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β-淀粉样蛋白的聚集及其调控

化工学报 2022年第6期73卷 2381-2396页

作者：刘伟孙彦天津大学化工学院系统生物工程教育部重点实验室天津300350

β-淀粉样蛋白(amyloidβ-protein,Aβ)的自发聚集形成大量毒性的寡聚体,导致脑内神经元死亡,从而引发认知障碍,即阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease,AD),严重威胁着人类的健康。Aβ聚集过程呈现复杂的多尺度自组装特性,目前尚缺乏对A... 详细信息

β-淀粉样蛋白(amyloidβ-protein,Aβ)的自发聚集形成大量毒性的寡聚体,导致脑内神经元死亡,从而引发认知障碍,即阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease,AD),严重威胁着人类的健康。Aβ聚集过程呈现复杂的多尺度自组装特性,目前尚缺乏对Aβ聚集过程多尺度寡聚体的认识,严重制约Aβ聚集抑制剂的设计开发。本文首先简述Aβ聚集的基本理论以及与介尺度科学的关系,分类介绍Aβ自组装过程中所产生的各种介尺度寡聚体及其介导的细胞毒性;之后归纳各种Aβ聚集抑制剂的设计策略、作用原理和作用效果;最后总结Aβ聚集及其调控研究中存在的主要挑战,并提出了进一步研究的重点方向。

关键词：阿尔茨海默病 β-淀粉样蛋白多尺度聚集调控生物医学工程

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酵母合成2′-岩藻糖基乳糖的研究进展

中国生物工程杂志 2023年第1期43卷 127-138页

作者：杨洋姚明东王颖肖文海天津大学化工学院系统生物工程教育部重点实验室天津300072

2′-岩藻糖基乳糖(2′-fucosyllactose,2′-FL)是人乳寡糖中含量最高的岩藻糖基化寡糖,具有促进双歧杆菌增殖和调节肠道菌群等作用,已被广泛用于婴幼儿食品行业。目前,2′-FL已经成功在大肠杆菌、酿酒酵母、解脂耶氏酵母、枯草芽孢杆菌... 详细信息

2′-岩藻糖基乳糖(2′-fucosyllactose,2′-FL)是人乳寡糖中含量最高的岩藻糖基化寡糖,具有促进双歧杆菌增殖和调节肠道菌群等作用,已被广泛用于婴幼儿食品行业。目前,2′-FL已经成功在大肠杆菌、酿酒酵母、解脂耶氏酵母、枯草芽孢杆菌和谷氨酸棒杆菌中实现从头合成。考虑到食品安全、消费者认知和接受程度,酵母作为GRAS(generally recognized as safe)菌株,在2′-FL的生物合成中更具工业应用前景和商业价值。概述2′-FL的生物合成路径和现状,对2′-FL生物合成常用的底盘细胞进行比较,从底物转运、前体GDP-L-岩藻糖供应、α-1,2-岩藻糖基转移酶、产物外排和拓宽底物谱等方面综述酵母合成2′-FL的工程化策略,提出酵母合成2′-FL的限制性因素,并对未来研究进行展望。

关键词： 2′-岩藻糖基乳糖酵母 α-1 2-岩藻糖基转移酶合成生物学

辅因子S-腺苷-L-甲硫氨酸甲基类似物及其应用

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生物工程学报 2023年第11期39卷 4428-4444页

作者：王文瑞董敏天津大学化工学院系统生物工程教育部重点实验室天津300072

甲基化在生物学过程中发挥着重要作用。S-腺苷-L-甲硫氨酸(S-adenosyl-L-methionine,SAM)作为一种广泛存在于生命体中的辅因子,是大多数生物甲基化反应的甲基供体。SAM依赖型甲基转移酶(methyltransferases,MTase)通过将甲基从SAM分子... 详细信息

甲基化在生物学过程中发挥着重要作用。S-腺苷-L-甲硫氨酸(S-adenosyl-L-methionine,SAM)作为一种广泛存在于生命体中的辅因子,是大多数生物甲基化反应的甲基供体。SAM依赖型甲基转移酶(methyltransferases,MTase)通过将甲基从SAM分子特异性转移到底物,从而改变底物分子的各种理化性质和生物活性。近年来,许多具有替代甲基取代基的SAM类似物被合成并应用于甲基转移酶,以将不同修饰的基团特异性地转移到甲基转移酶的底物上,从而引入标记官能团或者新的烷基修饰。本文主要综述了近年来该领域不同SAM甲基类似物在合成和应用方面取得的进展,并对这一领域未来的研究方向进行展望。

