小议2010国内外生命科学重要进展

转眼间，科学发展已经伴随着人类历史的脚步走过了21世纪的第一个10年。在过去的几年中，科学技术的不断进步，尤其是生命科学领域的诸多突破性进展向自然充分展示了人类的智慧与创造力，譬如人类和其他生物全基因组的测定，非编码RNA基因调控的发现，诱导多能干细胞技术的建立等等。

16SrRNA的分子生物学方法分析牛奶中的细菌菌群

选择4个不同生产厂家的市售牛奶作为研究对象,提取牛奶中细菌的基因组DNA,利用聚合酶链式反应(PCR)-克隆-测序的方法获得牛奶中菌群的16S rRNA-V3区序列信息,运用生物信息学分析牛奶中细菌种类、菌群多样性和菌群结构;荧光定量PCR法测定样品中的细菌总数。结果表明:各品牌牛奶中均含有大量细菌的16S rRNA-V3区DNA序列;牛奶样品中测序共得到472条16S rRNA-V3区序列,其中有452条序列可以明确鉴定到属,包括3个革兰氏阳性菌属和14个革兰氏阴性菌属;20条序列可以鉴定到纲的水平。各品牌牛奶中细菌总数均处于相对较高水平;4个厂家牛奶间菌群分布不同,菌群多样性存在差异。

天然免疫抗病毒效应分子Mx蛋白的结构与功能研究进展

Mx蛋白是很多物种中干扰素诱导的抗病毒状态的关键成分.它们是一类动素样GTPase,具有类似动素的结构和功能特点,例如自我组装以及和细胞内膜结合.Mx蛋白独特的性质使其具有广泛的抗病毒活性,它们作用于病毒进入细胞后不久、病毒基因组复制之前,抑制病毒复制周期的早期阶段.已知一些Mx蛋白识别病毒的核衣壳成分,干扰病毒基因组的复制.动素家族某些成员的晶体结构已经得到解析,解析Mx蛋白的晶体结构对理解其抗病毒机制以及防治新生突发病毒有重要意义.

深海沉积物微生物元基因组文库来源的新的酯酶基因的克隆、表达及酶学性质

【目的】从深海沉积物微生物元基因组文库中克隆新的酯酶基因,并进行酶学性质研究。【方法】利用含有三丁酸甘油酯的酯酶选择性筛选培养基,从深海沉积物微生物元基因组文库中筛选得到酯酶阳性Fosmid克隆。对筛选得到的fosmid FL10进行部分酶切构建亚克隆文库,筛选得到酯酶阳性亚克隆pFLS10。PCR扩增目的片段后与pET28a连接构建酯酶基因原核表达质粒,转化大肠杆菌(Escherichia coli)BL21。纯化表达产物并对其进行活性测定及酶学性质研究。【结果】序列分析显示该pFLS10亚克隆质粒含有一段924bp的ORF(Open Reading Frame),与一海洋元基因组文库中筛选出的酯酶ADA70030序列一致性为71%。该酶为一新的低温酯酶,对C4底物(对硝基苯丁酸酯)水解能力最强。该酶最适作用温度为20℃,最适作用pH为7.5,20℃时较为稳定,pH8-10的范围内有良好的pH稳定性,K+、Mg2+对该酶具有一定的激活作用,Mn2+等对其具有不同程度的抑制作用。【结论】应用元基因组技术筛选到了新的酯酶基因fls10并进行了克隆表达,该酶在低温及碱性条件下较为稳定且活力较高,对于工业化生产具有一定的应用潜力。关键词:深海沉积物;元基因组文库;低温酯酶;

关于大学新生肠脑健康状况及相关因素的研究

以大学新生为样本,采用问卷调查法,探索新生肠脑健康状况与多种影响因素之间的关系。结果和以往研究结论表明,在新生入学初需要注意学生的肠脑健康状况与心理健康状况之间的相互影响,鼓励他们通过调节饮食等生活习惯改善肠脑的健康状况,从而提升生理和心理的整体健康水平。

