2013年, 第33卷, 第10期 
刊出日期:2013-10-25
  

  • 全选
    |
    专稿
  • 欧阳平凯
    中国生物工程杂志. 2013, 33(10): 1-3.
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
  • 研究报告
  • 田青华, 林雨, 黄岂平, 冯全义, 张晃猷, 张义国, 吴泽志
    中国生物工程杂志. 2013, 33(10): 4-13.
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    基于硅蚀刻及软光刻复制模塑技术,制备了4种聚二甲基硅氧烷(PDMS)微柱阵列型拓扑结构基底,其微柱名义直径为4μm或10μm,名义间距为4μm或7μm,名义高度为4μm。考察了人肝癌细胞株HepG2在拓扑结构基底与PDMS平面基底上的形态、生物合成和解毒相关分子标志物的分泌/表达。采用扫描电镜和相差显微图像分析发现,HepG2细胞接种于拓扑结构基底较之于平面基底上出现明显的形态铺展和极化程度变化。以ELISA检测显示,HepG2细胞在拓扑结构基底上的白蛋白分泌水平高于平面基底上的相应分泌量。用实时荧光定量PCR评价相关基因表达,发现HepG2细胞于拓扑结构基底上培养1~3天后,白蛋白、细胞色素P450第一家族A亚族蛋白多肽1和2(CYP1A1和CYP1A2)的mRNA表达量,高于平面基底上的相应表达值。在所研究结构尺寸范围的拓扑结构基底上,HepG2细胞较大的铺展面积和细胞圆度值以及较小的细胞长/短径比值伴随着较高的白蛋白分泌/表达量;较小的铺展面积和细胞圆度值以及较大的细胞长/短径比值却伴随着较高的CYP1A1和CYP1A2表达量。这些结果表明,基底拓扑结构是影响HepG2细胞形态及功能的重要微环境因素,并可成为基于肝细胞的反应器与微系统培养环境设计和细胞功能表型优化的有效工程化手段。
  • 李嵚, 何琳, 惠林萍, 赵晨阳, 于涛
    中国生物工程杂志. 2013, 33(10): 14-20.
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    目的:构建展示KDR的T4噬菌体并在细胞水平上检测其抑制肿瘤细胞增殖侵袭的作用及机制。方法:利用SOE-PCR的方法将KDR膜外区D2和D3与T4噬菌体小衣壳蛋白SOC基因融合并克隆到pET28b表达载体中,经IPTG诱导表达并纯化后,利用体外展示技术将重组KDR-SOC蛋白展示在T4噬菌体表面,得到T4-KDR噬菌体。MTT法检测T4-KDR噬菌体对肺癌A549细胞的增殖抑制作用,并采用Transwell法检测其对VEGF促侵袭作用的影响。RT-PCR法检测T4-KDR对MMP-2和MMP-9 mRNA水平的影响,并通过Western blot方法检测其对VEGF诱导ERK1/2磷酸化及其下游CyclinD1,p27,Bcl-2和Bax表达水平的影响。结果: KDR-SOC在大肠杆菌中稳定表达,展示KDR的T4-KDR噬菌体具有结合VEGF-165的能力,并显著抑制肿瘤细胞增殖和侵袭活性,降低MMP-2和MMP-9基因mRNA水平。Western blot结果表明T4-KDR噬菌体抑制VEGF诱导ERK1/2的磷酸化,降低CyclinD1及Bcl-2表达的同时,提高p27和Bax的表达。结论:展示KDR的T4噬菌体具有抑制肺癌细胞增殖和侵袭作用,其对MEK/ERK信号通路及其下游调控因子的影响是其作用的重要分子机制。
  • 冯翠, 赵大伟, 张纯, 王健, 秦培勇, 刘永东, 苏志国
    中国生物工程杂志. 2013, 33(10): 21-27.
