒颗粒的免疫原性进行初步评价。方法:构建重组杆状病毒表达载体Bacmid-P1-3CD,转染昆虫细胞sf9细胞系,获得携带EV71病毒结构基因P1和3CD蛋白酶基因的重组杆状病毒AcMNPV-P1-3CD。采用免疫荧光、Western blot及电镜观察等方法检测重组病毒表达产物及形态学特征。表达产物免疫动物后用ELISA、中和试验的方法对其免疫效果进行初步评价。结果:免疫荧光证明有特异性表达产物,Western blot结果可见大小约为39kDa的VP1特异性条带。电镜结果可观察到大小约为27nm的颗粒。免疫动物的血清ELISA抗体效价为1:776,中和抗体效价为1:588。结论:利用Bac-to-Bac杆状病毒表达系统能共表达EV71的P1和3CD基因,并能形成EV71类病毒颗粒。经初步评价,形成的EV71 类病毒颗粒具有较好的免疫原性。

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重组人成纤维细胞生长因子8b原核表达载体的构建和纯化研究

黄鹏煌, 王泽, 田海山, 赵海洋, 李海燕, 李校堃

中国生物工程杂志. 2013, 33(1): 14-19.

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成纤维细胞生长因子8b(fibroblast growth factor, FGF8b)在生长因子中与内分泌癌的发生和发展相关联,是一个有潜在临床应用价值的候选分子,为了满足重组人FGF8b的研发需要,论文采用分子克隆的方法构建了以包涵体形式表达FGF8b的重组大肠杆菌,并初步摸索出包涵体蛋白的纯化和复性工艺条件,通过Western blot和MTT法鉴定了FGF8b的生物化学特征和促增殖活性,表明利用包涵体复性技术初步得到了具有活性的蛋白,为后续研发进程奠定了基础。

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黄瓜花叶病毒2b蛋白C末端无抑制局部RNA沉默的活性

王盛, 曹慜, 董洁, 穆红珍, 丁国平, 张虹

中国生物工程杂志. 2013, 33(1): 20-26.

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目的:黄瓜花叶病毒 (Cucumber mosaic virus,CMV) 编码的2b蛋白具有RNA沉默抑制子的功能,其C末端氨基酸序列非常保守。为了明确2b蛋白C末端保守序列在RNA沉默抑制中的作用,构建了CMV Q株系野生型2b及其C末端缺失突变体2b^delC的植物瞬时表达载体。通过农杆菌共渗滤法对野生型2b及其C末端突变体的沉默抑制子活性进行了分析。结果与结论:烟草接种叶片中野生型2b及其C末端突变体的Western blot检测表明,野生型2b蛋白与其C末端突变体在植物中积累水平变化不大,说明2b蛋白C末端氨基酸残基在维持2b蛋白在植物细胞中的稳定性方面无作用。在整株、细胞和分子水平上分别比较了野生型2b及其突变体2b^delC对共表达GFP的表达量影响,结果表明在所有的测定结果中二者均无明显地差异,说明2b蛋白C末端94-111位氨基酸在抑制局部RNA沉默上无生物学活性,讨论推测C末端应不存在与小RNA结合的结构域。

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中国林蛙核糖核酸酶Rdrlec新基因的原核可溶表达

陶凤云, 尹雪薇, 李丹, 蒋丹, 赵伟

中国生物工程杂志. 2013, 33(1): 27-32.

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来源于蛙属的核糖核酸酶由于具有显著的抗肿瘤活性而备受关注,Rdrlec是从中国林蛙基因组中克隆得到的核糖核酸酶新基因。获得大量高纯度野生型重组蛋白是研究其功能的基础。按照大肠杆菌偏好的密码子人工合成Rdrlec基因,通过EcoR I和Hind III位点插入到表达载体pET-32a(+)中构建pET32-Rdrlec重组表达质粒,转化到Escherichia coli BL21(DE3)中,0.4 mmol/L IPTG 30℃诱导6 h后,融合蛋白主要以可溶形式表达,经过Ni-NTA亲和纯化和Sephadex G75层析纯化,得到电泳纯融合蛋白。肠激酶切割后得到Rdrlec野生型重组蛋白,具有降解RNA的酶活性,证明分子的空间结构已经正确形成。Rdrlec野生型重组蛋白表达成功,为后续蛋白结构与功能的研究以及进一步的开发应用提供了原料。

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枸杞LmP5CS基因的克隆及表达分析

冯远航, 王罡, 季静, 关春峰, 金超

中国生物工程杂志. 2013, 33(1): 33-40.

