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基质刚度和生长因子协同驱动上皮⁃间质转化的力⁃化耦合机制

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应用数学和力学 2024年第6期45卷 719-734页

作者：朱鸿源王与帅林敏西安交通大学生命科学与技术学院生物信息工程教育部重点实验室西安710049 西安交通大学生物医学信息工程教育部重点实验室仿生工程与生物力学研究所(BEBC) 西安710049

上皮-间质转化(epithelial to mesenchymal transition,EMT)是胚胎发育、伤口愈合、癌症发展等生理、病理过程中的关键步骤,使细胞从紧密黏附在一起的上皮状态转变为分散排布的间质状态.该文提出了一个基质刚度和生长因子协同驱动EMT的... 详细信息

上皮-间质转化(epithelial to mesenchymal transition,EMT)是胚胎发育、伤口愈合、癌症发展等生理、病理过程中的关键步骤,使细胞从紧密黏附在一起的上皮状态转变为分散排布的间质状态.该文提出了一个基质刚度和生长因子协同驱动EMT的核心调控回路模型,发现在EMT过程中,基质刚度和生长因子通过协同调控EMT激活转录因子(EMT-activating transcript factors,EMT-TFs)来改变细胞间力学黏附分子E/N-钙黏素的表达,从而影响EMT的进程与可逆性.该模型揭示了力学和化学因素的协同作用对EMT过程中细胞间力学黏附的影响机制,为研究癌症等疾病的发生、发展机制和防治策略奠定了理论基础.

关键词：力学模型力-化耦合上皮-间质转化细胞间力学黏附

蜡样芽孢杆菌胶原蛋白水解酶异源表达与胶原蛋白肽酶法制备

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食品与发酵工业 2024年

作者：刘平胥睿睿黄浩唐瑶王阳康振江南大学糖化学与生物技术教育部重点实验室江南大学工业生物技术教育部重点实验室江南大学未来食品科学中心

胶原蛋白肽广泛应用于化妆品与保健品，主要依赖于物理和化学降解法制备。相比较，酶法降解制备胶原蛋白肽由于降解条件温和、分子质量可控等特点具有更大优势。该研究旨在挖掘并实现一种具有商业化潜在价值的胶原蛋白水解酶的高效表达... 详细信息

胶原蛋白肽广泛应用于化妆品与保健品，主要依赖于物理和化学降解法制备。相比较，酶法降解制备胶原蛋白肽由于降解条件温和、分子质量可控等特点具有更大优势。该研究旨在挖掘并实现一种具有商业化潜在价值的胶原蛋白水解酶的高效表达制备，实现胶原蛋白肽的酶法制备。首先，通过密码子优化合成了蜡样芽孢杆菌来源的胶原蛋白水解酶ColVD021编码基因，通过N-端序列截短优化，实现了ColVD021-Δ30在大肠杆菌中的活性表达(8.96 ± 0.21)U/mL。进一步通过优化添加金属离子Zn2+和Ca2+，ColVD021-Δ30的表达水平提高至(16.24 ± 0.21)U/mL。在此基础上，确定了ColVD021-Δ30的最适pH为7.5，最适温度为37 ℃。酶解结果表明，重组ColVD021-Δ30对不同来源的胶原蛋白均具有高降解活力，胶原蛋白肽分子质量均低于1 000 Da。此外，农副产品鸡胸软骨的酶解结果表明，ColVD021-Δ30可以直接水解粉碎的新鲜鸡胸软骨生产胶原蛋白肽。该研究实现了蜡样芽孢杆菌胶原蛋白水解酶的高效表达，并建立了胶原蛋白肽的酶法制备工艺，为工业化酶法生产胶原蛋白肽提供了解决方案。

关键词：胶原蛋白水解酶表达优化金属离子水解条件优化低分子质量胶原蛋白肽

基于磷脂酶水解圈定向筛选高效聚对苯二甲酸乙二醇酯降解酶

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微生物学报 2024年第3期64卷 745-754页

作者：徐翰蔡忆梅陈晓倩黄青松吴敬陈晟颜正飞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 江南大学食品科学与资源挖掘全国重点实验室江苏无锡214122 江南大学教育部食品安全国际合作联合实验室江苏无锡214122

【目的】目前自然环境中聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate,PET)废弃物的积累严重威胁生态健康,因此PET的降解问题已成为全球性的热点问题。生物酶法降解PET技术以其绿色环保而备受关注,但天然PET降解酶的催化活性普遍偏... 详细信息