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    研究并建立从细胞破碎上清中获得一种含游离半胱氨酸的重组人睫状神经营养因子突变体(CNTF-C17)的分离纯化方法并对纯化产物的结构及活性进行表征。通过疏水层析、离子交换和亲和层析的组合层析路线,能实现目标蛋白与其它杂蛋白的有效分离。组合层析后CNTF-C17的纯化倍数可达11.4,收率35.5%。反相高效液相色谱和凝胶过滤层析证明产物纯度可达到98%以上,且以单体形式稳定存在,无分子间二硫键结合的二聚体。质谱测得产物分子量与理论值一致,圆二色光谱和荧光光谱证明纯化产物具有正确的二、三级结构,TF-1.CN5a.1细胞增殖活性检测表明纯化产物比活达到2.1×106 IU/mg。因此,为这种新的CNTF突变体规模化生产及后续应用奠定了基础。
  • 李艳红, 李晓波, 陆雪莹, 高剑峰, 肖向文
    中国生物工程杂志. 2013, 33(10): 28-35.
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    目的:探讨熊果酸(UA)作为免疫佐剂对小鼠肝癌肿瘤疫苗免疫原性的增强作用。方法:UA和H22细胞共培养,制备肝癌细胞疫苗,免疫小鼠后建立肝癌模型,观察肿瘤生长曲线,记录小鼠存活情况,MTT法测定脾淋巴细胞增殖能力,ELISA法测定血清IL-2、IL-4细胞因子含量,流式细胞术测定CD4+、CD8+T细胞亚群百分率,免疫荧光法测定血清中抗肿瘤特异性抗体的产生,ELISA法测定特异性抗体的水平,Western blot检测血清特异性抗体结合能力。结果:免疫小鼠后,与模型组相比,荷瘤小鼠肿瘤的生长明显受到抑制(P<0.05),小鼠的生命延长率明显高于模型组(P<0.01);与模型组相比,T淋巴细胞和B淋巴细胞增殖能力显著升高(P<0.01),CD4+/CD8+T细胞含量比例明显升高(P<0.01),血清中细胞因子IL-2、IL-4含量明显升高(P<0.01)。免疫鼠血清可检测到较高水平特异性抗体,抗体亚型IgG2a/IgG1比值明显升高(P<0.01);Western blot出现4条大小约为95kDa、60kDa、50kDa和34kDa杂交条带。结论:UA作为佐剂能够提高小鼠H22肝癌细胞疫苗的免疫原性,增强小鼠抗肿瘤细胞免疫和体液免疫能力。
  • 钟菲菲, 杨慧兰, 吕芳彪, 薛礼长, 白利利, 樊建勇
    中国生物工程杂志. 2013, 33(10): 36-43.
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    目的: 研究单纯疱疹病毒2型潜伏相关转录体(LAT)开放读码框(ORF)对凋亡诱导剂诱导Vero细胞凋亡的影响。方法: PCR扩增LAT ORF1、ORF2、ORF3片段,构建重组质粒pEGFP-ORF1、pEGFP-ORF2、pEGFP-ORF3,重组质粒pEGFP-ORF1、pEGFP-ORF2、pEGFP-ORF3转染Vero细胞;RT-PCR鉴定ORF1、ORF2、ORF3的表达。用凋亡诱导剂放线菌素D、顺铂、5-氟尿嘧啶(5-FU)诱导Vero细胞凋亡,通过荧光显微镜观察细胞形态学的改变,MTT检测细胞活性,流式细胞术检测细胞凋亡率。结果: 双酶切和测序确认pEGFP-ORF1、pEGFP-ORF2、pEGFP-ORF3构建成功,RT-PCR表明这3个真核表达载体能在Vero细胞中高效表达。转染各种pEGFP-ORF的Vero细胞经凋亡诱导剂诱导后,细胞形态正常。MTT结果表明转染了各种重组质粒pEGFP-ORF的Vero细胞经凋亡诱导剂诱导后Vero细胞活性与未经任何处理的正常对照组相比,差异无统计学意义(P>0.05),但高于凋亡诱导剂诱导凋亡的Vero细胞组及与转染空质粒pEGFP-C2,且经凋亡诱导剂诱导的Vero细胞组,差异具有统计学意义(P<0.05)。流式细胞术结果表明,转染各种重组质粒pEGFP-ORF且经凋亡诱导剂诱导凋亡组与正常对照组凋亡率差异无统计学意义(P>0.05),而显著低于转染空质粒pEGFP-C2且经凋亡诱导剂诱导凋亡组,差异有统计学意义(P<0.05)。结论 HSV-2 LAT ORF对凋亡诱导剂诱导的Vero细胞的凋亡具有抵抗作用。
  • 郭乐, 刘昆梅, 秦玉红, 李小康, 段相国, 杨华, 徐广贤, 奚涛
    中国生物工程杂志. 2013, 33(10): 44-50.
