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色氨酸羟化酶2理性设计提高大肠埃希菌5-羟基色氨酸产量

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微生物学杂志 2024年第4期44卷 23-30页

作者：李春辉杨志彬崔金旺郝晋博田俊波胡江林吕志堂河北大学生命科学学院河北省微生物多样性研究与应用实验室河北保定071002 河北维达康生物科技有限公司河北保定072152 保定保利瑞合生物科技有限公司河北保定072152

色氨酸羟化酶(TPH)可催化色氨酸羟化为5-羟基色氨酸(5-HTP),是5-HTP生物合成过程中的关键酶。为了提高大肠埃希菌细胞工厂合成5-HTP的效率,通过酶的理性设计和定点突变技术构建了人色氨酸羟化酶2(TPH2)的系列突变体,并在高产L-色氨酸且... 详细信息

色氨酸羟化酶(TPH)可催化色氨酸羟化为5-羟基色氨酸(5-HTP),是5-HTP生物合成过程中的关键酶。为了提高大肠埃希菌细胞工厂合成5-HTP的效率,通过酶的理性设计和定点突变技术构建了人色氨酸羟化酶2(TPH2)的系列突变体,并在高产L-色氨酸且含有TPH辅酶四氢生物蝶呤(BH_(4))合成与再生模块的大肠埃希菌中表达。发现适当降低酶和色氨酸、酶和BH_(4)间结合的氢键数目有助于提高5-HTP产量;酶和底物色氨酸结合情况不变,辅酶BH_(4)与酶间氢键数目越多,5-HTP产量越低。5-HTP产量最高的细胞工厂是由突变酶V195A/V197I构建的,5-HTP产量较野生酶构建的细胞工厂产量提高54%,1 L补料摇床发酵48 h,5-HTP产量达16.17 g/L。理性设计是提高TPH2酶活,突破5-HTP合成限速步骤的有效途径,TPH2和底物色氨酸、辅酶BH_(4)间氢键连接太多或太少都不利于其催化活性的发挥。

关键词：色氨酸羟化酶2 理性设计定点突变 5-羟基色氨酸细胞工厂

陶瓷超滤膜在5-羟基-L-色氨酸发酵产物提取中的应用

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河北大学学报（自然科学版） 2024年第1期44卷 77-83页

作者：张怡君田俊波杨志彬郝晋博胡江林吕志堂河北大学生命科学学院河北省微生物多样性研究与应用重点实验室河北保定071002 河北维达康生物科技有限公司技术研发中心河北保定072152 保定保利瑞合生物科技有限公司技术研发中心河北保定072152

为提高5-羟基-L-色氨酸(5-hydroxy-L-tryptophan,5-HTP)提取分离效率,降低能耗和污染排放,选择陶瓷超滤膜应用于从发酵液中提取5-HTP的工艺,对陶瓷超滤膜的过滤条件进行优化.首先优选出适合的膜孔径为10 nm,进一步优化得到陶瓷超滤膜分... 详细信息

为提高5-羟基-L-色氨酸(5-hydroxy-L-tryptophan,5-HTP)提取分离效率,降低能耗和污染排放,选择陶瓷超滤膜应用于从发酵液中提取5-HTP的工艺,对陶瓷超滤膜的过滤条件进行优化.首先优选出适合的膜孔径为10 nm,进一步优化得到陶瓷超滤膜分离提取5-HTP的3个最优工艺参数:发酵液pH值3.5,跨膜压差0.75 MPa,料液过膜温度35℃.在此工艺条件下,5-HTP的透过率在92%以上,对游离蛋白质截留率达90%以上,满足进一步浓缩、结晶制备5-HTP的要求,达到了优化预期效果,为陶瓷超滤膜应用于从发酵液中工业化提取5-HTP提供了可靠依据.

关键词：陶瓷超滤膜 5-羟基-L-色氨酸过滤条件透过率截留率

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新型冠状病毒抗体和小分子抑制剂的研究现状

生物化学与生物物理进展 2024年第4期51卷 754-771页

作者：武昕于汉杰包晓娟王雨姿李铮西北大学生命科学学院功能糖组学实验室西安710069

世界卫生组织已宣布新型冠状病毒感染(coronavirus disease 2019,COVID-19)的爆发为全球大流行。中和抗体和小分子抑制剂在预防及治疗COVID-19中发挥重要作用。尽管已开发出了多种中和抗体以及疫苗,但是随着病原体严重急性呼吸综合征冠... 详细信息