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目的:为进一步研究枸杞抗逆境胁迫的机制,并为转基因育种,提供理论依据。提高农作物的抗逆性提供优质的基因资源。方法:提选取盐胁迫后脯氨酸含量变化较大的耐盐植物枸杞为材料,用1.5%NaCl处理后,提取枸杞叶片总RNA,利用 RT-PCR 及3' RACE方法克隆获得吡咯啉-5-羧酸合成酶(delta 1-pyrroline-5-carboxylate synthetase,P5CS)基因的全长cDNA,命名为LmP5CS,构建pH7m24GW,3rc-LmP5CS植物表达载体。结果:LmP5CS基因的ORF长2 154 bp,编码1个等电点为6.07、分子量为 77.5kDa、由717个氨基酸组成的蛋白。枸杞在200 mmol/L NaCl 盐胁迫下, LmP5CS基因表达量随处理时间,有先升高后降低的趋势,9h基因表达量最高,脯氨酸含量变化与之一致。结论:LmP5CS基因在盐胁迫下脯氨酸含量的变化中起关键作用。

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根癌农杆菌介导的金发草遗传转化条件的优化

李美玉, 李锐, 于敏, 王胜华, 陈放

中国生物工程杂志. 2013, 33(1): 41-46.

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金发草(Pogonatherum paniceum)是一种多年生岩生草本植物,在生态恢复和景观建设中起着重要的作用。利用根癌农杆菌介导转化金发草胚性愈伤组织,通过GUS(β-葡萄糖苷酸酶)瞬时表达率研究菌液浓度、浸染时间、乙酰丁香酮(AS)浓度、葡萄糖浓度、共培养时间等因素对金发草转化的影响,并利用确定的最佳条件将GUS基因转入金发草,获得稳定表达转化植株。结果表明:菌液浓度(OD₆₀₀)为0.6,浸染时间为10min,添加20mg/L的乙酰丁香酮(AS)和10g/L的葡萄糖,共培养时间5d为最佳条件,GUS瞬时表达率最高。经过抗性筛选后最终获得阳性转基因植株频率为57%。再生植株经GUS染色和PCR检测证明,GUS基因已成功整合到金发草基因组中。此转化体系的建立为金发草的遗传改良及相关功能基因的研究奠定了基础。

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一株苯系物降解真菌筛选及降解特性

张占生, 李彦旭, 杜青平, 夏丽娟

中国生物工程杂志. 2013, 33(1): 47-52.

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采用逐量分批驯化的方法以污水处理厂污泥作为菌源,苯、甲苯、二甲苯为唯一碳源,驯化、分离、筛选能够有效降解苯系物的真菌,命名为B1。采用单因素以及正交实验方法并对真菌降解环境影响因素及降解效率进行了测定和研究。结果表明:真菌B1对苯系物降解的最佳条件为C:N=5:1,pH5,温度30℃,菌种接种量为5.5ml(50ml培养基)。采用GC对初始液相浓度0~90mg/L范围内的苯系物降解效果进行测定,未发现苯系物对真菌降解活性产生抑制作用。真菌对苯系物的降解效率为:甲苯>苯>二甲苯,最高降解效率分别达到87.39%,85.21%,81.47%。混合物降解效果略高于单一底物的降解效果。

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链霉菌Streptomyces sp. M-Z18转化前体L-赖氨酸合成ε-聚赖氨酸的研究

陈旭升, 任喜东, 曾昕, 董难, 毛忠贵

中国生物工程杂志. 2013, 33(1): 53-59.

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目的:考察不同细胞培养方式对Streptomyces sp. M-Z18转化前体L-赖氨酸合成ε-聚赖氨酸过程的影响。方法:利用两阶段细胞培养和发酵过程流加方式,建立了两阶段细胞培养转化前体L-赖氨酸合成ε-聚赖氨酸以及转化前体L-赖氨酸耦合甘油发酵生产ε-聚赖氨酸的策略。结果:(1)两阶段细胞培养转化前体L-赖氨酸合成ε-聚赖氨酸策略实现ε-PL积累15 g/L, 转化L-赖氨酸3 g/L;(2)转化前体L-赖氨酸耦合甘油发酵生产ε-聚赖氨酸策略使得ε-PL产量达到33.76 g/L,单位菌体的合成能力提高37.8%,转化L-赖氨酸4 g/L。这表明,上述两种方式下前体L-赖氨酸都能够被Streptomyces sp. M-Z18转化合成ε-聚赖氨酸,但转化效率还有待进一步提高。意义:揭示了Streptomyces sp. M-Z18合成ε-聚赖氨酸的限速步骤在于初级代谢产物L-赖氨酸的合成,这为后续利用代谢工程手段改造菌株提供了方向。

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用生物传感器方法测定正常小鼠肝脏中miR-21活性

田文洪, 胡键阳, 董小岩, 李明皓, 吴小兵

中国生物工程杂志. 2013, 33(1): 60-66.