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    目的:幽门螺旋杆菌(Hp)是慢性胃炎、消化性溃疡和胃癌的重要致病因子。研发基于Hp尿素酶的表位疫苗是一种很有前景的防治Hp感染的策略。方法:通过生物信息学软件对位于Hp尿素酶酶活性中心的表位肽F8和霍乱毒素B亚基(CTB)的连接顺序和间隔序列加以分析,设计出一种Hp表位疫苗rCtUBE。通过基因克隆技术构建含有融合基因rCtUBE的重组表达载体pETCUB及其重组菌株;重组菌株经蛋白表达和优化后,利用Ni-NTP镍离子亲和层析和DEAE Sepharose FF阴离子交换层析纯化融合蛋白rCtUBE,并进一步通过腹腔注射免疫BALB/c小鼠,鉴定Hp表位疫苗rCtUBE的免疫学活性。结果:经生物信息学软件分析,Hp表位疫苗rCtUBE具有科学合理的结构,并成功构建了重组表达载体pETCUB及其重组菌株BL21(DE3)/pETCUB,经蛋白表达优化及纯化,可获得高纯度(95.3%)的融合蛋白rCtUBE。融合蛋白rCtUBE以氢氧化铝为佐剂注射免疫BALB/c小鼠,经间接ELISA鉴定:小鼠能够产生针对CTB和表位肽F8的高滴度特异性抗体。结论:Hp表位疫苗rCtUBE具有科学合理的结构,能在大肠杆菌表达系统中获得较高水平的表达,且具有较高的免疫学特异性,因此为研发防治Hp感染的表位疫苗奠定了一定的实验基础。
  • 严菊芬, 齐宁波, 王素萍, 盖丽丽, 杨树林
    中国生物工程杂志. 2013, 33(10): 51-58.
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    从传统中药温莪术根部分离出一株活性内生真菌EZG0807,采用分子生物学与形态学观察相结合的方法对其进行鉴定。通过PCR扩增该菌ITS区域并在NCBI中进行同源性分析,构建系统发育树,结合形态学观察,鉴定其为串珠赤霉菌Gibberella moniliformis,是一种兼性内生真菌,既是植物和昆虫病害的病原体,又能作为内生真菌促进宿主植物的生长;为了更好地了解和利用活性菌株EZG0807,对其进行了生物学特性及发酵条件优化的研究。该菌除对半乳糖和(NH4)2SO4利用度较差外,能利用多种常见的培养基;其生长温度范围为15~35℃,最适生长温度为30℃;菌株生长pH范围为4.0~10.0,最适pH为7。根据菌株EZG0807的生长特性及前期单因素实验结果,经响应面优化后的发酵条件为发酵温度28.72℃,初始pH值6.76,发酵时间10.02 d,测得其发酵液对普通变形杆菌的抑菌圈直径为25.6 mm,比优化前提高24.9%。熟悉该菌株的生长培养条件和营养需求,可为后续研究其代谢产物奠定基础。
  • 王洲, 薛正莲, 马琦亚, 苏燕南, 赵世光
    中国生物工程杂志. 2013, 33(10): 59-66.
