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ppGpp介导的抗生素胁迫应答机制研究进展

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微生物学报 2024年第3期64卷 687-700页

作者：胡晓沈盆闪许健萍余佳琪音建华浙江工业大学生物工程学院浙江杭州310014

抗生素是由微生物在生长发育后期产生的次级代谢产物,具有杀死或抑制细菌生长的能力,因此被广泛应用于细菌感染的临床治疗。在长期的进化过程中,细菌采取多种方式应对环境中抗生素的威胁。除了广为人知的抗生素耐药性(resistance)之外,... 详细信息

抗生素是由微生物在生长发育后期产生的次级代谢产物,具有杀死或抑制细菌生长的能力,因此被广泛应用于细菌感染的临床治疗。在长期的进化过程中,细菌采取多种方式应对环境中抗生素的威胁。除了广为人知的抗生素耐药性(resistance)之外,细菌还能对抗生素产生耐受性(tolerance)和持留性(persistence),严重影响抗生素的临床疗效。鸟苷四磷酸(guanosine tetraphosphate,ppGpp)和鸟苷五磷酸(guanosine pentaphosphate,pppGpp)(本文统称ppGpp)是细菌应对营养饥饿等不利环境时产生的“报警”信号分子,其能够在全局水平调控基因的表达,使细菌适应不利的环境。越来越多的研究表明,ppGpp与细菌应对抗生素胁迫密切相关。基于此,本文综述了细菌中ppGpp的合成与水解及其作用机制,并重点阐述了ppGpp介导抗生素胁迫应答的分子机制,以期为新型抗生素的开发提供新思路。

关键词： ppGpp 严紧反应抗生素耐药性抗生素耐受性抗生素持留性胁迫应答

“三生-三链-三创”创新创业教育融入人才培养方案的研究

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生物工程学报 2024年第3期40卷 931-942页

作者：宋晓菲金鑫王方王亚军浙江工业大学生物工程学院浙江杭州310014

目前生物工程专业人才培养中存在创新创业教育理念落后、创新创业教育方法单一、创新创业实践平台薄弱等困境,需要引入新的培养模式加以破解。浙江工业大学生物工程学院“三生-三链-三创”培养模式的探索与实践,对照新工科建设的人才培... 详细信息

目前生物工程专业人才培养中存在创新创业教育理念落后、创新创业教育方法单一、创新创业实践平台薄弱等困境,需要引入新的培养模式加以破解。浙江工业大学生物工程学院“三生-三链-三创”培养模式的探索与实践,对照新工科建设的人才培养目标,通过42年持续探索与实践,优化“生物·生命·生活”三生融合教育理念,丰富“知识链·科研链·产业链”三链联动教育方法,搭建“创意·创新·创业”三创科技实践平台,打造拔尖生物工程科技创新创业人才培养新平台、新范式,为生物工程专业人才培养模式改革提供了有益借鉴及启示。

关键词：生物工程专业培养模式改革创新创业教育

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基于酸信号转导系统的细菌耐酸机制及其应用

生物工程学报 2024年第3期40卷 644-664页

作者：胡彤李爽钟卫鸿浙江工业大学生物工程学院浙江杭州310014

酸信号转导系统能够感知酸性环境并转化为信号来调控细菌内的各种耐酸机制,帮助细菌应对酸环境的压力,是耐酸细菌能够在酸性环境下存活的重要原因。本文介绍了在耐酸细菌中发挥重要作用的几种主要的酸信号转导系统:EvgS/EvgA、PhoQ/PhoP... 详细信息

酸信号转导系统能够感知酸性环境并转化为信号来调控细菌内的各种耐酸机制,帮助细菌应对酸环境的压力,是耐酸细菌能够在酸性环境下存活的重要原因。本文介绍了在耐酸细菌中发挥重要作用的几种主要的酸信号转导系统:EvgS/EvgA、PhoQ/PhoP、ArsS/ArsR和CadC。从这些系统的结构组成及对耐酸系统的调控角度分析耐酸细菌在酸环境中如何进行信号转导,从而激活相应的耐酸机制,并有效应对酸胁迫。深入认识耐酸系统的调控机制,有助于多种耐酸元件的挖掘、优化设计与构建,能够提高目标菌株在酸性环境中的生长和代谢能力,有助于更好地利用高耐酸工程微生物进行有价值的代谢物的工业生产、酸性环境污染的生物修复,也为抑制耐酸致病菌的生长提供全新靶点。

关键词：酸信号转导系统耐酸机制耐酸系统的应用

重组大肠杆菌合成L-甲硫氨酸的发酵过程优化

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生物工程学报 2024年第3期40卷 895-907页

作者：牛坤梅子龙管安奇蔡文斌陈懋钦柳志强郑裕国浙江工业大学生物工程学院浙江杭州310014

L-甲硫氨酸作为唯一含有硫元素的必需氨基酸,在生物体内具有非常重要的生理和生化功能,而微生物发酵法合成L-甲硫氨酸因其发酵水平较低仍未达到工业化生产要求。本文在实验室前期构建的L-甲硫氨酸高产菌株大肠杆菌(Escherichia coli)W3... 详细信息