【目的】目前自然环境中聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate,PET)废弃物的积累严重威胁生态健康,因此PET的降解问题已成为全球性的热点问题。生物酶法降解PET技术以其绿色环保而备受关注,但天然PET降解酶的催化活性普遍偏低,亟待进一步定向改造。现阶段定向进化为快速提高PET降解酶催化性能提供了可能,其中筛选方法是成功获得高性能突变体的关键所在。本研究旨在提出一种新型高效灵敏的筛选方法并应用于褐色喜热裂孢菌(Thermobifida fusca)来源角质酶Tfu-0883的定向改造,以期快速获得PET降解活性提高的突变体。【方法】基于易错PCR构建突变体文库,涂布于卵黄磷脂平板,以水解圈的大小作为筛选指标获得PET降解活性提高的突变体;对突变体进行酶学定性并筛选出潜在的分子改造位点,最终获得高性能突变体。【结果】从卵黄磷脂平板中挑取水解圈直径最大的单菌落,即突变体H10(N2D/D94H/A149E),其PET降解能力是野生型的1.5倍,最适温度与pH分别为60℃和8.0。突变体H10中第2位和第149位氨基酸残基远离底物结合凹槽,其突变会导致酶蛋白稳定性下降;第94位氨基酸残基则位于底物结合凹槽附近,由负电荷氨基酸Asp突变为正电荷氨基酸His,有利于吸附在带负电荷的PET表面,是突变体H10降解能力提升的关键因素;随后将野生型的第94位氨基酸残基Asp分别突变为His及同为正电荷且空间位阻更小的Lys和Arg,突变体D94H、D94K和D94R对PET降解能力均有提升,其中,突变体D94K降解PET能力是野生型的3.6倍。【结论】本研究基于磷脂酶水解圈构建了一种新的PET降解酶定向筛选方法,以此获得了降解活性提高的突变体,并证实角质酶Tfu-0883第94位氨基酸残基位点具有提升其PET降解活性的潜在能力。

关键词：定向进化 PET降解水解圈热稳定性分子改造

光遗传学技术在昼夜节律及相关疾病中的应用研究进展

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生命科学 2024年第7期36卷 929-942页

作者：王舒恒白帅东白雪王威宇秦雪梅高晓霞山西大学中医药现代研究中心太原030006 山西大学化学生物学与分子工程教育部重点实验室太原030006 地产中药功效物质研究与利用山西省重点实验室太原030006

昼夜节律是生物体响应外部环境24小时昼夜更替变化的一种内源性计时系统,也称生物钟系统,由中枢及外周生物钟组成,其通过生物钟基因调节细胞信号分子的节律变化,从而使大部分细胞生命活动具有时空动态性。昼夜节律失调与多种疾病的发生... 详细信息

昼夜节律是生物体响应外部环境24小时昼夜更替变化的一种内源性计时系统,也称生物钟系统,由中枢及外周生物钟组成,其通过生物钟基因调节细胞信号分子的节律变化,从而使大部分细胞生命活动具有时空动态性。昼夜节律失调与多种疾病的发生密切相关,但其复杂机制尚未解释清楚。光遗传学是利用特定光敏蛋白对细胞进行精确时空控制的一种新技术,具有非侵入性、可逆性和高时空特异性等优点,为昼夜节律机制的探究提供了新的视角。本文对光遗传学技术在昼夜节律研究中的应用及其在昼夜节律相关疾病中的研究进展进行综述,为解决昼夜节律相关疾病提供新思路和新理念。

关键词：光遗传学昼夜节律视交叉上核生物钟基因细胞信号分子

莜麦类甜蛋白Permatin抑制木霉菌活性的机制研究

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生命的化学 2024年第2期44卷 332-340页

作者：范韶华焦慧娟刘健韩德平石亚伟太原师范学院生物科学与技术学院太原030619 山西大学生物技术研究所教育部化学生物学与分子工程重点实验室太原030006

类甜蛋白(thaumatin-like proteins,TLPs)是一个高度复杂的蛋白质家族,与植物、动物和真菌的宿主防御和发育过程有关。TLPs已在多种植物中被发现,具有广谱抗真菌活性。近年来,植物来源的抗真菌蛋白在植物抗病原菌中具有广泛的应用前景,... 详细信息

类甜蛋白(thaumatin-like proteins,TLPs)是一个高度复杂的蛋白质家族,与植物、动物和真菌的宿主防御和发育过程有关。TLPs已在多种植物中被发现,具有广谱抗真菌活性。近年来,植物来源的抗真菌蛋白在植物抗病原菌中具有广泛的应用前景,然而关于莜麦来源的抗真菌蛋白研究比较少。本研究从莜麦中分离纯化得到莜麦类甜蛋白Permatin,通过带毒平板法测定了Permatin蛋白对木霉菌的半抑制浓度;然后利用Delta Vision显微镜观察了Permatin蛋白对木霉菌孢子萌发及菌丝生长的影响;进一步结合碘化丙啶(propidium Iodine,PI)染色研究Permatin蛋白对木霉菌菌丝及孢子细胞膜通透性的影响。结果显示,Permatin蛋白对木霉菌的半抑制浓度为0.73μmol/L,可以显著抑制木霉菌孢子的萌发及菌丝的生长,并且能够破坏真菌菌丝及孢子细胞膜的通透性。本研究为莜麦Permatin蛋白在农业领域的应用提供了理论基础。