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    以蜡样芽胞杆菌W22为出发菌株,通过紫外诱变和等离子体诱变得到若干株酶活力提高的突变株。以紫外诱变突变菌株W22-a、W22-g和等离子诱变菌株W22-5为基因组改组的亲本,考察了原生质体的制备、灭活条件。原生质体的最佳制备条件是:溶菌酶浓度0.5mg/ml,酶解时间90min,反应温度25℃,预处理甘氨酸浓度为20mg/ml。选择紫外灭活160秒、热灭活16分钟的剂量来完成亲本原生质体的灭活。从众多融合子中筛得一株突变株WR2-2,发酵酶活为17.78U/ml,相对于出发菌株W22(9.22U/ml)提高酶活达92.8%。
  • 邓辉, 陈晟, 陈坚, 吴敬
    中国生物工程杂志. 2013, 33(10): 67-72.
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    通过定点突变技术构建了嗜热菌Thermobifida fusca葡萄糖异构酶(TFGI)的3个突变体:TFGI/T26P,TFGI/A30P 和TFGI/T26P/A30P。结果表明突变体TFGI/A30P的热稳定性得到提高,70℃下半衰期从14.9h提高到22.3h,且最适温度不变,最适温度下的比酶活保持不变。而突变体TFGI/T26P和TFGI/T26P/A30P在70℃下半衰期都降到8.1h,最适温度和最适温度下的比酶活也都显著降低。TFGI及其单突变体的三维结构模型叠加分析结果表明:突变体A30P没有产生其它分子间作用力,TFGI的"Phe27环"的基本结构没有改变,因脯氨酸残基降低了蛋白解折叠的熵值,所以其热稳定性提高而比活力不变。
  • 尚淑梅, 伊日布斯, 申冬玲, 李昆志
    中国生物工程杂志. 2013, 33(10): 73-80.
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    甘露醇是大型褐藻的主要成分之一,在工业生产海藻酸的过程中,甘露醇成为副产物被废弃。筛选到一株高温厌氧芽孢杆菌Rx1,利用甘露醇发酵,乙醇得率高达1.8 mol乙醇/mol甘露醇,为理论产值的90.5%,是发酵葡萄糖乙醇得率的1.7倍,而且,还发现菌株发酵甘露醇的初期会产生微量的乙酸,随后又被立即消耗。为此,通过添加外源乙酸对Rx1代谢特性进行研究,结果外源乙酸不仅能促进底物的利用,还发现Rx1存在转化乙酸生成乙醇的途径,而该途径关键酶的合成需要甘露醇的诱导。
  • 刘婵, 王玉建, 李大平, 高平, 何晓红
    中国生物工程杂志. 2013, 33(10): 81-88.
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    利用氧化亚铁硫杆菌的固定化技术,以碳毡为载体建立固定化反应床,常温下,在初始pH分别为4.60和4.90的培养基A和B中,分别合成黄铁矾和施氏矿物,借助扫描电子显微镜(SEM), X-射线衍射仪(XRD)和傅里叶红外光谱(FTIR)等方法对矿物的形貌特征,化学组分和结构进行了分析与表征。实验结果表明,固定化颗粒能够在4天内将培养基A中的Fe2+完全氧化,相对于对照组更好地促进了矿物的合成,合成的黄铁矾为铵黄铁矾和黄钾铁矾,其晶体粒径均匀, 分散性好,晶体表面覆盖有均匀的施氏矿物;在5天内培养基B中的Fe2+被固定化颗粒完全氧化,同时合成的施氏矿物比较纯净,网状结构良好。同时,多周期的连续反应实验表明固定化颗粒在培养基A和B中能够长期稳定地保持生物活性。
  • 技术与方法
  • 石磊, 唐莉莉, 马兴元, 王天文, 马飞, 王平
    中国生物工程杂志. 2013, 33(10): 89-95.