天山北麓典型水库病毒多样性及其中潜在病原体的分析

为了解天山北麓中段水库中病毒多样性及其功能和潜在危害,选取三屯碑水库(STW)、八一水库(BYW)和蘑菇湖水库(MGW)为典型水库进行病毒宏基因组学分析.水库水样经FeCl 3絮凝和聚乙二醇(polyethylene glycol,PEG)富集获得浓缩病毒颗粒,利用病毒宏基因组学方法分析病毒多样性及其功能,挖掘并分析病原体的基因序列.结果表明:①天山北麓中段典型水库STW、BYW和MGW中分别获得病毒序列36784178、32434254和30537928条,形成重叠群15400、11894和30771个.②水库病毒分属9科、26种,在科分类阶元上优势病毒均属于有尾噬菌体目(Caudovirales),BYW和MGW中肌尾噬菌体科(Myoviridae)的相对丰度最高,STW中长尾噬菌体科(Siphoviridae)的相对丰度最高;在种分类阶元上,STW、BYW和MGW中相对丰度最高的病毒分别为链霉菌噬菌体(Streptomyces phages)、微囊藻噬菌体(Microcystis phages)和欧文氏菌噬菌体(Erwinia phages).③病毒功能基因分析表明,噬菌体主要衣壳蛋白和尾蛋白等结构蛋白以及病毒复制和装配相关蛋白编码基因的相对丰度较高.④水库中存在多种植物和动物的致病性病毒,其中MGW中肠病毒相对丰度较高,并从中获得了人类手足口病的病原体——柯萨奇病毒A10(Coxsackievirus A10,CV-A10)的VP1基因序列,其与原始株Kowalik序列一致.研究显示:天山北麓中段水库优势病毒均为噬菌体,病毒复制活跃;不同水库的病毒群落组成存在差异,其与周边环境和人类活动等因素相关;水库中检测出CV-A10等致病性病毒,存在潜在公共卫生风险.

中性粒细胞胞外诱捕网与病原体的相互作用及其机制

中性粒细胞作为机体天然免疫系统的重要组成部分,发挥至关重要的防御病原体感染的作用。中性粒细胞发挥防御作用的机制之一是通过释放中性粒细胞胞外诱捕网(neutrophil extracellular traps,NETs)捕获并消灭病原体。然而有些病原体已进化出逃避NETs的机制,从而对机体造成持续损伤。此外,NETs的异常状态也会对机体造成一些损伤。近年来,NETs已成为中性粒细胞功能研究的热点,受到了国内外学者的广泛关注。有学者在禽的异嗜性粒细胞中也发现了类似NETs功能的网状结构,并将其命名为异嗜性粒细胞胞外诱捕网(heterophil extracellular traps,HETs)。作者主要对NETs抵御病原体入侵和病原体逃避NETs的机制并引起宿主致病等过程进行综述。

实验室重构流感病毒的生物安全问题

流感病毒的跨种间传播是流感病毒研究的重要方面。部分研究者采取实验室重构流感病毒的方法,试图发现影响流感病毒跨种间传播的重要因子,这对揭示流感病毒跨种间传播的分子机制以及流感的防控和治疗具有重要意义,但重构流感病毒潜在的生物安全问题令人关注。文中重点讨论了目前实验室重构流感病毒的生物安全问题,建议从实验室防护和科研管理两方面重视并加强实验室重构流感病毒,特别是高致病流感病毒的生物安全管理工作。

