鱼明胶次优的凝胶特性限制了其商业应用,酶催化改性鱼明胶有着绿色环保、安全高效等巨大优势,然而,目前报道的明胶改性酶较少,且多为蛋白质共价交联酶,易使明胶形成热不可逆凝胶。克隆出了两种增加胶原蛋白的非共价作用的脯氨酸羟化酶,对其进行原核表达。纯化后,分别对鱼明胶进行催化,结果表明两种酶具有改善鱼明胶胶强度和质构特性的效果。研究了钝齿棒杆菌的表面展示技术,将两种酶分别展示在钝齿棒杆菌表面,制备了一种以钝齿棒杆菌为载体的固定化酶体系,研究两种固定化酶体系对鱼明胶的改性效果。丰富了鱼明胶的催化酶体系,为鱼明胶的催化改性提供新思路。
番茄转录因子SlNAC1调控多种生物和非生物胁迫应答,但其上游转录调控因子至今不明,限制了对其胁迫应答机制的理解。构建了系列5'-缺失的SlNAC1启动子(起始密码子上游2 039 bp、1 508 bp、1 373 bp和777 bp)驱动的GUS转基因烟草,并定量分析了其在低温、高温和ABA诱导下的GUS酶活,以鉴定SlNAC1启动子中的低温、高温和ABA应答顺式元件。结果显示,低温和高温诱导后,2 039 bp启动子转基因烟草GUS酶活的增长显著高于其他转基因烟草和野生型烟草;而ABA诱导后,1 508 bp启动子转基因烟草GUS酶活的增长显著高于其他转基因烟草和野生型烟草。这些结果说明低温和高温应答顺式元件位于-2 039~-1 508 bp区间,而ABA应答顺式元件位于-1 508~-1 373 bp区间。启动子顺式元件预测分析显示,-2 039 bp~-1 508 bp区间只有1个低温/高温/干旱/盐应答顺式元件DRE/CRT,而-1 508 bp~-1 373 bp区间只有1个ABA应答顺式元件ABRE。因此,这两个顺式元件将作为候选元件用于后续SlNAC1上游调控转录因子的筛选。
从骆驼科动物血清中提取的纳米抗体,由于其具有不同于传统单克隆抗体的结构和较小的尺寸,以及高特异性、高理化稳定性和组织渗透性等特征,因此显示出巨大的应用潜力,被认为是生物医学发展中有前景的治疗性蛋白。利用微生物生产表达纳米抗体无须翻译后修饰,可实现大规模生产,且显著降低生产成本。目前常规生产纳米抗体的表达系统主要为大肠杆菌、毕赤酵母和哺乳动物细胞系,此外还有真菌、植物细胞、昆虫细胞及乳酸杆菌等表达系统。详细介绍了不同表达系统的特点、优势及应用,并总结了各个系统亟须解决的问题,同时概述了治疗性纳米抗体药物的生产、研发情况及临床疾病治疗应用,以期为选择合适的表达系统,用于治疗性纳米抗体的生产及临床治疗提供参考依据。
间充质干细胞(mesenchymal stem cells, MSCs)是一类来源广泛的成体多能干细胞,因其具有低免疫原性、易向受损组织归巢、有旁分泌效应与免疫调节能力以及易于工程化操作等特点,在肿瘤治疗中具有一定优势。尽管目前在肿瘤治疗中应用MSCs存在争议,但已观察到过表达抗肿瘤基因(自杀基因、肿瘤坏死因子、白介素和干扰素等)或荷载溶瘤病毒、纳米颗粒、抗癌药物等经工程化改造和修饰的MSCs及其胞外囊泡能主动归巢到肿瘤组织,发挥抗肿瘤作用。目前已有工程化MSCs应用于复发性多形性胶质母细胞瘤的临床研究。因而概述MSCs特性以及工程化MSCs靶向肿瘤细胞和/或微环境的治疗研究,以期为MSCs临床转化及肿瘤治疗拓展新视野。