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目的:建立生物传感器检测小鼠肝脏中microRNA (miRNA)活性的方法,测定miR-21在正常小鼠肝脏中的活性。方法:首先,分子克隆方法构建检测miRNA活性的通用型质粒传感器Dsensor。将各种miRNA的互补序列插入Dsensor中构建成相应miRNA活性检测传感器。用水动力法将检测miR-21的Dsensor注射至正常小鼠体内,以miR-122 Dsensor为阳性对照,miR-206 Dsensor为阴性对照,以不插入任何miRNA互补序列的Dsensor为空白对照。不同时间点尾静脉采血测定Gluc表达,处死小鼠测定肝脏中Fluc表达,比较计算得出miRNA活性。最后,用QRT-PCR法测定小鼠肝脏组织中miR-21、miR-122和miR-206表达水平。结果:用RIF(Relative inhibiting fold)值表示miRNA活性,miR-21、miR-122和miR-206活性分别为80.03±21.25,29.90±5.90和0.92±0.29,表明小鼠正常肝脏中miR-21的负调控活性明显高于miR-122。然而,QRT-PCR法测定结果显示,miR-21的表达水平明显低于miR-122,而miR-206几乎没有表达。从miR-21与miR-122的活性与表达水平比较发现,miR-21的表达水平并没有真实反映其活性。结论:成功建立了一种小鼠肝脏中miRNA活性检测方法;首次发现小鼠正常肝脏中miR-21活性水平比miR-122更高,而表达水平却明显低于miR-122。提示miR-21对于维持肝脏的正常生理功能的重要作用,值得进一步研究其调控的靶基因和机理。

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HIV-1整合酶链转移反应抑制剂的荧光筛选方法

刘斌, 刘昕, 李杉, 何红秋, 张小轶, 谭建军, 陈慰祖, 王存新

中国生物工程杂志. 2013, 33(1): 67-71.

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整合酶被认为是抗HIV-1药物研究的理想靶点之一。为了建立便捷高效的整合酶链转移反应抑制剂筛选方法,首先将HIV-1整合酶原核表达载体pNL-IN转化入大肠杆菌感受态细胞BL21(DE3)进行原核表达,并用镍琼脂糖凝胶进行亲和纯化,获得了纯度和活性均较高的整合酶重组蛋白;然后设计了生物素标记的供体DNA和FITC标记的靶DNA,用链霉亲和素磁珠捕获反应体系中的DNA产物;最后用荧光分析仪检测DNA产物的荧光信号,并计算待测样品的抑制率。用已知整合酶抑制剂S-1360和MK-0518对筛选方法进行了验证,测定结果与已有实验数据相当,表明本筛选方法能够有效应用于HIV-1整合酶链转移反应抑制剂的筛选。与现有的整合酶链转移反应抑制剂筛选方法相比,本筛选方法步骤更为简化、耗时更短、成本更低。

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抗心型脂肪酸结合蛋白单克隆抗体制备、鉴定和在侧向免疫层析方法中的应用

康可人, 吴培钿, 李悦琳, 黄绮玲, 李高辉, 唐时幸, 王继华

中国生物工程杂志. 2013, 33(1): 72-78.

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目的:制备抗心型脂肪酸结合蛋白(H-FABP)单克隆抗体(mAb),并建立侧向免疫层析方法检测血浆中H-FABP。方法:用H-FABP蛋白免疫纯系Balb/c小鼠,采用杂交瘤技术建立能稳定分泌抗人H-FABP的单克隆杂交瘤细胞株。常规制备腹水,纯化后得到特异性抗H-FABP单克隆抗体,进行效价、特异性、亲和力的鉴定分析,并在ELISA平台进行抗体配对,用所筛选到的抗体对初步建立了检测H-FABP的侧向免疫层析方法。结果:成功获得12株稳定分泌抗体的阳性细胞株,并筛选出能相互配对,并应用于侧向免疫层析平台的抗体3D1和5F4,检测临床样品与对照试剂比较总符合率为100%。结论:筛选能稳定分泌抗体的细胞株,配对抗体应用于侧向免疫层析检测方法中,能快速、特异、灵敏的检测出临床样品中H-FABP,为临床应用快速检测H-FABP指标提供了方法和关键材料。

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不依赖天然外显子的蛋白质内含子定向进化筛选系统

邱沛然, 胡芳, 林瑛, 孟清

中国生物工程杂志. 2013, 33(1): 79-83.