L-甲硫氨酸作为唯一含有硫元素的必需氨基酸,在生物体内具有非常重要的生理和生化功能,而微生物发酵法合成L-甲硫氨酸因其发酵水平较低仍未达到工业化生产要求。本文在实验室前期构建的L-甲硫氨酸高产菌株大肠杆菌(Escherichia coli)W3110ΔIJAHFEBC trc-fliY trc-malY/PAM glyA-22 metF的基础上系统优化了其发酵过程,在优化初始葡萄糖浓度的基础上,比较了DO-Stat、pH-Stat、控残糖浓度和恒速补料等不同补料工艺对L-甲硫氨酸发酵生产的影响,发现葡萄糖的控制对发酵过程有较大影响。在上述研究的基础上,进一步开发了最优的分批补料发酵工艺,使L-甲硫氨酸发酵产量提高到31.71 g/L,发酵时间缩短为68 h,是目前报道的最高产量。同时,建立了最优分批补料工艺下的发酵动力学模型,较好地拟合了L-甲硫氨酸发酵生产过程,为L-甲硫氨酸的发酵法生产提供了一定的数据参考。

关键词： L-甲硫氨酸发酵法生产分批补料发酵过程优化

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增强甘油代谢提高酵母工程菌的红没药烯产量

生物工程学报 2024年第3期40卷 847-857页

作者：臧瑜李圳炀卢雨欣杭嘉炜袁围孙杰浙江工业大学生物工程学院浙江湖州313000

红没药烯(bisabolene)是植物精油中普遍存在的活性成分,广泛应用于化工、医药、保健等领域。本研究通过对酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)工程菌中甘油代谢途径进行改造,从而获得高产红没药烯的酵母工程菌株。以利用GAL启动子加强... 详细信息

红没药烯(bisabolene)是植物精油中普遍存在的活性成分,广泛应用于化工、医药、保健等领域。本研究通过对酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)工程菌中甘油代谢途径进行改造,从而获得高产红没药烯的酵母工程菌株。以利用GAL启动子加强甲羟戊酸途径的酿酒酵母工程菌YS036作为出发菌株,通过高表达来自嗜鞣管囊酵母(Pachysolen tannophilus)的甘油转运通道基因PtFPS2和来自耐热甲基化酵母(Ogataea parapolymorpha)的甘油脱氢酶基因Opgdh,有效增强酵母对甘油的利用;另一方面,为减弱葡萄糖阻遏作用,敲除葡萄糖抑制转录因子编码基因MIG1。结果表明,MIG1敲除菌的蔗糖和甘油共利用能力得到进一步增强,重组菌株的GAL启动子转录水平增加。在摇瓶发酵中的红没药烯的最高产量比出发菌株提高82.2%,达到866.7 mg/L。本研究通过对酵母工程菌碳源代谢进行改造,提高了红没药烯的产量,并为提高工程酵母合成其他萜类化合物产量提供了一种有效的策略。

关键词：红没药烯酿酒酵母甘油代谢甲羟戊酸途径

“一带一路”能源合作高质量发展研究:中国的实践贡献与路径选择

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科学管理研究 2024年第3期42卷 161-167页

作者：陈耀杨尧均毛尹于周云南京师范大学教育科学学院江苏南京210023 浙江工业大学学校办公室浙江杭州310014 浙江工业大学党委学生工作部(学生处) 浙江杭州310014 浙江工业大学教育科学与技术学院(职业技术教育学院) 浙江杭州310014 浙江工业大学管理学院浙江杭州310014

能源是经济社会发展的重要基础和动力引擎,能源合作是建设能源强国、强化能源安全的重要保障,“一带一路”沿线国家的资源禀赋具有很强的互补性,广泛开展能源投资、贸易、产能、技术标准等领域合作,可为本国找到“因地制宜”的能源组合... 详细信息

能源是经济社会发展的重要基础和动力引擎,能源合作是建设能源强国、强化能源安全的重要保障,“一带一路”沿线国家的资源禀赋具有很强的互补性,广泛开展能源投资、贸易、产能、技术标准等领域合作,可为本国找到“因地制宜”的能源组合。本文从能源总量、结构、项目、从业主体四个维度分析“一带一路”能源合作的现状与趋势,并尝试从提升能源话语权、拓宽能源领域、构建监管格局、推动技术输出、建立信息互联等能源高质量发展路径入手,稳步推进国际间能源资源深度合作,以期为国际能源合作高质量发展做出大国贡献。