一株鸭源H11N3亚型禽流感病毒的遗传进化分析及对小鼠的致病性研究

为了解H11N3亚型禽流感病毒(AIV)的生物学特性,本研究对2020年在福州市某活禽市场鸭中分离的一株H11N3亚型AIV进行了全基因组测序、遗传进化分析和对BALB/c小鼠的致病性试验。测序结果显示,分离株HA裂解位点为PAIASR↓GLF,符合低致病性AIV分子特征;HA蛋白226L和228S突变显示病毒具有结合人源受体(SAα-2,6 Gal)的特征性氨基酸。PB1、PA、NP和M1蛋白均出现对哺乳动物致病性增强的特征性氨基酸。遗传进化分析显示,H11N3 AIV的8个基因节段均属于欧亚分支,其HA基因与A/duck/Fujian/SD061/2017(H11N3)株HA基因序列相似性最高,而NA基因与A/EN/Fujian/02754/2016(H3N3)株NA基因序列相似性最高。该病毒内部基因分别与浙江、福建和云南等地鸭和鸡体内分离的H7N9、H7N7、H1N2、H7N2、H7N7和H9N6等亚型AIV相关基因高度同源。小鼠致病性试验结果显示,该病毒未经适应即可在小鼠鼻甲和肺脏中高效复制,表明该病毒株具备感染哺乳动物的能力。上述结果表明该病毒株为新型重组病毒,对小鼠具有一定致病性,本研究为了解H11N3亚型AIV的生物学特性及其感染的防控提供了参考。

肠道微生物菌群共存网络的构建与分析

【目的】将网络分析应用到肠道微生物的分析之中,探究肠道微生物共存网络拓扑结构等相关网络系数的分析,从而展现肠道微生物共存网络的特性。【方法】将之前研究中的肠道微生物数据根据雌马酚代谢能力划分成雌马酚产生者和非产生者两组,计算两组微生物相对丰度,得出菌种之间的相关系数,构建肠道微生物的共存网络,分析两组间共存网络参数的差异;运用随机网络检验现实网络拓扑结构的特异性,分析两组网络中菌种间的差异。【结果】共存网络中两组节点数分别为45个和47个,即分别有45个和47个不同菌种。比较两组网络结构的差异,发现雌马酚产生者组中的共存网络菌群具有更复杂的连接,且两组之间的其他网络参数存在一定的差异。通过将现实网络与随机网络对比可知,现实网络的拓扑结构具有一定的特异性。将具有代谢雌马酚相关物质能力的菌种在两组网络中标出,发现它们在雌马酚产生者组共存网络中更趋向与来自不同门的菌种产生相互联系。【结论】将网络分析应用于肠道微生物分析之中,可以发掘菌种之间的相互作用和网络拓扑结构的复杂性与差异性,展现肠道菌群结构中之前较少被认识到的一些特征。因而,网络分析的方法可以为未来肠道微生物的研究提供新的视角。

结核病和微生物菌群的关系

结核分枝杆菌感染引起结核是世界公共卫生问题。人体的微生物菌群参与人类健康和疾病。微生物菌群在结核病中的临床重要性研究才刚刚起步,本综述介绍了微生物菌群与结核分枝杆菌感染的建立、病程发展和抗生素治疗的相关研究,研究表明:(1)微生物菌群影响分枝杆菌感染的建立;(2)幽门螺杆菌共同感染改变感染的易感性和活动性肺结核的进展;(3)微生物菌群通过调控宿主的营养、代谢和免疫状况影响结核病的进程;(4)接受过抗生素治疗的结核患者再感染的易感性增加,可能由于T淋巴细胞表位对共性肠道非结核分枝杆菌的消耗,抗生素的影响对患者是长期的;(5)儿童结核病的发生与年龄相关,许多因素,如合并感染和疫苗接种会增加风险。深入研究微生物组与结核病相互关系可为防痨工作提供新的视角。

认知微生物:从对手到伙伴

微生物是地球上生物多样性最为丰富的生物，包括细菌、病毒、真菌以及一些小型的原生生物、显微藻类等在内的一大类生物群体。它们是这个星球最早的居民，根据存在环境的不同分为土壤微生物、空间微生物、空气微生物、肠道微生物、海洋微生物等。

病毒感染性疾病与肠道微生物关系研究进展

肠道微生物影响着人体的营养、代谢、免疫等多种生理活动,对人体健康有非常重要的影响。目前的研究表明,肠道微生物在病毒感染性疾病的感染及预后过程中发挥着重要的作用。本文分别总结了肠道病毒感染、非肠道病毒感染与肠道微生物的相互作用关系以及微生态调节干预病毒感染等内容,以期为相关研究的进一步深入和病毒感染性疾病的防治提供新思路。