世界卫生组织已宣布新型冠状病毒感染(coronavirus disease 2019,COVID-19)的爆发为全球大流行。中和抗体和小分子抑制剂在预防及治疗COVID-19中发挥重要作用。尽管已开发出了多种中和抗体以及疫苗,但是随着病原体严重急性呼吸综合征冠状病毒2(severe acute respiratory syndrome coronavirus 2,SARS-CoV-2)的不断变异,现有的抗体及疫苗面临巨大的挑战。小分子抑制剂主要通过干扰病毒与宿主的结合以及病毒自身的复制达到消灭病毒以及抑制病毒感染的作用,并且对SARS-CoV-2突变株具有广谱抑制作用,是当前研究的热点。近年来国内外学者对SARS-CoV-2的小分子抑制剂做了大量的研究工作,本文根据中和抗体识别的抗原表位以及小分子抑制剂的作用机制分别对用于预防及治疗COVID-19的中和抗体和小分子抑制剂进行综述,讨论其研究现状,并展望小分子抑制剂的应用前景,以期为该领域的进一步研究提供参考。

关键词：新型冠状病毒感染严重急性呼吸系统综合征冠状病毒2 突变株中和抗体小分子抑制剂

河北省木兰围场国家森林公园昆虫物种区系组成

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环境昆虫学报 2024年第1期46卷 102-115页

作者：荆彤彤方程任国栋河北大学生命科学学院河北省动物系统学与应用重点实验室河北保定071002

本研究基于2015年以来对木兰围场国家森林公园昆虫资源实地考察,经物种鉴定、相关文献记录、物种搜集整理和数据分析,获得该地区昆虫物种多样性及其区系组成的初步结果:(1)研究获得4纲25目159科820属1 240种,其基本构成为昆虫纲,占比98.... 详细信息

本研究基于2015年以来对木兰围场国家森林公园昆虫资源实地考察,经物种鉴定、相关文献记录、物种搜集整理和数据分析,获得该地区昆虫物种多样性及其区系组成的初步结果:(1)研究获得4纲25目159科820属1 240种,其基本构成为昆虫纲,占比98.23%,弹尾纲、双尾纲和原尾纲物种数量之和占比1.77%;(2)鳞翅目和鞘翅目是构成该地区昆虫物种多样性的主体,前者482种,占比38.87%,后者421种,占比33.95%,两者的种数占已知总种数的72.82%,其他目的种数之和占27.18%;(3)以属级阶元为例分析该地区昆虫区系组成的数据显示,在世界动物地理区中,该地区昆虫区系组成成分以古北界和中日界最为显著,前者共计767属,占比93.54%,后者724属,占比88.29%;(4)在中国动物地理区中,该地区的昆虫分布类型以跨7个区的广布属最多,共153属,占比18.66%,其次为东北区+蒙新区+华北区共有成分,共计120属,占比14.63%,而与东北区+蒙新区+华北区+华中区+华南区+西南区的共有属为112属,占13.66%;包括共有属在内,该地区所有的昆虫属均与华北区关系最为密切,共计820属,达到100%,其次是蒙新区和东北区,分别为691种,占比84.27%和663种,占比80.85%;(5)按生态功能将该地区昆虫的资源类型初步划分为7类,其各占比例从高到低依次是:传粉昆虫348种(28.06%)>天敌昆虫254种(20.48%)>环境监测昆虫217种(17.50%)>观赏昆虫207种(16.69%)>药用昆虫112种(9.03%)>清洁昆虫90种(7.26%)>食用(含饲用)昆虫45种(3.63%)。此外,本文还对目前木兰围场国家森林公园昆虫多样性研究结果中存在一些问题进行了讨论。

关键词：木兰围场昆虫物种区系组成资源类型

光催化剂应用于微生物复合碳转化体系的研究进展

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环境化学 2024年第1期43卷 127-137页

作者：张玉茹郭萌古淼王文静河北大学生命科学学院保定071002

结合具有光激发特性的光催化剂和有特定生物固碳途径的微生物,构建光催化剂-微生物复合体系,将实现太阳能捕获、催化反应活性和选择性等方面的优势互补.不同类型光催化剂在光吸收特性及光催化性能等方面存在巨大差异,本文总结了含金属... 详细信息

结合具有光激发特性的光催化剂和有特定生物固碳途径的微生物,构建光催化剂-微生物复合体系,将实现太阳能捕获、催化反应活性和选择性等方面的优势互补.不同类型光催化剂在光吸收特性及光催化性能等方面存在巨大差异,本文总结了含金属、非金属基或复合光催化剂与微生物构成的复合碳转化体系,对比光催化剂引入方法、光催化剂作用途径及碳转化产物、效率等关键因素.针对率先与微生物结合的CdS光催化剂,系统阐述了其生产乙酸、甲烷、C_(2+)产物及复合改性的发展历程.分析杂化体系界面电荷转移的关键基础,概括其研究方法、现有成果及存在问题等.分析了应用于微生物复合碳转化体系光催化剂的面临挑战及发展趋势.