关键词： “一带一路” 能源合作高质量发展

多层复配微胶囊的制备及其在混凝土裂缝自修复中的应用

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生物工程学报 2024年

作者：徐建妙周源源程峰柳志强浙江工业大学生物工程学院

混凝土广泛应用于房屋土建工程以及道路桥梁等，其开裂问题一直是工程界的一大难题。为了开发有效、可行的混凝土修复技术，本研究结合微生物技术与微胶囊技术采用锐孔法制备了一种多层复配微胶囊，并以微胶囊的包埋率与机械性能为评价... 详细信息

混凝土广泛应用于房屋土建工程以及道路桥梁等，其开裂问题一直是工程界的一大难题。为了开发有效、可行的混凝土修复技术，本研究结合微生物技术与微胶囊技术采用锐孔法制备了一种多层复配微胶囊，并以微胶囊的包埋率与机械性能为评价标准，优化了微胶囊的配方和干燥方式。而后表征了微胶囊钙转结晶过程以及产物晶型，并与游离细胞钙转过程进行对比。最后，测试了微胶囊的掺入对试件的机械性能、抗渗性能以及自修复效果的影响。结果表明：配方为蜡样芽胞杆菌湿菌体1.0%、氯化钙1.5%、海藻酸钠3.0%、营养物质5.0%、丙三醇6.0%、壳聚糖0.6%、尿素2.0%的风干多层复配微胶囊，其包埋率为95.3%，破裂力为59.7 N，硬度为150.8 N。该微胶囊能够在囊内的微生物发生钙转反应时，由固态转变为流动的胶态。微胶囊与游离细胞钙转反应产生的碳酸钙都是较稳定的方解石晶型，但微胶囊产的颗粒大小更加均匀，更有利于在裂缝中累积，从而增强修复的稳固性。将微胶囊投入混凝土试件，当掺量为0.45% 时，试件的抗折强度提高了17.3%，试件的抗压强度提高了12.3%。在抗渗水试验中，添加了微胶囊的试件较掺入游离细胞的试件对水泥混凝土有更好的抗渗性补偿。裂缝自修复效果证明多层复配微胶囊能够对0.7 mm宽度以下的裂缝实现完全修复，对0.8 mm宽度裂缝修复率为95%。本研究开发了一种既能保护微生物又能提供所需营养的多层复配微胶囊实现其对混凝土裂缝的自修复，为微生物诱导碳酸钙沉淀在混凝土裂缝修复提供了新的思路。

关键词：微生物矿化混凝土多层微胶囊蜡样芽胞杆菌自修复钙转结晶

细菌纤维素合成酶亚基多样性和纤维结构形成研究进展

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生物工程学报 2024年

作者：聂雯霞古梦洁钟卫鸿浙江工业大学生物工程学院

细菌纤维素(bacterial cellulose， BC)是由细菌代谢所产生的葡萄糖聚合物。细菌纤维素合成酶(bacterial cellulose synthase， BCS)是催化BC形成的关键酶。BCS不同种类亚基之间的协同性确保BC的胞内形成及胞外分泌。本文主要总结了已... 详细信息

细菌纤维素(bacterial cellulose， BC)是由细菌代谢所产生的葡萄糖聚合物。细菌纤维素合成酶(bacterial cellulose synthase， BCS)是催化BC形成的关键酶。BCS不同种类亚基之间的协同性确保BC的胞内形成及胞外分泌。本文主要总结了已报道的BC合成菌株的种类、不同菌株中BCS的区别，并综述了BC合成机制、BCS中亚基之间的相互作用及菌株内自身结构特征对高度有序纤维结构的形成关系等方面的研究进展。全面了解BC合成与分泌机制，可为合成生物学技术优化BC合成提供更多策略。

关键词：细菌纤维素细菌纤维素合成酶合成机制

微生物全细胞传感器在芳香族化合物检测中的研究进展

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生物工程学报 2024年

作者：李赛月吕凤娇赵桂煜王恩毅音建华余志良孟秋浙江工业大学生物工程学院

由于苯环结构稳定性高、难以降解，芳香族化合物不仅对生态环境构成威胁，也严重影响人类健康，因此开发一种便捷有效的芳香族化合物检测方法至关重要。随着对芳香族化合物特性的深入理解，基于微生物细胞开发的生物传感器在检测芳香族... 详细信息

由于苯环结构稳定性高、难以降解，芳香族化合物不仅对生态环境构成威胁，也严重影响人类健康，因此开发一种便捷有效的芳香族化合物检测方法至关重要。随着对芳香族化合物特性的深入理解，基于微生物细胞开发的生物传感器在检测芳香族化合物方面展现出越来越重要的作用。本文综述了微生物全细胞传感器的工作原理，概述了电活性生物被膜型、转录因子型和依赖于降解基因启动子的3类芳香族化合物全细胞传感器的构建方法和应用，并探讨了基于表面展示技术、逻辑门构建、基因回路改造、群体感应信号放大等手段进一步提高传感器性能的优化策略。

关键词：芳香族化合物微生物全细胞传感器转录因子检测优化策略