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多元介孔MOFs:通过调节表面亲水/疏水性实现酶固定化的多功能平台

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Chinese Journal of Catalysis 2024年第5期60卷 386-398页

作者：冯玉晓马庆庆王子辰张群力赵利雪崔建东杜英杰贾士儒天津科技大学生物工程学院食品营养与安全国家重点实验室工业发酵微生物教育部重点实验室天津300457 湖北大学生命科学学院生物催化与酶工程国家重点实验室湖北武汉430062 天津益倍生物科技集团有限公司天津300457 浙江大学生命科学学院生物质化工教育部重点实验室浙江杭州310050

作为高效的生物催化剂,酶在食品加工、医药制造、化学工业和能源开发等众多领域发挥着重要作用.然而,游离状态的酶由于存在稳定性差、易失活、难以回收利用及不适用于连续化生产等问题,限制了其广泛应用.为了解决上述难题,人们探索发展... 详细信息

作为高效的生物催化剂,酶在食品加工、医药制造、化学工业和能源开发等众多领域发挥着重要作用.然而,游离状态的酶由于存在稳定性差、易失活、难以回收利用及不适用于连续化生产等问题,限制了其广泛应用.为了解决上述难题,人们探索发展了固定化酶技术.固定化酶不仅保留了原有的催化活性,而且在稳定性方面有了显著提升,从而极大地提高了酶的利用效率.随着固定化酶材料和酶工程领域的不断发展,固定化酶技术为酶的应用开辟了更广阔的前景.沸石-咪唑骨架材料-8(ZIF-8)作为一种金属-有机骨架(MOFs)材料,因其独特的结构特性而被广泛用作酶固定化载体.然而,ZIF-8的微孔结构和固有的疏水性,以及前体物2-甲基咪唑(2-MeIm)的质子化现象,常常影响固定化酶的活性.为克服这些限制,本文采用多元配体竞争和孔隙工程相结合的策略,设计并制备了一种具有可调节亲水/疏水表面的新型多元介孔MOFs(mMOFs),并用作酶固定化载体.在mMOFs的制备过程中,采用亲水性和配位能力更强的3-甲基-1H-1,2,4-三唑(3-MTZ)和5-甲基四唑(5-MTA)配体,以部分替代传统的2-MeIm配体.随后,这些多元配体(包括2-MeIm,3-MTZ和5-MTA)与七水硫酸锌结合,在甲醇溶液中通过自凝聚作用形成透明的胶体溶液,进而完全溶解在水中.在此过程中,七水硫酸锌发挥了软模板的作用,引导介孔的形成,从而成功制备出新型多元介孔mMOFs.接着,利用这些mMOFs作为酶固定化的载体,固定了辣根过氧化物酶(HRP)和葡萄糖氧化酶(GOx),并详细研究了其催化性能.结果表明,与传统的ZIF-8载体相比,以mMOFs为载体的固定化酶展现出了更高的酶活性和稳定性.催化性能提升主要归因于mMOFs的亲水性和介孔结构改善了酶和底物间的传质,同时2-MeIm的质子化效应减弱也为酶提供了优良的微环境,稳定了酶的构象.综上,本文采用多元配体竞争与孔隙工程相结合的策略,成功构建了一种具有可调节亲水/疏水表面的新型多元介孔mMOFs,并用于酶固定化,所得固定化酶表现出较好的催化性能.通过深入的研究,揭示了该固定化酶表现出良好催化性能的作用机制,为可控设计制备性能优越的、以MOFs为载体的固定化酶提供了新思路,并为进一步拓宽MOFs材料的应用范围提供了参考.

