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抗原受体基因多样性产生机制的起源与演化

中国科学：生命科学 2024年第9期54卷 1581-1594页

作者：元少春黄子文蔡振西黄盛丰徐安龙中山大学生命科学学院广东省药用功能基因研究重点实验室南海海洋生物技术教育部工程研究中心中山大学进化与合成生物学研究中心广州510275

动物免疫系统根据其应答方式及存在形式的不同,可以分为天然免疫和适应性免疫.由于适应性免疫的关键器官/分子(比如胸腺//MHC)等只在有颌类脊椎动物中被发现,因此被认为是生命演化到高级阶段的体现,关于适应性免疫系统的起源一直是演化... 详细信息

动物免疫系统根据其应答方式及存在形式的不同,可以分为天然免疫和适应性免疫.由于适应性免疫的关键器官/分子(比如胸腺//MHC)等只在有颌类脊椎动物中被发现,因此被认为是生命演化到高级阶段的体现,关于适应性免疫系统的起源一直是演化生物学和免疫学研究共同关注的重要问题.本文重点梳理了国内外学者近年来在抗原受体基因多样性产生机制及其演化等方面所取得的进展,尤其是在V(D)J重排机制的转座子起源及RAGL转座子的宿主驯化机制上.本文还总结了无颌类脊椎动物VLR受体及数个进化阶段特有的免疫多样性受体的研究进展.这些研究在完善经典免疫学理论的同时,也为医疗保健领域带来崭新的思路与技术.

关键词：抗原受体基因 RAG V(D)J重排演化

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靶向端粒的天然产物抗衰老研究进展

中药材 2024年 779-785页

作者：丘泓欣黄燕中山大学生命科学学院基因功能与调控教育部重点实验室

我国已步入老龄化社会,探讨延缓衰老方法、防治衰老相关疾病已成为医学领域的研究热点。端粒是真核生物细胞染色体末端的重复序列和蛋白质复合物组成的特殊结构,端粒缩短会导致细胞进入衰老或凋亡,因此维持端粒正常长度与对细胞行使正... 详细信息

我国已步入老龄化社会,探讨延缓衰老方法、防治衰老相关疾病已成为医学领域的研究热点。端粒是真核生物细胞染色体末端的重复序列和蛋白质复合物组成的特殊结构,端粒缩短会导致细胞进入衰老或凋亡,因此维持端粒正常长度与对细胞行使正常功能至关重要,也与衰老的发生密切相关。近年来研究发现多种天然产物影响端粒长度和端粒酶活性,在延缓衰老、防治老龄化相关疾病方面有独特的疗效和巨大的潜力,与西药相比有作用温和、副作用小等优点,因此,该文从端粒角度对天然产物干预衰老与衰老相关疾病进行综述,并结合相关研究的最新进展,为研究天然产物抗衰老提供理论依据。

关键词：天然产物端粒端粒酶衰老

利用光驱动的生物杂合系统实现CO_(2)转化生产化学品

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Chinese Journal of Catalysis 2024年第5期60卷 294-303页

作者：干雅梅柴甜甜张健高聪宋伟吴静刘立明陈修来江南大学生物工程学院工业生物技术教育部重点实验室江苏无锡214122 江南大学生命科学与健康工程学院江苏无锡214122

太阳能作为清洁能源之一,为缓解化石燃料枯竭和温室气体排放等问题提供了一种高效、经济、可持续的解决方案.自然界中的植物和光合微生物通过自身的光合系统收集并转化太阳能,从而生产生物燃料和生物化学品.然而,由于自然光合系统存在... 详细信息