3种平台Delta-Omicron嵌合RBD二聚体新型冠状病毒疫苗的免疫原性头对头比较

新型冠状病毒(新冠病毒)在全球范围内流行,对公共卫生和人民生命健康造成了巨大威胁,新冠病毒疫苗的研发和使用对预防疾病和控制疫情起到了关键作用.基于包括重组蛋白亚单位、病毒载体、mRNA脂纳米颗粒在内的多种技术平台开发的疫苗都获得了使用.然而,由于抗原设计的差异、免疫剂量和注射间隔的差别,不同疫苗平台之间的免疫效果无法直接比较.因此,本研究以Delta-Omicron嵌合RBD二聚体为免疫原,对广泛使用的3个疫苗平台(重组蛋白亚单位疫苗、腺病毒载体疫苗和mRNA疫苗)进行了免疫原性头对头比较,通过小鼠模型比较了它们同源接种和序贯接种所诱导的体液免疫和细胞免疫反应的差异.结果显示,小鼠在免疫同源的两剂疫苗后,m RNA疫苗诱导的结合抗体和中和抗体滴度都最高,其次分别是重组蛋白亚单位疫苗和腺病毒载体疫苗;异源加强免疫的结果显示,不管是以重组蛋白亚单位疫苗、腺病毒载体疫苗或者mRNA疫苗初免,以mRNA疫苗作为第2针加强免疫均能诱导更强的体液免疫反应.此外,在疫苗激发的细胞免疫方面,mRNA疫苗诱导了较强的CD4^(+)T细胞反应,腺病毒载体疫苗诱导了较强的CD8^(+)T细胞反应,而亚单位疫苗刺激的细胞免疫反应以CD4^(+)T细胞为主,但在强度上较弱.本研究具有重要的应用价值,为未来新一代的新冠病毒疫苗研发和接种策略提供了指导.

肠道微生物宏基因组文库构建及酯解酶基因筛选

利用宏基因组学方法,以人肠道微生物样品为原材料,构建了1个约30 000个克隆的fosmid文库。以三丁酸甘油酯为底物,通过功能筛选,获得1个酯解酶阳性克隆。对该阳性克隆构建亚克隆,挑选具有酯解酶活性的阳性亚克隆进行测序分析,最终获得1个肠道微生物来源的酯解酶基因(GenBank登录号:JQ972699)。结果表明,文库克隆的平均插入片段约为40kb,没有重复插入片段克隆。获得的酯解酶基因推演蛋白与Pyramidobacterpiscolens W5455的patatin样磷脂酶同源性最高,氨基酸一致性为95%。生物信息学分析结果表明该基因可能通过Vd型分泌方式进行分泌并发挥功能。本研究是通过构建人肠道微生物宏基因组大片段文库并结合重组子功能筛选获得酯解酶的首次报道,可为食品工业提供新的酯解酶来源和筛选方法。