关键词：介孔金属-有机骨架竞争性配体软模板固定化酶

以鸟氨酸循环为例探讨生物化学课程教学方法及思政融入

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基础医学教育 2024年第2期26卷 109-112页

作者：李帅李佩琼刘清南广州医科大学生命科学学院生物化学教研室广州511436 广州医科大学生命科学学院医学遗传学与细胞生物学教研室

生物化学课程的代谢内容涉及很多循环代谢,占据生物化学课程代谢的半壁江山,且多为难点和重点。为了达到较好的教学效果,文章以鸟氨酸循环为例,采用多种教学手段和技巧积极探索和尝试,旨在达到学生掌握知识的同时,学会掌握代谢的逻辑,... 详细信息

生物化学课程的代谢内容涉及很多循环代谢,占据生物化学课程代谢的半壁江山,且多为难点和重点。为了达到较好的教学效果,文章以鸟氨酸循环为例,采用多种教学手段和技巧积极探索和尝试,旨在达到学生掌握知识的同时,学会掌握代谢的逻辑,提高学习能力,提升科研思维。同时融入恰当的思政内容,以期提高生物化学课程的教学质量。

关键词：生物化学鸟氨酸循环教学方法教学技巧课程思政

圣草酚对角质形成细胞和黑色素瘤细胞共培养体系中黑色素合成的促进作用

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化学与生物工程 2024年第2期41卷 38-43页

作者：古丽切合热·依布拉音李艳红塔吉古丽·阿不里克木付建红阿迪拉·吐尔逊塔依新疆师范大学生命科学学院新疆特殊环境物种保护与调控生物学实验室干旱区植物逆境生物学实验室新疆乌鲁木齐830054

为了研究圣草酚对角质形成细胞(HaCaT)与黑色素瘤细胞(B16)共培养体系中细胞增殖、酪氨酸酶活性、黑色素含量以及酪氨酸酶(TYR)、酪氨酸相关蛋白1(TRP-1)、酪氨酸相关蛋白2(TRP-2)mRNA表达的影响,建立了HaCaT细胞与B16细胞体外共培养体... 详细信息

为了研究圣草酚对角质形成细胞(HaCaT)与黑色素瘤细胞(B16)共培养体系中细胞增殖、酪氨酸酶活性、黑色素含量以及酪氨酸酶(TYR)、酪氨酸相关蛋白1(TRP-1)、酪氨酸相关蛋白2(TRP-2)mRNA表达的影响,建立了HaCaT细胞与B16细胞体外共培养体系模拟“表皮黑色素形成单位”,分别采用MTT法测定细胞增殖率、多巴氧化速率法测定细胞酪氨酸酶激活率、氢氧化钠裂解法测定细胞黑色素合成率、实时荧光定量PCR法测定TYR、TRP-1、TRP-2的基因相对表达量。结果表明,圣草酚在低浓度下对共培养体系中的细胞无毒性作用,而且有明显的促增殖作用;12.5~50μmol·L^(-1)圣草酚对共培养体系中细胞酪氨酸酶活性有激活作用(P<0.001),并呈剂量依赖性;12.5~50μmol·L^(-1)圣草酚能显著提高共培养体系中细胞黑色素合成率(P<0.01或P<0.0001);12.5~50μmol·L^(-1)圣草酚能显著提高共培养体系中TYR的基因相对表达量(P<0.01或P<0.001),25~50μmol·L^(-1)圣草酚能显著提高共培养体系中TRP-1、TRP-2的基因相对表达量(P<0.01)。圣草酚可能通过促进TYR、TRP-1、TRP-2的mRNA表达来促进共培养体系中细胞酪氨酸酶活性提升和黑色素合成。

关键词：圣草酚共培养酪氨酸酶活性黑色素合成白癜风

脑靶向寡核苷酸药物策略用于衰老相关脑部疾病治疗

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生物化学与生物物理进展 2024年第2期51卷 253-268页

作者：杨灏颖刘润涵房梦珂刘洋郑蒙河南大学淮河医院转化医学中心开封475004 河南大学生命科学学院河南省脑靶向生物纳米药物重点实验室开封475004

寡核苷酸药物近10年发展迅速,已有多款应用于临床治疗。因其设计便捷、序列灵活、特异性高,有望解决许多靶点难成药的困境,并且其临床转化周期和成本较低,目前已成为新兴生物技术药物研发的前沿领域。脑部疾病包括多种目前无法治愈的疾... 详细信息