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蛋白质剪接技术为在蛋白质水平上直接对蛋白质进行修饰和加工提供了一种全新的解决方案,因而在蛋白质工程及相关领域具有非常广阔的应用前景。现阶段,大部分天然的蛋白质内含子在异源蛋白质中剪接活性非常低,极大限制了蛋白质内含子的开发和应用。为了开发一个可以同时对蛋白质内含子通用性和剪接活性进行筛选的系统,利用Bsa I限制性内切酶识别位点和切割不重合的特性,将Ter ThyX内含子(不含外显子序列)插入到卡那霉素抗性蛋白基因的多个位点。并且摒弃了以往需要结合天然外显子以实现剪接的方法,可以同时对蛋白质内含子的剪接活性和通用性进行筛选。Western blot结果和卡那霉素平板生长结果表明,通过卡那霉素筛选系统可以精确的将蛋白质内含子剪接反应与卡那霉素抗性结合起来,仅从卡那霉素平板上的菌落生长情况即可完成蛋白质内含子剪接活性阳性突变的筛选,是一个快速,稳定的定向进化筛选系统。

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海洋芽胞杆菌B-9987产新型抗菌环脂肽Marinhysin A的培养基优化

陈杰, 魏鸿刚, 罗远婵, 张道敬, 李淑兰, 田黎, 李元广

中国生物工程杂志. 2013, 33(1): 84-89.

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Marinhysin A(MA)是由海洋芽胞杆菌B-9987产生的具有抗真菌活性的新结构环脂肽类化合物,该化合物不仅抑菌谱广而且盆栽防效良好。采用响应面分析法(Response Surface Methnology)对海洋芽胞杆菌B-9987产脂肽MA的培养基进行了优化。Plackett-Burman (PB)实验表明,蔗糖和酵母粉是显著影响MA产量的因素。中心组合实验(Central Composite Design)分析表明,当培养基中蔗糖和酵母粉的含量分别为42.0g/L和42.3g/L时,MA的浓度最大可达68.19mg/L,与实验值75.74mg/L相近。优化后,MA产量(250ml摇瓶发酵)较优化前的54.12mg/L提高了28.5%。用优化后培养基进行5L罐发酵,MA浓度可达182mg/L,较优化前的130mg/L 提高了28.4%。

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肽核酸在分子生物学技术中的应用

王建华, 郭泽琴

中国生物工程杂志. 2013, 33(1): 90-94.

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肽核酸(PNA)作为一种人工合成的核酸类似物,以中性的肽链酰胺2-氨基乙基甘氨酸键取代了DNA中的戊糖磷酸二酯键骨架,其余部分与DNA相同。PNA可通过Watson-Crick碱基配对的形式识别并结合DNA或RNA序列,形成稳定的双螺旋结构。与传统的DNA或RNA相比,PNA具有生物学稳定性高、杂交特异性强、杂合体的稳定性高和杂交速度快等明显优点,使PNA具有良好的物理化学性质和生物学特性,在检测目的核酸序列中单碱基突变、PCR基因分子诊断与检测、荧光原位杂交定量分析、基因芯片和生物传感器技术等调控水平和临床应用上有自己的特点。简要综述了近年来肽核酸在上述分子生物学技术中的运用以及应用前景的展望。

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用于筛选人工结合蛋白的骨架蛋白

袁丽, 戴和平

中国生物工程杂志. 2013, 33(1): 95-103.

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抗体作为最著名的天然结合蛋白,因其具有与抗原特异结合的特性,近100多年以来无论在生物技术领域,还是在疾病的诊断及治疗方面,都发挥着广泛而重要的作用。但是抗体自身固有的局限性也在很大程度上限制了它的应用,而人工结合蛋白既具有抗体的特点,又兼具更多优势:分子更小;稳定性更高;能在大肠杆菌中高产量、高可溶性表达;易于修饰;能够达到高亲合力和高特异性;并且与抗体没有知识产权的冲突,因此被称为理想的"新一代抗体"。人工结合蛋白是从基因改造构建而成的骨架蛋白库中针对特定的靶分子筛选而得的。从骨架蛋白的概念和设计,骨架蛋白的分类,应用骨架蛋白筛选人工结合蛋白的技术以及人工结合蛋白的应用和前景等方面进行总结概述。

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基于2A肽策略构建多基因表达载体的研究进展

张欢, 黄思超, 蔡绍晖

中国生物工程杂志. 2013, 33(1): 104-108.