关键词： Permatin 孢子萌发菌丝生长细胞膜通透性

体外模拟消化对黄芪多糖APS-Ⅱ结构和免疫活性的影响

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中草药 2024年第16期55卷 5514-5524页

作者：冯仕红李晓飞李科吕弯弯文雨薇秦雪梅杜昱光李震宇山西大学中医药现代研究中心山西太原030006 山西大学化学生物学与分子工程教育部重点实验室山西太原030006 地产中药功效物质研究与利用山西省重点实验室山西太原030006 山西省农产品质量安全中心山西太原030006 中国科学院过程工程研究所北京100190

目的从黄芪多糖(Astragalus polysaccharides,APS)中分离制备APS-Ⅱ,探究其体外消化后产物的结构和免疫活性的变化。方法采用体外模拟唾液、胃液和肠模型研究APS-Ⅱ经唾液、胃液和小肠液消化后的相对分子质量分布、单糖组成、还原糖含... 详细信息

目的从黄芪多糖(Astragalus polysaccharides,APS)中分离制备APS-Ⅱ,探究其体外消化后产物的结构和免疫活性的变化。方法采用体外模拟唾液、胃液和肠模型研究APS-Ⅱ经唾液、胃液和小肠液消化后的相对分子质量分布、单糖组成、还原糖含量、官能团和表面形态的变化,同时进行体外免疫活性实验,比较APS-Ⅱ经体外消化以后的形式及活性的变化。结果唾液对APS-Ⅱ无明显影响;而在胃消化0~6 h的过程中,多糖的相对分子质量从5.956×10^(3)降至3.745×10^(3),还原糖含量从0.333 mg/mL增加至0.348 mg/mL,红外光谱显示在1649~1029 cm^(-1)吸收峰强度不同,游离单糖半乳糖醛酸(galacturonic acid,GalA)被释放;甲基化结果显示发现APS-Ⅱ经唾液、胃液消化后,糖苷键以1,4葡萄糖连接为主;肠液消化产物中糖苷键存在1,3半乳糖连接。体外免疫活性实验表明,肠液消化产物促进RAW264.7巨噬细胞吞噬活力以及释放一氧化氮(nitric oxide,NO)、白细胞介素-10(interleukin-10,IL-10)、肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)的能力较强。结论APS-Ⅱ在胃肠道中可以被消化,且经胃肠液消化后免疫活性增强,推测与其相对分子质量、单糖组成和糖苷键连接方式相关。

关键词：黄芪多糖 APS-Ⅱ 体外消化结构变化免疫活性

益生菌基因组学在乳酸菌筛选和功能评价中的应用

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中国食品学报 2024年第1期24卷 1-11页

作者：刘文俊张和平内蒙古农业大学乳品生物技术与工程教育部重点实验室、农业农村部奶制品加工重点实验室、内蒙古自治区乳品生物技术与工程重点实验室、乳酸菌与发酵乳制品省部共建协同创新中心呼和浩特010018

乳杆菌和双歧杆菌是益生菌筛选的主要微生物类群,在促进人类、动物甚至植物健康方面都有重要的应用价值,被广泛应用于多种功能性食品、动物饲料和微生物菌肥。然而,这些细菌对宿主健康产生积极影响的分子机制还远未完全了解。另外,传统... 详细信息

乳杆菌和双歧杆菌是益生菌筛选的主要微生物类群,在促进人类、动物甚至植物健康方面都有重要的应用价值,被广泛应用于多种功能性食品、动物饲料和微生物菌肥。然而,这些细菌对宿主健康产生积极影响的分子机制还远未完全了解。另外,传统的益生菌筛选技术主要依靠表型和生理生化特性的测定以及随机对照试验,这些方法不仅耗时、费力,而且数据难以重复。不同研究小组之间数据难以共享,不能实现菌株有益特性的均一性和标准化验证,严重制约了益生菌科学研究的发展和菌株的产业化开发利用。基于新的测序技术和强大的计算机分析方法,被称为益生菌基因组学新学科的出现,允许研究者在短时间内通过筛选大量的生物学和基因组数据,显著提高益生菌筛选的效率和准确性。本文综述了通过基因组数据的分析,帮助人们高效、快速地确定益生菌,开辟益生菌新功能的评价途径。总结益生菌基因组学在阐明益生特性功效评价的分子基础等方面的最新研究成果,以期为扩展研究人员对这些有益微生物生物学的认知,揭示益生菌促进健康特性的分子机制提供新视角。