关键词：甲基转移酶 S-腺苷-L-甲硫氨酸甲基类似物生物催化甲基化烷基化

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奥奈达希瓦氏菌电活性生物被膜的研究进展

生物工程学报 2023年第3期39卷 881-897页

作者：姜淼李艳冉天津大学化工学院系统生物工程教育部重点实验室天津300350

面对日益严峻的能源紧缺与环境污染形势,电活性微生物(electroactive microorganisms)的电催化过程为实现绿色生产提供了新的思路。奥奈达希瓦氏菌具有独特的呼吸方式和电子传递能力,在微生物燃料电池、增值化学品的生物电合成、金属废... 详细信息

面对日益严峻的能源紧缺与环境污染形势,电活性微生物(electroactive microorganisms)的电催化过程为实现绿色生产提供了新的思路。奥奈达希瓦氏菌具有独特的呼吸方式和电子传递能力,在微生物燃料电池、增值化学品的生物电合成、金属废物处理和环境修复系统等领域有着广泛的应用。奥奈达希瓦氏菌(Shewanella oneidensis MR-1)电活性生物被膜是实现电活性微生物电子传递过程的优良载体,其形成过程十分复杂且受到多种因素的影响和调控,在增强细菌环境抗逆性、提高电子传递效率等多方面发挥着十分重要的作用。本文较为系统地综述了奥奈达希瓦氏菌生物被膜的形成过程、影响因素及其在生物能源、生物修复和生物传感中的相关应用,为进一步实现其在更多领域的应用提供了理论基础。

关键词：电活性微生物生物被膜奥奈达希瓦氏菌电子传递

基于4-氨基吡啶衍生物的有机凝胶及其离子响应

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精细化工 2018年第12期35卷 2031-2038页

作者：李洋刘树雪崔巍黄耀东天津大学化工学院系统生物工程教育部重点实验室

以4-氨基吡啶为原料,合成了烷氧基侧链数目不同的凝胶因子——吡啶酰胺衍生物V1、V2和V3,测试了其凝胶能力和离子响应性质。SEM结果表明,V1、V2和V3所形成的凝胶是纤维状三维网络结构;XRD结果显示,V1、V2和V3均为层状结构。采用FTIR、UV... 详细信息

以4-氨基吡啶为原料,合成了烷氧基侧链数目不同的凝胶因子——吡啶酰胺衍生物V1、V2和V3,测试了其凝胶能力和离子响应性质。SEM结果表明,V1、V2和V3所形成的凝胶是纤维状三维网络结构;XRD结果显示,V1、V2和V3均为层状结构。采用FTIR、UV和1HNMR考察了它们的成胶驱动力,结果表明,氢键、π-π作用和范德华力是形成凝胶的推动力。离子响应测试表明,该系列凝胶化合物能够分别对F^-和Cu^2+的刺激作出响应,通过在体系中加入F^-和F^-的质子化,或者使体系中的Cu^+氧化和Cu^2+还原、Cu^2+的释放和络合,可以实现凝胶一溶胶的多次可逆转变。该系列凝胶可以通过热、氧化还原反应或者添加适当的化学物质来调控体系的相变,是一类多重响应型有机小分子凝胶。

关键词：有机凝胶吡啶酰胺氢键离子响应凝胶-溶胶可逆转变功能材料

反离子对部分电荷中和的聚乙烯亚胺接枝介质的蛋白质色谱行为的影响

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化工学报 2017年第11期68卷 4178-4185页

作者：翟秋红余林玲孙彦天津大学化工学院系统生物工程教育部重点实验室天津300072

前期研究表明部分电荷中和的聚乙烯亚胺接枝琼脂糖介质FF-PEI-R440具有较高静态吸附容量和快速传质速率。本文选取硫氰酸根离子、氯离子、磷酸氢根离子以及硫酸根离子这4种反离子,在离子强度为0.03、0.06mol·L^(-1)下,研究其对FF-PEI-R... 详细信息

前期研究表明部分电荷中和的聚乙烯亚胺接枝琼脂糖介质FF-PEI-R440具有较高静态吸附容量和快速传质速率。本文选取硫氰酸根离子、氯离子、磷酸氢根离子以及硫酸根离子这4种反离子,在离子强度为0.03、0.06mol·L^(-1)下,研究其对FF-PEI-R440吸附与洗脱行为的影响。结果表明:在两种离子强度下,饱和吸附容量的增加顺序均为SCN-

关键词：离子交换色谱聚合物接枝反离子吸附平衡动力学动态结合容量线性梯度洗脱

CRISPR-Cas9系统介导的工业酵母营养缺陷型菌株构建

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中国生物工程杂志 2019年第10期39卷 67-74页