太阳能作为清洁能源之一,为缓解化石燃料枯竭和温室气体排放等问题提供了一种高效、经济、可持续的解决方案.自然界中的植物和光合微生物通过自身的光合系统收集并转化太阳能,从而生产生物燃料和生物化学品.然而,由于自然光合系统存在光吸收范围相对较窄、光生电子在传输过程中易损耗等问题,限制了太阳能到化学品的转化效率.为了解决上述难题,科研人员模仿自然光合作用中的关键部分,探索构建人工光合系统,相关研究引起了广泛关注.本文通过将碲化镉量子点(CdTe QDs)与大肠杆菌(***)相耦合,构建了一种光驱动无机-生物杂合系统(IBPHS),用于捕获太阳能并驱动CO_(2)转化合成高价值化学品.该系统主要由光催化模块和生物催化模块组成.在光催化模块中,通过生物合成CdTe QDs进行光能捕获,并将其转化为电子.通过敲除***的Cd2+外排蛋白(ZNTA)编码基因,实现了***胞内Cd2+过量积累.通过“时空耦合”方式,并借助共聚焦显微镜、高分辨率透射电镜和X射线能谱分析,确认了CdTe QDs在***胞内的组装合成.利用紫外-可见分光光度计研究了光催化模块对光子的吸收能力.结果表明,光催化模块的吸收峰位于400-420 nm.利用瞬时光电流,评估了光催化模块的光生电子能力.实验发现,该模块可以产生0.07μA光电流,表明完成了光催化模块的构建.在生物催化模块中,将光催化模块产生的电子用于还原NAD+再生NADH.采用NADH生物传感器,分析了***胞内NADH含量,结果表明,在蓝光照射下***胞内NADH含量比黑暗条件下提高了5.1倍.在此基础上,通过表达NADH依赖型乳酸脱氢酶(LDH)将丙酮酸还原为乳酸,在蓝光光照下乳酸积累量达到了0.44 g/L,而黑暗条件下无乳酸积累,从而验证了生物催化模块的有效性.基于光催化模块和生物催化模块,进一步组装构建了IBPSH,用于驱动CO_(2)还原合成甲酸和丙酮酸.在蓝光照射下,IBPHS能够合成0.65 g/L甲酸和0.18 g/L丙酮酸,其CO_(2)利用速率分别达到51.98 mg/gDCW/h和21.92 mg/gDCW/h,超过了光合细菌.综上所述,本文利用光催化模块与生物催化模块相耦合的方式,组装构建了一种新型的人工光合系统,实现了光驱动CO_(2)还原合成高附加值化学品,为理性设计材料-生物杂合系统提供了借鉴,同时也为挖掘绿色生物制造潜力、开发太阳能化学制造平台提供参考.

关键词：人工光合系统 CO_(2)利用光能转换 CdTe生物合成 NADH再生

LncRNA 606938抑制结直肠癌细胞增殖

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中国生物化学与分子生物学报 2024年第7期40卷 964-975页

作者：武海丽段冰杜锦娥马佳晶李卓玉山西大学生命科学学院生物工程系太原030006 山西大学生物技术研究所生物工程系化学生物学与分子工程教育部重点实验室生物工程系太原030006

近年来,关于长非编码RNA(long non-coding RNAs,lncRNAs)在疾病中的应用研究被广泛关注。LncRNAs被证实在肿瘤治疗中发挥至关重要的作用,通常作为肿瘤因子或抑癌基因参与调控肿瘤的发生发展。课题组前期通过转录组学发现了在结直肠癌中... 详细信息