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    目标蛋白TmSm是研发出的一种能够较强抑制肿瘤细胞生长和促进其凋亡的基因工程抗肿瘤蛋白,其由介导目的蛋白进入细胞的转导肽HIV-TAT突变体(Tm)和Survivin突变体(Sm)融合而成。原先的TmSm制备工艺以包涵体表达、变性和复性为主,其过程不仅复杂、收率低成本高,而且所得蛋白活性较低。通过将TmSm基因与编码类弹性蛋白(elastin-like polypeptides,ELPs)和内含肽(intein)的标签序列(EI)进行融合,利用ELPs的可逆相变特性和intein的自切割功能,经简单的温度及pH调控,获得了纯度为99.00%的TmSm蛋白。将纯化后的蛋白作用于肺癌细胞A549,24 h后MTT结果显示,63.21 μg/ml的目的蛋白对A549的抑制率为57.83%;流式细胞仪检测结果表明,当TmSm浓度为40 μg/ml时,24 h后细胞凋亡率为41.72%。因此,这种新型的以类弹性蛋白和内含肽介导的表达纯化技术不仅成本低廉,而且对抗肿瘤蛋白药物的质量提高具有重要应用价值。
  • 何静, 丛聪, 代云见, 李坤, 王明蓉
    中国生物工程杂志. 2013, 33(10): 96-102.
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    目的:以重组肿瘤坏死因子-α受体1(sTNFα-R1)的基因序列为模板,构建同义密码突变库,在不改变原氨基酸序列的同时筛选获得目标蛋白产量提高的突变菌株。方法:分段设计并合成同义密码突变兼并引物,通过优化PCR反应条件,构建目的基因的完整同义密码突变库。突变库经双酶切插入到pET11(b)载体上,并电转至E.coli BL21(DE3)细胞中。阳性克隆经PCR鉴定后,细胞表达目标蛋白,应用SDS-PAGE等方法分析目标蛋白产量。结果:目的基因同义突变库的PCR扩增产物可见330bp的特征条带,突变库测序结果显示整个基因序列的第三位碱基发生预期的同义突变;完成了445株克隆筛选,针对其中产量高于对照组的45株克隆进行测序,获得42株基因序列不同但氨基酸序列未发生变化的克隆菌株,其同义密码突变阳性率高达93%;选择其中2株初筛产量较高的菌株进行放大验证,结果显示7#突变株的包涵体收率及目标蛋白相对百分含量明显高于对照株,其每升发酵液的目标蛋白总产量比对照株提高2.44倍,405#突变株比对照株提高1.44倍。 结论:通过优化PCR反应条件成功构建了目标基因全序列的同义密码突变库,采用同义密码突变库技术途径,在不改变原氨基酸序列的前提下可以快速优化蛋白表达产量。
  • 张采波, 张艳花, 刘和洋, 汪瀚宇, 曾文兵, 荣廷昭, 曹墨菊
    中国生物工程杂志. 2013, 33(10): 103-110.
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    为了解空间诱变新选玉米自交系在DNA分子水平上的变异特征,以玉米自交系S37、21-ES以及从这两个自交系空间诱变后代新选自交系A318和SCML104为材料,采用SRAP和SSR两种分子标记进行遗传多态性分析。结果显示自交系S37和A318间存在较大的遗传差异,SRAP标记的平均多态性比率为19.1%,SSR标记的平均多态性比率为19.8%;自交系21-ES和SCML104间的遗传差异相对较小,SRAP和SSR标记检测到的多态性比率分别为9.0%和5.7%。S37和A318的SSR多态性引物在10条染色体上都有分布,部分位点呈现多个多态性引物富集区,21-ES和SCML104的多态性引物主要分布在玉米的第5、6和7号染色体。以上分析表明,空间诱变新选玉米自交系与原自交系间存在不同程度的遗传差异,说明空间诱变与其它物理诱变或化学诱变一样是一条行之有效的诱变育种新途径。
  • 李瑞瑞, 刘佃磊, 杨晴, 郝琼, 姜凯凯, 李丕武
    中国生物工程杂志. 2013, 33(10): 111-116.
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    运用响应面法对黑曲霉(Aspergillus niger)产葡萄糖氧化酶发酵条件进行了优化。根据单因素试验结果,利用Plackett-Burman进行两因素两水平设计对影响其产酶因素进行评估并筛选出具显著效应的3种因素:葡萄糖、MgSO4·7H2O和转速。用最陡爬坡试验逼近以上三种因素的最大响应面区域后,采用Box-Behnken进行三因素三水平的设计以及响应面分析,获得最佳产葡萄糖氧化酶的培养基和培养条件组成。结果表明,发酵黑曲霉的最佳产酶条件为:葡萄糖241g/L,NaNO33g/L,K2HPO41g/L,FeSO40.01g/L,KCl 0.5 g/L,MgSO4·7H2O 0.36g/L,转速 168 r/min,温度30℃。在此条件下进行产酶重复试验5次,酶活力为227.93U/g,比优化前提高了95.9%。
  • 综述
  • 刘思也, 夏海滨
    中国生物工程杂志. 2013, 33(10): 117-123.