关键词：益生菌基因组学乳酸菌功能筛选人工智能

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二甲苯异构体吸附分离研究进展

化工学报 2024年第4期75卷 1081-1095页

作者：刘莹郑芳杨启炜张治国任其龙鲍宗必浙江大学化学工程与生物工程学院生物质化工教育部重点实验室浙江杭州310027 浙江大学衢州研究院电子化学品研究所浙江衢州324000 浙江大学衢州研究院生物医药研究所浙江衢州324000

二甲苯异构体的分离与纯化是石油化学工业的重要过程之一,但二甲苯异构体的结构和性质极其接近,常规精馏和深冷结晶法分离能耗高、生产效率低。模拟移动床色谱是主流的二甲苯异构体分离技术,但作为吸附剂的分子筛在吸附容量和分离选择... 详细信息

二甲苯异构体的分离与纯化是石油化学工业的重要过程之一,但二甲苯异构体的结构和性质极其接近,常规精馏和深冷结晶法分离能耗高、生产效率低。模拟移动床色谱是主流的二甲苯异构体分离技术,但作为吸附剂的分子筛在吸附容量和分离选择性两方面均存在不足。金属有机框架和超分子材料具有组装自由、结构多样和性质可调等优点,可通过构建极性孔环境或精准设计孔道尺寸与形状实现二甲苯异构体的高效辨识与分离。本文综述了金属有机框架和超分子材料在二甲苯异构体吸附分离中的研究进展,从静电作用、尺寸筛分和形状筛分等方面探讨了二甲苯异构体分离的内在机制,总结了金属有机框架在二甲苯分离领域存在的问题和局限,并对未来发展方向进行了展望。

关键词：吸附分离吸附剂二甲苯异构体对二甲苯金属有机框架

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寒地桑叶多糖化学组成及其生物活性分析

食品科学 2024年第15期45卷 59-66页

作者：韩晓云郑丹张雪瑶杜宝昌孙庆申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黑龙江省普通高校分子生物学重点实验室黑龙江省普通高校微生物重点实验室黑龙江哈尔滨150080 甘南林场黑龙江齐齐哈尔162100

为探究龙桑一号(Morus abla *** 1)桑叶多糖(mulberry leaf polysaccharide,MLP)的结构及功能性质,采用水提法提取其MLP,并对该多糖的结构性质以及体外降糖、抗氧化和免疫活性进行分析。结果表明:提取MLP得率为(16.16±0.30)mg/g,其中... 详细信息

为探究龙桑一号(Morus abla *** 1)桑叶多糖(mulberry leaf polysaccharide,MLP)的结构及功能性质,采用水提法提取其MLP,并对该多糖的结构性质以及体外降糖、抗氧化和免疫活性进行分析。结果表明:提取MLP得率为(16.16±0.30)mg/g,其中总糖质量分数为(57.16±4.00)%,糖醛酸质量分数为(30.97±2.06)%。凝胶渗透色谱测得MLP分子质量主要分布在21.74 kDa,其单糖组成主要包括葡萄糖、鼠李糖、半乳糖、木糖、糖醛酸(包括葡萄糖醛酸、半乳糖醛酸和甘露糖醛酸)、甘露糖,物质的量比为59.17∶22.31∶10.44∶2.65∶2.28∶1.07。通过傅里叶变换红外光谱和原子力显微镜分析发现MLP是一种吡喃糖,具有分支和相互交织、螺旋聚集的特点。MLP对α-葡萄糖苷酶和α-淀粉酶抑制作用的半数有效浓度(concentration for 50%of maximal effect,EC_(50))分别为1.81 mg/mL和2.91 mg/mL,其活性相当于阿卡波糖的49.17%和37.80%;MLP清除1,1-二苯基-2-三硝基苯肼自由基、2,2’-联氮双(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)阳离子自由基和羟自由基的EC_(50)分别为0.54、0.60 mg/mL和1.77 mg/mL,清除自由基的效果分别相当于抗坏血酸的4.77%、38.03%和19.94%;MLP可以作用于小鼠巨噬细胞RAW264.7,使其促炎因子NO、肿瘤坏死因子-α、白细胞介素-6和白细胞介素-1β的分泌量增加,增强巨噬细胞增殖作用和提高吞噬能力,从而增强免疫调节作用。本研究结果可为寒地桑叶的应用和功能评价提供实验数据。

关键词：寒地桑叶多糖结构特性免疫活性