近年来,关于长非编码RNA(long non-coding RNAs,lncRNAs)在疾病中的应用研究被广泛关注。LncRNAs被证实在肿瘤治疗中发挥至关重要的作用,通常作为肿瘤因子或抑癌基因参与调控肿瘤的发生发展。课题组前期通过转录组学发现了在结直肠癌中可以作为靶点的新lncRNA 606938,然而关于其在结直肠癌中的功能及作用机制尚不清楚。本研究通过反转录-实时荧光定量PCR(RT-qPCR)实验发现,相比正常结肠上皮细胞,lncRNA 606938在结直肠癌细胞株中低表达。过表达DLD-1与SW620细胞株中lncRNA 606938的表达,结直肠癌细胞的克隆形成能力显著下降(分别下降了97%和54.5%)。流式细胞术的结果显示,lncRNA 606938过表达使细胞周期阻滞在G_(1)期(分别延长了50.5%和63.9%),且促进结直肠癌细胞的凋亡(分别增加了1.9%和3.3%)。Western印迹结果显示,lncRNA 606938过表达之后,结直肠癌细胞中相关癌基因(β-联蛋白、c-Myc、cyclin D1、cyclin D2、cyclin D3、CDK 4、CDK 6)的表达下调,抑癌基因(TRIM33、caspase 2、actived caspase 3)的表达上调。而在沉默lncRNA 606938之后得到相反的结果。在机制方面,通过核糖核酸交互沉降实验(RNA pulldown)、RNA免疫共沉淀(RIP)和功能挽救实验(Rescue)证实,lncRNA 606938可以靶向结合并促进TRIM33的表达,进而促进β-联蛋白的降解,并抑制β-联蛋白及下游的原癌基因c-Myc、cycline D1等的表达,最终抑制结直肠癌的进程。本研究阐明了lncRNA 606938通过靶向TRIM33/β-catenin信号途径抑制结直肠癌细胞增殖与凋亡的分子机制,揭示了lncRNA 606938作为抑癌基因的潜力,为结直肠癌的临床治疗提供了新靶点和新策略。

关键词：长非编码RNA 606938 TRIM33/β-catenin信号结直肠癌细胞增殖细胞凋亡

代谢工程改造大肠杆菌底物利用途径促进L-赖氨酸生产

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生物工程学报 2024年第8期40卷 2513-2527页

作者：许雪晨王浩淼陈修来吴静高聪宋伟魏婉清刘佳柳亚迪刘立明江南大学生物工程学院工业生物技术教育部重点实验室江南大学生命科学与健康工程学院

L-赖氨酸作为一种必需氨基酸，广泛应用于饲料、食品、医药等领域。针对大肠杆菌(Escherichia coli)发酵生产L-赖氨酸存在底物利用效率差、糖酸转化率低等问题，本研究通过敲除全局调控因子基因mlc，异源表达来源于麦芽糖磷酸转移酶基因... 详细信息

L-赖氨酸作为一种必需氨基酸，广泛应用于饲料、食品、医药等领域。针对大肠杆菌(Escherichia coli)发酵生产L-赖氨酸存在底物利用效率差、糖酸转化率低等问题，本研究通过敲除全局调控因子基因mlc，异源表达来源于麦芽糖磷酸转移酶基因malAP，提高菌株对二糖、三糖的利用效率，得到菌株E. coli XC3，其L-赖氨酸产量、产率和生产强度分别提高到160.00 g/L、63.78%和4.44 g/(L·h)；在此基础上，在菌株E. coli XC3中过表达谷氨酸脱氢酶基因gdhA、来源于枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis)硝酸盐还原酶基因BsnasBC和来源于***的亚硝酸盐还原酶基因EcnirBD，构建硝酸盐同化路径，获得工程菌***4，其L-赖氨酸产量、产率和生产强度分别提高到188.00g/L、69.44%和5.22g/(L·h)，进一步通过优化残糖浓度和碳氮比，在5L发酵罐中将L-赖氨酸产量、产率和生产强度分别提高到204.00 g/L、72.32%、5.67 g/(L·h)，比出发菌株XC1分别提高了40.69%、20.03%、40.69%。本研究通过强化菌株的底物利用途径，构建了L-赖氨酸高产菌株，为L-赖氨酸的工业化生产奠定了坚实基础。