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    Clustered regularly interspaced short palindromic repeats(CRISPR)/CRISPR-associated (Cas)系统是继锌指核酸酶(znic finger nuclease, ZFNs)及转录激活因子样效应物核酸酶(transcription activator-like effector nucleases, TALENs)技术之后一种新的对基因组进行高效定点修饰的技术。这种系统是细菌以及古细菌在进化过程中形成的可以降解外来病毒或核酸的具有免疫以及调节功能的系统。CRISPR/Cas系统共有3种类型,其中CRISPR/Cas类型II系统最为简单,目前在研究中使用得也最广泛。野生型CRISPR/Cas类型II系统由crRNA(CRISPR RNA, crRNA)、tracrRNA(trans-activating crRNA,tracrRNA)以及Cas9蛋白组成。其中crRNA识别入侵的同源序列,crRNA:tracrRNA复合物结合Cas9蛋白并引导其对DNA双链的切割。迄今,CRISPRI-Cas类型II系统在细菌、真核细胞(包括人类细胞)中的活性已经得到了验证。首先以CRISPR/Cas类型II系统为例介绍CRISPRI/Cas系统的结构特点、作用原理及其在基因组定点修饰方面的作用,然后对该技术潜在的广泛应用前景以及可能存在的问题进行深入的分析。
  • 王超, 安学丽, 张增为, 杨青, 饶力群, 陈信波, 方才臣, 万向元
    中国生物工程杂志. 2013, 33(10): 124-130.
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    植物雄性不育是利用植物杂种优势的一种重要手段,对植物雄性不育的研究既具有重要理论意义也具有重大的实践价值。随着基因工程技术的快速发展,采用基因工程技术选育雄性不育系变得更加便捷、经济和有效。综述了植物隐性核雄性不育基因及其育性恢复基因的研究进展,介绍了种子生产技术(SPT)体系并列举了与此相关的基因与启动子,分析了各自的优缺点,并对SPT技术的实际应用前景进行了展望。
  • 曾珠, 陈丽丽, 左芳雷, 赵伟, 陈尚武
    中国生物工程杂志. 2013, 33(10): 131-137.
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    乳酸菌是指一类能发酵碳水化合物产生乳酸的革兰氏阳性菌的通称,常用于表达外源蛋白以及作为药物分子的载体。乳酸菌中异源基因的表达通常包含组成型启动子和诱导型启动子,国内外学者研究了许多诱导型的表达系统,包括Nisin诱导、温度诱导、糖诱导等。糖在乳酸菌工业中具有非常重要的作用,同时糖诱导的表达系统具有许多优势,因此国内外对糖诱导的基因表达进行了深入的研究。现主要从糖代谢的机理、糖诱导的基因表达等方面(包括乳糖、木糖、麦芽糖等)对其进行综述,旨在为乳酸菌糖诱导型表达外源蛋白研究提供资料。
  • 讲座
  • 王佃亮
    中国生物工程杂志. 2013, 33(10): 138-145.
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    细胞移植治疗在临床上的应用在几百年前就有尝试,但规模化的临床应用还是近年来的事。细胞移植治疗的临床应用领域包括血液系统疾病、心血管系统疾病、消化系统疾病、神经系统疾病、免疫系统疾病、呼吸系统疾病、泌尿系统疾病、骨骼系统疾病以及抗衰老、角膜损伤、视网膜损伤、皮肤损伤、烧伤等。加拿大、韩国、美国等国已有干细胞药物被批准临床应用。2013年,中国干细胞移植治疗管理也实现了从"技术"到"制剂(药物)"的转变。细胞移植治疗将具有良好的发展前景。