寡核苷酸药物近10年发展迅速,已有多款应用于临床治疗。因其设计便捷、序列灵活、特异性高,有望解决许多靶点难成药的困境,并且其临床转化周期和成本较低,目前已成为新兴生物技术药物研发的前沿领域。脑部疾病包括多种目前无法治愈的疾病,如神经退行性疾病、胶质瘤、运动神经元疾病等,其中很多与年龄相关,被认为是衰老相关脑部疾病。因其病因复杂,许多靶点难成以药,同时由于脑部特殊屏障系统“血脑屏障”的存在,导致大部分药物无法实现脑部病灶的有效积累,众多小分子药物遭遇临床转化失败。寡核苷酸类药物的特异性和序列灵活性提供了新的成药可能性,但同样面临脑部递送的挑战。尽管目前已有多款寡核苷酸类药物应用于医疗市场,但脑靶向寡核苷酸药物仍然极为罕见,随着纳米递送和脑靶向基团研究的逐渐成熟,未来5~10年寡核苷酸药物用于脑部疾病治疗将成为可能。本文针对本领域重点话题如寡核苷酸药物临床批准的应用案例、脑靶向寡核苷酸药物的递送瓶颈和当前策略,以及衰老相关脑部疾病的寡核苷酸药物潜在靶点进行了梳理,同时对临床转化中的难点和面临的挑战展开了综述和讨论。

关键词：寡核苷酸药物血脑屏障脑部疾病老龄化疾病

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一株红树林来源放线菌的抗菌活性物质

深圳大学学报（理工版） 2024年第3期41卷 358-366页

作者：张骏梁史蔷吴昊张萌徐颖深圳大学生命与海洋科学学院深圳市海洋生物资源与生态环境重点实验室深圳市海洋藻类生物开发与应用工程实验室广东深圳518071

红树林沉积物微生物资源丰富,是新型天然产物以及药物先导化合物的重要来源之一.为获得具有新颖结构的微生物次级代谢产物,以活性为导向对红树林来源菌株进行筛选,对表现出抗细菌、生物膜和真菌活性的GP3T5(Streptomyces sp.)菌株的次... 详细信息

红树林沉积物微生物资源丰富,是新型天然产物以及药物先导化合物的重要来源之一.为获得具有新颖结构的微生物次级代谢产物,以活性为导向对红树林来源菌株进行筛选,对表现出抗细菌、生物膜和真菌活性的GP3T5(Streptomyces sp.)菌株的次级代谢产物进行研究.通过萃取、C18反相硅胶柱层析、Sephadex LH20凝胶柱层析和制备高效液相色谱,从菌株发酵液中分离出3种化合物,分别记为化合物1、2和3.利用高分辨电喷雾质谱、核磁共振波谱和紫外光谱等技术,鉴定化合物1、2和3依次为pyrisulfoxin A、collismycin A和echinomycin A.对化合物1、2和3进行活性评价,结果表明,3种化合物均有不同程度的抗菌和抗生物膜活性.其中,化合物3的抗菌活性最好,对食源性病原菌有很好的抗菌活性,对单增李斯特菌和无乳链球菌的最小抑菌质量浓度均为0.06μg/mL.化合物1、2和3对鲍曼不动杆菌的最小生物膜抑制质量浓度分别为32、16和1μg/mL.化合物2和3具有良好的抗植物病原真菌活性,化合物2的半数抑制质量浓度IC50≤10μg/mL,化合物3的IC50≤1μg/mL.以上红树林来源菌株GP3T5的研究结果可为深入挖掘红树林土壤微生物生物活性物质提供参考.