关键词：二氧化碳光催化剂生物过程复合体系

LOC112447378/miR-15a/PRLR信号轴对MAC-T细胞增殖及凋亡的调控及机制

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农业生物技术学报 2024年第10期 2293-2305页

作者：高梦静韩承芮张晓雨郭月美刘思萌谢圣浩李秋玲齐颖廊坊师范学院生命科学学院河北省动物多样性重点实验室/廊坊市细胞工程与应用研究重点实验室

全球气候变暖使奶牛(Bos taurus)热应激问题日益突出，给乳业带来巨大的经济损失。阐明奶牛热应激发生及应答的分子机制，可以更好地解决热应激问题。本研究团队前期通过高通量测序技术筛选出热应激与非热应激差异表达的长链非编码RNA (... 详细信息

全球气候变暖使奶牛(Bos taurus)热应激问题日益突出，给乳业带来巨大的经济损失。阐明奶牛热应激发生及应答的分子机制，可以更好地解决热应激问题。本研究团队前期通过高通量测序技术筛选出热应激与非热应激差异表达的长链非编码RNA (long non-coding RNA, lncRNA)、微小RNA(microRNAs, miRNA)及mRNA表达谱。本研究通过生物信息学分析，筛选并确定LOC112447378/miR-15a/PRLR为热应激应答关键竞争性内源RNA(competing endogenous RNA, ceRNA)网络。通过牛乳腺上皮细胞(mammary alveolar cells-large T antigen cells, MAC-T)构建体外热应激模型，以此模型为基础，通过qRT-PCR技术确定LOC112447378、miR-15a和催乳素受体(prolactin receptor, PRLR)的mRNA表达水平，通过Western blot技术确定PRLR的蛋白质水平，均与高通量测序结果一致。过表达miR-15a后，LOC112447378的mRNA表达水平显著下调；PRLR的m RNA及蛋白质水平均显著下调。敲降miR-15a后，LOC112447378的mRNA表达水平显著上调；PRLR的m RNA及蛋白质水平均显著上调。噻唑蓝(methyl thiazolyl tetrazolium, MTT)检测结果显示，miR-15a抑制MAC-T的增殖。Annexin V-FITC/PI双染检测结果显示，miR-15a促进MAC-T的凋亡。这些结果表明，miR-15a可以靶向调控靶基因LOC112447378和PRLR，进而实现抑制MAC-T增殖、促进凋亡的调控作用。LOC112447378/miR-15a/PRLR信号轴可以影响MAC-T的增殖及凋亡，进而在MAC-T的热应激应答过程中发挥重要调控作用。本研究为今后筛选耐热、高产奶牛的分子育种工作提供新的思路和理论依据。

关键词：热应激牛乳腺上皮细胞(MAC-T) miR-15a 催乳素受体(PRLR) 长链非编码RNA (lncRNA)

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糖核苷酸的生物合成和应用

生物化学与生物物理进展 2024年第4期51卷 822-838页

作者：郝萌连佳琪张翠璐关婉怡河北师范大学分子细胞生物学教育部重点实验室河北省分子细胞生物学重点实验室河北师范大学生命科学学院石家庄050024

糖基化是生物体中最重要的反应之一,通过糖基化作用可以形成具有多种生物功能的糖缀合物。糖核苷酸作为Leloir型糖基转移酶催化的转糖基反应的糖基供体,在聚糖和糖缀合物的生物合成中必不可少。然而,糖核苷酸的成本较高、可用性有限等... 详细信息

糖基化是生物体中最重要的反应之一,通过糖基化作用可以形成具有多种生物功能的糖缀合物。糖核苷酸作为Leloir型糖基转移酶催化的转糖基反应的糖基供体,在聚糖和糖缀合物的生物合成中必不可少。然而,糖核苷酸的成本较高、可用性有限等因素阻碍了生物催化级联反应在工业中大规模的应用。因此,人们越来越关注糖核苷酸的合成策略,以实现其在多种领域的广泛应用。目前,糖核苷酸及其衍生物的化学合成方法已经建立起来,但合成反应的产量通常很低,而酶法(化学-酶法)和细胞工厂法在合成糖核苷酸过程中具有显著优势。本文主要围绕哺乳动物中常见的9种糖核苷酸,概述了其类型和结构、酶法(化学-酶法)和细胞工厂法两种制备方法。伴随糖核苷酸的高效合成,其多种功能逐渐被发现和应用。本文进一步概述了糖核苷酸在聚糖及糖缀合物合成、糖基转移酶生化性质表征以及生物正交标记策略等方面的应用,对生物化学、糖生物学的研究以及相关医药产品的研发具有十分重要的意义。