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多基因表达载体的构建在生物技术领域尤其是基因治疗方面显得日趋重要。目前常用的多基因表达载体多存在载体容量小、上下游基因表达失衡、蛋白活性低或蛋白空间位置不理想等缺陷。2A肽是近年使用较多的一种构建多基因载体的工具,与其它多基因构建策略相比,2A肽策略具有更明显优势。就(类)2A肽的来源、剪切机制、生物学特征、与蛋白定位的关系以及应用方面做一综述。

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锌指核酸酶技术在植物基因工程中的应用

宋芸, 乔永刚, 李贵全

中国生物工程杂志. 2013, 33(1): 109-113.

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锌指核酸酶(zinc finger nucleases,ZFNs)由3到4个锌指结构(zinc fingers,ZFs)和FokⅠ核酸内切酶的剪切结构域组成。锌指核酸酶(ZFNs)通过锌指结构(ZFs)与特异核酸位点结合,再利用FokⅠ的酶切作用切割DNA,引起特异位点DNA双链断裂(double strand break,DSB)。DNA双链断裂可以通过非同源末端连接(non-homologous end joining,NHEJ) 或同源重组(homologous recombination,HR)来修复。在修复过程中实现对基因组DNA的靶向修饰。介绍了锌指核酸酶结构、人工构建途径,作用机理和试验步骤,重点综述了锌指核酸酶技术在植物基因工程的应用。

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功能性包涵体的研究进展

罗莉, 何勇智, 张勇侠, 王明蓉

中国生物工程杂志. 2013, 33(1): 114-121.

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利用原核系统表达外源重组蛋白的一个特点是表达蛋白多以包涵体形式存在。在过去人们一直认为包涵体是错误折叠、无生物活性的蛋白,需要经过变复性的过程重新获得有生物活性、可溶的蛋白,因而变复性条件的摸索迄今仍然是该领域的难点。但近几年的研究表明包涵体并非都是无生物活性的,功能性包涵体(或者称为非传统意义包涵体) 概念的提出是该领域的一个重大研究进展。由于功能性包涵体本身具有生物活性,可在非变性条件下提取,目前已经在生命科学的基础研究、生物制药、生物材料、生物催化等领域展现出良好的应用前景。重点从功能性包涵体的定义、形成机理、提取条件等近期研究进展进行综述,以期为原核细胞表达和工业生产重组蛋白药物提供新的思路。

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海藻酸转化生物乙醇研究进展

钱龙, 唐丽薇, 黄庶识, 伊日布斯

中国生物工程杂志. 2013, 33(1): 122-127.

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作为第三代生物燃料,大型褐藻类生物质转化燃料乙醇的研究受到广泛的关注。但是,现有的乙醇工业菌株并不能利用褐藻中的主要成分海藻酸,这个问题是海藻生物乙醇实现工业化生产的主要技术难关。近几年随着对海藻酸裂解酶和海藻酸降解菌代谢途径的深入研究,科研人员构建了不同的海藻酸发酵菌株,为高效转化大型海藻生产生物乙醇提供了可行的技术基础。这篇文章对海藻酸资源概况和海藻酸转化生物乙醇存在的科学问题及其研究进展进行了综述。

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从Myriad案谈基因专利的正当性及美国对基因专利授权实质性要件分析

曹丽荣

中国生物工程杂志. 2013, 33(1): 128-135.

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按照专利制度构建的本质,基因专利的作用在于激励产业创新,促进基因研究的发展。但基因专利从产生以来就一直存在着争议。2011年美国Myriad案对分离DNA序列的可专利性具有不同的观点,从Myriad I案认为分离的DNA是不可专利的客体,到Myriad II上诉案中联邦巡回上诉法院推翻地方法院的观点,认为分离的DNA具有不同的化学结构,满足专利客体的适格性,但同时也反射出了对DNA序列可专利性的怀疑。Myriad案引起了美国、欧洲和澳大利亚司法审判中就基因专利适格性问题的较大争议。本文结合美国Myriad案来分析DNA序列作为专利客体的适格性以及目前美国对基因专利授权的实质性条件。

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2013年, 第33卷, 第1期　
刊出日期：2013-01-25

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