关键词：天然产物红树林放线菌链霉菌次级代谢产物抗菌抗生物膜抗食源性细菌抗植物致病真菌

天山北部不同生境苜蓿根际土壤真菌分布特征及驱动因子

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干旱区地理 2024年

作者：李嫚邓錡璋景玉婷伍勇张城铭夏珊翟亚萍杨盼刘红玲庄丽石河子大学生命科学学院成都师范学院化学与生命科学学院特色园艺生物资源开发与利用四川省高校重点实验室

在农业生态系统中，根际微生物群落是土壤中养分和有机物质成功循环和转化的动力，对作物的生长、健康和营养状况起着重要的影响作用。为了探究天山北部不同生境苜蓿根际土壤真菌多样性以及形成差异的驱动因子。利用高通量测序技术对天... 详细信息

在农业生态系统中，根际微生物群落是土壤中养分和有机物质成功循环和转化的动力，对作物的生长、健康和营养状况起着重要的影响作用。为了探究天山北部不同生境苜蓿根际土壤真菌多样性以及形成差异的驱动因子。利用高通量测序技术对天山北部山地和平原2个生境的苜蓿根际土壤与非根际土壤中真菌多样性、结构、功能以及驱动因子进行分析。结果表明：（1）山地苜蓿根际土中土壤氮、钾、有机质和酶活性均显著大于平原苜蓿根际土，而电导率和pH显著小于平原苜蓿根际土。（2）山地和平原的真菌群落存在显著差异，平原苜蓿根际土壤的可操作分类单元（OTUs）、Chao1和ACE指数均显著大于山地苜蓿根际土壤，并且OTUs、Chao1、ACE和香农指数（Shannon指数）均表现为根际土壤显著大于非根际土壤。（3）该区域的优势真菌门为子囊菌门（Ascomycota）、被孢霉菌门（Mortierellomycota）、担子菌门（Basidiomycota）和芽枝菌门（Blastocladiomycota），并且在不同生境存在显著差异。（4）基于FUNGuild真菌功能预测，山地中植物的致病真菌显著高于平原而外生菌根显著低于平原地区。（5）通过冗余分析（RDA）和Mantel检验发现土壤pH、全氮、全钾和速效钾是真菌群落结构差异分布的主要驱动因子。

关键词：根际微生态功能预测高通量测序新疆天山真菌多样性

表面增强拉曼散射技术应用于基因分析的研究进展

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光谱学与光谱分析 2024年第6期44卷 1512-1517页

作者：王波王宇春张超郜洪胜贺慧英佳木斯大学生命科学学院黑龙江佳木斯154007 中国农业科学院深圳农业基因组研究所广东深圳440307

基因是生物体中传递遗传信息的基本单位,对从分子水平上理解生命现象具有重要意义。近年来针对基因的高效检测及基因相关领域的研究备受关注,基因检测的常用方法是分子生物学方法,主要集中在实验室内开展。相对而言表面增强拉曼散射(SE... 详细信息

基因是生物体中传递遗传信息的基本单位,对从分子水平上理解生命现象具有重要意义。近年来针对基因的高效检测及基因相关领域的研究备受关注,基因检测的常用方法是分子生物学方法,主要集中在实验室内开展。相对而言表面增强拉曼散射(SERS)实时表征技术在基因分析中具有很好的应用前景,在基因的检测与鉴别的一些领域逐渐发挥出明显的优势。SERS是一种重要的光谱分析技术,是基于光化学技术的生物活性分子传感器。20世纪70年代,SERS现象的发现给光谱技术的研究注入了新的活力。由于SERS技术不受水分子干扰,因此具有灵敏度高、选择性高、信息量大以及适合水溶液物质研究等优点,能够快速、准确地为生物提供丰富的结构信息,即分子的“指纹”信息。在生命科学领域,SERS技术越来越多地应用于目标样本的原位无损探测。通过对拉曼光谱技术的特点,结合基因的结构特征进行分析,简要介绍了拉曼光谱的原理,围绕SERS散射的原理综述了拉曼光谱信号放大的增强模式和增强介质材料,解决了其含量低检测难、灵敏度低、信号复杂、选择性和特异性差以及信号重现性和稳定性不佳等难点,因此在基因分析领域中得到迅速发展,成为国内外研究的热点,显示出独特的价值和作用;重点阐述了SERS在DNA分子结构、DNA作用机制等方面的探索;并且针对SERS技术结合最新生物技术用于基因分析进行分类综述,讨论了SERS基因分析技术在疾病诊断、病原检测、药物分析、转基因鉴定等方面的最新进展,总结了SERS技术在实际应用中面临的机遇与挑战,简要分析其存在的问题以及在生命科学领域发展的方向和潜力,并对SERS技术广阔的应用前景进行了展望。