细胞程序性死亡(PCD)是细胞受到内在调控死亡的统称,是在生物体生长发育以及对环境和疾病作出应激反应过程中,通过自身程序性调控而引起的不同形式的细胞死亡。PCD包括细胞凋亡、焦亡、坏死性凋亡、自噬、铁死亡等。PCD不仅对生物体的生长发育至关重要,而且对于病原体入侵起重要干预作用。金黄色葡萄球菌在宿主体内能够调控细胞凋亡、焦亡、坏死性凋亡及自噬等多种PCD形式,进而影响细菌感染。综述了金黄色葡萄球菌感染与PCD之间的作用串扰,探讨了金黄色葡萄球菌与细胞死亡之间的关系,以期为临床金黄色葡萄球菌感染疾病的诊疗提供新思路。
启动子是起始基因转录的重要元件,启动子的功能与基因表达水平密切相关。启动子工程旨在研究启动子功能改造和定向进化,可以拓展和深化酿酒酵母启动子在合成生物学中的应用。基于酿酒酵母启动子的结构特征,重点综述了酿酒酵母启动子工程的策略和应用,即调控序列的敲除、传统启动子的随机突变、饱和突变、启动子杂交、合成最小化启动子骨架、转录因子结合位点的修饰和改造等技术原理和研究实例,并结合CRISPR/dCas9和人工智能工具在酿酒酵母启动子工程领域的最新进展,展望启动子工程在合成生物学领域的未来发展方向。
蓝细菌是光合作用、叶绿体起源和植物进化等基础生物学研究的重要模式生物,也作为极具潜力的微生物光合平台在固碳合成领域引起广泛关注。蓝细菌基础生物学研究和生物技术开发过程中面临大量的复杂生理和代谢表型改造需求,理性的靶向改造技术往往难以取得理想效果。进化工程不依赖于对微生物遗传背景和代谢网络的认识,在微生物复杂生理耐受表型改造和相关功能机制解析方面有着显著的技术优势,在蓝细菌基础生物学和生物技术研究中也发挥了重要作用。结合进化工程的技术特点和实施案例,在蓝细菌基础科学机制解析和光合生物制造技术开发两条路线上,对进化工程的应用进展进行了总结并对未来发展方向进行了展望。
聚羟基脂肪酸酯(polyhydroxyalkanoate,PHA)作为一类广泛存在于微生物胞内的高分子聚酯,具有可完全生物降解性和优良生物相容性,被认为是最具环保潜力的生物基高分子材料。近年来,随着合成生物学技术在PHA合成菌改造中的应用,以及社会经济发展对PHA这类生物可降解材料潜在需求的日益增加,PHA的生物发酵工艺取得了一定突破,而提取成本成为了限制PHA商业化应用的关键要素。系统阐述了采用物理、化学和生物法提取PHA的技术工艺,概述了各种技术工艺的原理,并对各工艺的优缺点进行了比较分析,以期为PHA提取的进一步降本增效提供信息参考。基于PHA提取工艺开发现状,也对其发展方向进行了展望。目前PHA提取工艺通常为多种提取方法的结合使用,以改善单一提取工艺本身的局限性,但其工艺条件仍有待优化。采用合成生物技术,构建新型PHA回收生物体系,是未来进一步降低PHA提取成本的有效策略。
表面等离子体共振生物传感器是基于表面等离子体共振(surface plasmon resonance,SPR)原理发展起来的新型生物传感技术,具有免标记、特异性强、灵敏度高、可实时动态检测等特点,在分子互作、药物筛选等领域具有独特优势。世界各国都在加紧布局SPR生物传感器技术的知识产权,我国近年来在该方向的知识产权申请量显著增加。基于IncoPat专利数据库,对SPR生物传感器技术的总体发展态势、知识产权布局、热点技术构成等进行深入分析,并对关键知识产权进行识别。研究结果表明,我国在SPR生物传感器领域的研究日益活跃,专利申请数量处于世界领先地位,但是存在原创性知识产权数量少、知识产权转化率有限、产品市场占有率偏低等问题。鉴于SPR生物传感器的广阔市场前景,提出了我国SPR生物传感器技术的未来发展战略。