作者：陆海燕李佳蔓孙思凡章小毛丁娟娟邹少兰天津大学化工学院系统生物工程教育部重点实验室

以组氨酸营养缺陷型菌株构建为例,在前期分离、诱变和筛选得到的安琪酵母工业菌株衍生菌株K-a中试用CRISPR-Cas9系统进行基因修饰。针对菌株K-a为单倍体、ura3和对潮霉素B敏感的特点,构建了以URA3为选择标记的Cas9表达载体YCplac33-Cas... 详细信息

以组氨酸营养缺陷型菌株构建为例,在前期分离、诱变和筛选得到的安琪酵母工业菌株衍生菌株K-a中试用CRISPR-Cas9系统进行基因修饰。针对菌株K-a为单倍体、ura3和对潮霉素B敏感的特点,构建了以URA3为选择标记的Cas9表达载体YCplac33-Cas9、以hphNT1为选择标记的gRNA表达载体pRS42H-gHIS1,使用PCR方法合成donor DNA片段。使用醋酸锂法制备感受态细胞K-a(YCplac33-Cas9)、将pRS42H-gHIS1和donor DNA共转化,涂布(CMG-URA+300μg/ml潮霉素B)平板,经表型筛选和PCR产物测序证明筛选平板生长菌落为目的转化子K-a(his1)的比例为74.4%,初步建立了适于利用CRISPR/Cas 9系统进行基因修饰的工业菌株宿主平台和相应的简便、快速进行基因修饰的操作技术流程。

关键词：酿酒酵母 CRISPR-Cas9 his1 基因敲除

基于单链DNA开关调控的多功能生物电路（英文）

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中国生物化学与分子生物学报 2019年第10期35卷 1135-1144页

作者：胡亚赛郜艳敏郝敏齐浩天津大学化工学院系统生物工程教育部重点实验室

合成生物电路在生物传感及生物计算方面成为了广泛应用的工具。工程化生物电路系统具有良好的灵活性,同时也具备模块化的特征。在本文中,研究了基于单链DNA开关调控的多功能生物电路的构建方法。通过将计算机辅助设计的单链DNA开关作为... 详细信息

合成生物电路在生物传感及生物计算方面成为了广泛应用的工具。工程化生物电路系统具有良好的灵活性,同时也具备模块化的特征。在本文中,研究了基于单链DNA开关调控的多功能生物电路的构建方法。通过将计算机辅助设计的单链DNA开关作为核心控制元件,并利用长度为20 bp的toehold区域来激活单链DNA开关,驱动了简单的单向式、循环式以及级联的多层次的生物电路系统。在级联式电路系统中,通过调整单链DNA开关的结构,使信噪比从2.996变成5.274。同时,单链DNA开关作为长单链DNA(784 bp)的一部分,在无细胞蛋白质系统中实现了基因表达调控。因此,本文研究的工程化方法为今后复杂的人工生物电路的构建提供了坚实的技术基础。

关键词：单链DNA开关生物电路级联体外基因表达

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细菌群集运动特性的研究进展

生物工程学报 2023年第8期39卷 3188-3203页

作者：张晨曦刘鼎阔天津大学化工学院系统生物工程教育部重点实验室天津300350 天津市生物饲料添加剂重点实验室天津300383

群集运动(swarming motility)是细菌以群体方式协调性地依靠鞭毛和Ⅳ型菌毛(typeⅣpili,TFP)在半固体表面共同运动,是一种典型的协同运动。群集运动因其与生物被膜、子实体的形成、病原体的侵入和微生物的扩散及共生等过程都有着密切的... 详细信息

群集运动(swarming motility)是细菌以群体方式协调性地依靠鞭毛和Ⅳ型菌毛(typeⅣpili,TFP)在半固体表面共同运动,是一种典型的协同运动。群集运动因其与生物被膜、子实体的形成、病原体的侵入和微生物的扩散及共生等过程都有着密切的关系而备受人们的关注,是当前微生物领域的一个研究热点。人们对细菌群集运动开展了大量的研究,包括群集运动中关键蛋白表达的变化、细胞间化学交流的变化以及机械性变化等。鞭毛蛋白的表达以及胞内环二鸟苷酸(cyclic diguanosine monophosphate,c-di-GMP)的水平等会对群集运动产生一定的影响,在菌落中复杂地调控着细菌集体行为;群集运动细胞独特的物理性质表现有益于菌落整体的扩张;细菌周围生长环境中的营养和水分含量等因素也在不同程度上影响细菌群集运动的能力。未来,在解析群集运动分子机制的基础上,如何构建一个统一的群集运动模型成为该领域研究面临的一个挑战。

关键词：群集运动鞭毛蛋白环二鸟苷酸细胞纵横比氨基酸