关键词：表面增强拉曼散射基因研究进展

遮阴条件下两种短命植物的叶绿素荧光特性及适应性差异

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草业科学 2024年第2期41卷 241-251页

作者：付慧蓉李嫚景玉婷赵恒明伍勇张城铭刘红玲庄丽石河子大学生命科学学院新疆石河子832000 成都师范学院化学与生命科学学院/特色园艺生物资源开发与利用四川省高校重点实验室四川成都611130

为探明短命植物的光合适应性,本研究以卷果涩芥(Malcolmia scorpioides)和硬萼软紫草(Arnebia decumbens)为试验对象,研究了遮阴率为75%的4个时间梯度(0、1、7、14 d)下两种短命植物叶绿素荧光日变化及遮阴14 d后叶绿素含量和生物量的... 详细信息

为探明短命植物的光合适应性,本研究以卷果涩芥(Malcolmia scorpioides)和硬萼软紫草(Arnebia decumbens)为试验对象,研究了遮阴率为75%的4个时间梯度(0、1、7、14 d)下两种短命植物叶绿素荧光日变化及遮阴14 d后叶绿素含量和生物量的变化。结果表明:1) 0 d时,两种短命植物最大光化学效率(Fv/Fm),实际光合效率Y (Ⅰ)和Y (Ⅱ)在午间(14:00)明显降低(P 生物量均下降,且卷果涩芥的下降率高于硬萼软紫草。综上,硬萼软紫草较卷果涩芥耐阴,14 d内的遮阴均可提高硬萼软紫草的光保护能力,改善光抑制,而卷果涩芥的改善效果仅限7 d内,超过7 d时光合利用率降低。

关键词：光抑制光损伤光保护光合效率日变化卷果涩芥硬萼软紫草

草鱼foxo4的基因克隆及其对饲料蛋白质营养调控的响应

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中国水产科学 2024年第1期31卷 14-28页

作者：徐哲华易成琳莫郁坚杨立权左安丽杨瑞瑶张鸣宇瞿符发唐建洲刘臻曹申平长沙学院生物与化学工程学院水生动物营养与品质调控湖南省重点实验室湖南师范大学生命科学学院淡水鱼类发育生物学国家重点实验室

为探讨草鱼(Ctenopharyngodonidella)foxo4的分子特征及其对饲料蛋白营养调控响应的关系,通过同源克隆获得草鱼foxo4基因序列,其开放阅读框为1875 bp,编码624个氨基酸;系统进化树分析表明草鱼foxo4基因与黑头呆鱼(Pimephalespromelas)... 详细信息

为探讨草鱼(Ctenopharyngodonidella)foxo4的分子特征及其对饲料蛋白营养调控响应的关系,通过同源克隆获得草鱼foxo4基因序列,其开放阅读框为1875 bp,编码624个氨基酸;系统进化树分析表明草鱼foxo4基因与黑头呆鱼(Pimephalespromelas)亲缘关系最近。对foxo4进行组织表达分析,发现foxo4基因mRNA在草鱼肌肉中表达水平最高(P分子特征及其对蛋白质营养调控的响应提供了基础数据。

关键词：草鱼 foxo4 基因克隆组织分布蛋白源丙谷二肽