关键词：大肠杆菌 L-赖氨酸代谢工程底物利用

杜仲法呢基焦磷酸合酶EuFPS1互作蛋白筛选及分析

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植物生理学报 2024年第3期60卷 585-595页

作者：曾琴梁青赵丹贵州大学生命科学学院/农业生物工程研究院山地植物资源保护与种质创新教育部重点实验室贵阳550025

法呢基焦磷酸合酶(farnesyl diphosphate synthase,FPS)是杜仲胶生物合成途径中的关键酶之一,EuFPS1基因对杜仲胶积累有促进作用,但对其调控的分子机制尚不清楚。本研究采用SMART同源重组技术构建了杜仲酵母cDNA表达文库,以EuFPS1基因... 详细信息

法呢基焦磷酸合酶(farnesyl diphosphate synthase,FPS)是杜仲胶生物合成途径中的关键酶之一,EuFPS1基因对杜仲胶积累有促进作用,但对其调控的分子机制尚不清楚。本研究采用SMART同源重组技术构建了杜仲酵母cDNA表达文库,以EuFPS1基因为诱饵筛选互作蛋白,经测序和BLAST比对初步筛选出41个互作蛋白。GO和KEGG分析结果显示,互作蛋白主要参与卟啉化合物代谢调控、紫外线与冷响应、叶片发育等生物进程,MEP代谢、卟啉代谢、泛素介导的蛋白质水解等代谢途径。选取3个互作蛋白(EuUFM1、EuLHC1、EuKS1)进一步验证互作关系,qRT-PCR分析发现EuFPS1与EuUFM1、EuLHC1、EuKS1基因在杜仲不同组织中均表达,其中EuFPS1与EuKS1的表达呈负相关。本研究为解析杜仲EuFPS1及其与互作蛋白的作用机制奠定了基础。

关键词：杜仲法呢基焦磷酸合酶酵母双杂交互作蛋白基因表达

超表达HnCYP82M3和DsTRI基因对颠茄托品烷生物碱合成的影响

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药学学报 2024年第3期59卷 775-783页

作者：穆德会刘艳红陈漂漂谭艾娟马炳南潘航张明生强玮贵州大学生命科学学院/农业生物工程研究院山地植物资源保护与种质创新教育部重点实验室贵州贵阳550025

托品烷生物碱(TAs)是一类临床上广泛应用的抗胆碱药物,颠茄是提取TAs的主要药源植物,利用代谢工程技术大量获取TAs具有重要的产业价值。本研究基于开源引流代谢工程策略,在颠茄发根中超表达TAs合成途径分支处的细胞色素氧化酶(cytochrom... 详细信息

托品烷生物碱(TAs)是一类临床上广泛应用的抗胆碱药物,颠茄是提取TAs的主要药源植物,利用代谢工程技术大量获取TAs具有重要的产业价值。本研究基于开源引流代谢工程策略,在颠茄发根中超表达TAs合成途径分支处的细胞色素氧化酶(cytochrome oxidase,CYP82M3)HnCYP82M3(来源于天仙子)和托品酮还原酶I(tropinone reductase I,TRI)DsTRI(来源于曼陀罗)两个酶基因,以期通过CYP82M3催化合成托品酮(开源),TRI进而将托品酮引入TAs合成的代谢方向(引流),大量促进3种TAs的积累。从天仙子根中克隆了HnCYP82M3基因,其编码氨基酸与颠茄AbCYP82M3序列一致性高达91.7%。单独超表达HnCYP82M3不影响颠茄发根TAs的含量,说明CYP82M3不是TAs合成的关键酶。同时超表达HnCYP82M3和DsTRI极大促进了3种TAs的积累,莨菪碱、山莨菪和东莨菪碱含量分别是对照的4.97倍、2.83倍和2.19倍,并且提高幅度大于DsTRI单表达。本研究证明分支点处酶基因共表达的开源引流策略是有效提高颠茄TAs合成的代谢工程新方法,为工业化大量获取TAs奠定了理论和技术基础。