关键词：糖核苷酸糖基转移酶激酶焦磷酸化酶

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单边区间集模糊半概念的知识表示及提取方法

智能系统学报 2024年第4期19卷 1016-1026页

作者：毛华胥德华刘川郑博雅王刚张植明河北大学数学与信息科学学院河北保定071002 河北大学河北省机器学习与计算机智能重点实验室河北保定071002 河北大学生命科学学院河北保定071002

为了使“区间”形式加以表述的不确定信息的提取具有侧重性,需提取出对象(属性)集对应的属性(对象)区间集。本文在模糊形式背景中,通过引入2个阈值,将单边区间集与经典半概念结合,提取出属性(对象)集对应的对象(属性)区间集,从而提出区... 详细信息

为了使“区间”形式加以表述的不确定信息的提取具有侧重性,需提取出对象(属性)集对应的属性(对象)区间集。本文在模糊形式背景中,通过引入2个阈值,将单边区间集与经典半概念结合,提取出属性(对象)集对应的对象(属性)区间集,从而提出区间集外延–集合内涵(集合外延–区间集内涵)(interval set extent-set intent(set extent-interval set intent),ISE-SI(SE-ISI))型单边区间集模糊半概念。全体ISE-SI(SE-ISI)型单边区间集模糊半概念构成格,并给出基于格搜寻全体ISE-SI(SE-ISI)型单边区间集模糊半概念的算法。通过与已有成果对比,显示出这2种知识表示形式的多方优势。本文所得结果在知识表示及提取方法上具有适用范围广、实际应用强等优点。

关键词：模糊形式背景半概念区间集区间集概念单边区间集概念模糊概念单边区间集模糊半概念知识表示和提取

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新型自支撑锑锡氧化物电极氧化降解阿特拉津性能研究

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工程科学与技术 2024年第4期56卷 46-56页

作者：王雪谢佳芳张健李丁赵全保董四君河北大学生命科学学院河北保定071000 中国科学院城市环境研究所福建厦门361021 中国科学院污染物转化重点实验室福建厦门361021

阿特拉津(ATZ)作为农业领域广泛应用的除草剂,其分子结构稳定,残留周期长,难以通过自然途径有效降解,长期积累对生态环境及人类健康构成显著威胁。当前,Sb掺杂SnO_(2)(ATO)电极被广泛应用于电化学氧化降解污染物领域,但目前基于ATO材料... 详细信息

阿特拉津(ATZ)作为农业领域广泛应用的除草剂,其分子结构稳定,残留周期长,难以通过自然途径有效降解,长期积累对生态环境及人类健康构成显著威胁。当前,Sb掺杂SnO_(2)(ATO)电极被广泛应用于电化学氧化降解污染物领域,但目前基于ATO材料制备电极通常是在平面基底上涂覆催化剂层,由于传质受限且电荷转移阻抗较大,ATO电极的反应速率受限,有机污染物去除速率较慢。鉴于此,开发新型高效稳定的电极材料成为解决上述问题的关键。为提升ATO电极的传质性能与结构稳定性,以果糖为成孔剂,采用压片成型与高温烧结技术,成功制备了一体成型的自支撑3维多孔ATO(Fru-ATO)阳极。利用扫描电子显微镜(SEM)与X射线衍射分析仪(XRD)等设备对电极的形貌特征与结晶性能进行详尽表征,并系统研究了不同烧结温度对阳极结构及其性能的影响。此外,通过调整溶液初始pH值、电解质浓度及施加电流密度等条件,进一步优化了ATZ的电化学降解效果。结果表明,随着烧结温度的升高,Fru-ATO阳极材料的颗粒尺寸逐渐增大,XRD图谱显示其结晶度显著提升,峰形更尖锐且峰强增强,同时析氧电位正向移动,对ATZ的降解效率也显著提高。在优化的实验条件下(pH=6,Na_(2)SO_(4)电解质溶液浓度为0.1mol/L,电流密度为10.0mA/cm^(2)),1000℃下烧结6h所得Fru-ATO(1000-Fru-ATO)阳极在30min内可降解90%的ATZ(20mg/L),60min内降解效率达到99%,且经10次循环实验后仍保持优异的循环稳定性。进一步通过液相色谱-三重四极杆质谱联用技术,鉴定出ATZ降解过程中的17种中间产物,并据此提出了3条可能的降解路径。成功制备了具有高结晶度与3维多孔结构的Fru-ATO阳极,该电极不仅内部氧化锡结构排列有序,促进了电催化氧化过程中的电荷转移,而且其多孔结构有效暴露了更多活性位点,显著提高了传质效率。这种传质与电荷转移的双重增强机制,极大地促进了活性氧物种(尤其是单线态氧^(1)O_(2))的生成,从而实现了ATZ的快速高效降解。

关键词： SnO_(2)-Sb 电催化阳极氧化阿特拉津(ATZ) 废水处理