关键词： CYP82M3 TRI 托品烷生物碱颠茄代谢工程

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新型动物纳米疫苗佐剂的作用机制与研发进展

中国生物工程杂志 2024年第5期44卷 78-89页

作者：曲杨徐山根赵凯黑龙江大学生命科学学院、农业微生物技术教育部工程研究中心、黑龙江省寒区植物基因与生物发酵重点实验室哈尔滨150080 台州学院生命科学学院、浙江省植物进化生态学与保护重点实验室、台州市生物医药与高端剂型重点实验室台州318000

目前,动物疫苗佐剂主要以铝佐剂和油乳佐剂为主,存在免疫效果差、副作用明显等问题,亟须安全有效的新型佐剂替代。随着纳米颗粒在佐剂应用领域研究的深入,其良好的免疫增强作用、生物相容性、纳米尺寸效应、抗原负载能力、抗原缓释效应... 详细信息

目前,动物疫苗佐剂主要以铝佐剂和油乳佐剂为主,存在免疫效果差、副作用明显等问题,亟须安全有效的新型佐剂替代。随着纳米颗粒在佐剂应用领域研究的深入,其良好的免疫增强作用、生物相容性、纳米尺寸效应、抗原负载能力、抗原缓释效应和组织靶向性等优势引起了研究人员的极大关注,有望作为新型动物疫苗佐剂用于动物疾病防治。迄今为止,针对如猪繁殖与呼吸障碍综合征、猪流行性腹泻、非洲猪瘟、牛病毒性腹泻、口蹄疫、禽流感和新城疫等重要动物传染病纳米疫苗的研究取得了重大进展。综述总结了国内外动物疫苗纳米颗粒佐剂的应用及作用机制,分析了影响纳米颗粒佐剂免疫增强效果的理化因素,以期为新型动物疫苗佐剂研制及开发提供参考。

关键词：动物疫苗纳米颗粒佐剂免疫效果作用机制影响因素

杜仲泛应激蛋白基因EuUSP1的克隆和功能分析

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植物生理学报 2024年第1期60卷 130-140页

作者：胡盼赵德刚贵州大学生命科学学院农业生物工程研究院山地植物资源保护与种质创新教育部重点实验室贵阳550025 贵州省农业科学院贵州省农业生物技术重点实验室植物保育技术应用工程研究中心贵阳550006

泛应激蛋白(universal stress protein,USP)是植物抵抗胁迫的保护蛋白。为探究杜仲泛应激蛋白基因EuUSP1的分子结构和功能,本研究以杜仲组培苗为材料,通过RT-PCR和RACE克隆EuUSP1 cDNA,进行生物信息学分析,构建了过表达载体遗传转化三... 详细信息

泛应激蛋白(universal stress protein,USP)是植物抵抗胁迫的保护蛋白。为探究杜仲泛应激蛋白基因EuUSP1的分子结构和功能,本研究以杜仲组培苗为材料,通过RT-PCR和RACE克隆EuUSP1 cDNA,进行生物信息学分析,构建了过表达载体遗传转化三星烟草进行功能分析,并利用qPCR技术进行时空表达特征分析。结果表明,该基因转录cDNA全长782 bp,ORF长495 bp,5′UTR 149 bp,3′UTR 138 bp,编码蛋白164个氨基酸残基。EuUSP1在杜仲幼茎的表达量高于幼叶和幼根,且在7月表达显著高于其他时期。过表达EuUSP1对烟草植株形态没有明显影响,但在干旱胁迫下,转EuUSP1基因植株缓解干旱引起的萎蔫。在干旱胁迫10 d时转基因烟草植株叶片的CAT、SOD和POD活性显著高于野生型,分别为237.3、533.65和8800 U·g^(-1)。干旱胁迫前转基因植株MDA含量显著低于野生型,为6.99 nmol·g^(-1)。综上说明EuUSP1有助于增强抗旱性。

关键词：杜仲 EuUSP1基因抗逆性