不同保存液和保存期限下肠道微生物组的变化

肠道菌群与人体健康的关系密切,通过检测肠道菌群可以获得有关健康的信息。新鲜粪便不易获得,很难做到快速低温冷冻,在进行标准化和大规模人群采样时,可用于常温条件下采集和保存样本的保存液可以弥补采集样本数量多、地域分布广、现场采样条件多样、工作量大、运输条件差等条件不足。本研究招募了5名健康志愿者,采集他们的粪便样本后,通过对比不同市售微生物样本采集常温保存液对新鲜粪便样本的影响,评估了各类保存液的保存效果。在室温下把粪便放置于5种保存液,在第0、1、3、7、15、30天提取元基因组DNA,进行16S rRNA V3–V4区高通量测序,来分析不同保存液,在不同时间段对肠道菌群组成的影响。结果显示,不同保存液对肠道菌群的影响存在差异,与对照组相比,不同保存液对样本中的OUT数量影响不大;保存液A、B和C在菌群构成上更接近对照组,保存液D会明显改变肠道菌群组成,使放线菌门(Actinobacteria)和厚壁菌门(Firmicutes)增加;随着时间延长,各类保存液都有降低菌群多样性趋势,保存液E降低菌群多样性更明显;第30天时,5种保存液都会改变肠道菌群构成;肠道菌群组成存在个体差异,是影响各样本相似性的主要因素,来自不同志愿者的粪便样本,无论何种保存液和保存时间,彼此之间更接近。不同保存液对革兰氏阳性杆菌、革兰氏阳性球菌和革兰氏阴性菌的含量存在不同影响,保存液C、E会降低双歧杆菌(Bifidobacterium)丰度,而保存液D则相对升高;除保存液E相对降低乳酸杆菌(Lactobacillus)丰度之外,保存液A、B、C、D与对照都相当。各类保存液对链球菌(Streptococcus)的影响,除保存液D差异较大之外,保存液C与对照组最接近;保存液D比对照组降低瘤胃球菌科UCG 003(Ruminococcaceae UCG 003),其他各类保存液与对照组差异不大;不同保存液都比对照组增加大肠-志贺氏杆菌(Escherichia-Shigella)丰度,保存液A、B会增加克雷伯氏菌(Klebsiella)丰度,而保存液C、D和E与对照组相当。整体来看,保存液C在稳定肠道菌群的组成上表现较好。文中通过对比国内外常用保存液在不同时间点对肠道菌群的影响,为进行大规模微生物样本采集、保存提供了参考,也为标准化的微生物组项目提供了可参考的数据。后续的研究可在此基础上选择针对性的保存液和保存时间。

我国发现的一种引起鸭产蛋下降综合征的新型黄病毒

从2010年4月起，中国东南部分省份的部分鸭场发生一种以产蛋严重下降为主要特征的传染病，并迅速蔓延至我国各主要养鸭省市，包括浙江、福建、广东、广西、江西、江苏、山东、河南、河北和北京等。疾病影响包括北京鸭和麻鸭在内的多种产蛋鸭，感染鸭最突出的临床症状就是采食量下降伴随产蛋率的骤降，产蛋率在5d内可降至10％，

从人类基因组到人造生命:克雷格·文特尔领路生命科学

2010年5月20日,美国Science杂志报道J.Craig Venter的研究小组制造了第一个能够自我复制的人工合成生命,并立即引发了人们对这一研究潜在威胁的担忧和有关生物安全和生物伦理的讨论。但同时,这一成果也是人类在合成生物学领域的一次突破。我们相信在后基因组时代,合成生物学的发展必将广泛地应用于能源、环境、材料、医药等诸多领域,从而影响和改变人类未来的生活。

热激蛋白gp96免疫学功能及在主动免疫治疗肿瘤和传染病中的应用

热激蛋白gp96可特异性结合来源于肿瘤和病毒的抗原肽,与抗原呈递细胞表面CD91等受体作用进入胞内,并在内质网中将结合的抗原通过抗原呈递链呈递给MHCI类分子,激活特异性T细胞。同时,与细胞表面Toll样受体(TLR)TLR2、TLR4等相互作用,激活天然免疫。近期研究发现调节性T细胞(Treg)对gp96免疫功能有显著抑制作用,随着对影响gp96免疫功能的免疫抑制机制的深入了解,以及利用汉逊酵母表达有免疫活性的全长gp96蛋白体系的建立,gp96将在治疗肿瘤及传染性疾病中发挥更大的作用。

脊椎动物Cyclophilin A肽基脯氨酰顺反异构酶活性及遗传变异分析

Cyclophilin A(简称CypA)由PPIA(Peptidylprolyl isomerase A)基因编码,是典型的Cyclophilin家族蛋白,具有肽基脯氨酰顺反异构酶活性,在蛋白质的折叠和转运、信号转导、炎症、免疫调节、细胞凋亡及病毒复制等生物学过程中发挥着重要作用。本研究重点探讨了不同脊椎动物CypA的肽基脯氨酰顺反异构酶活性及其遗传变异。根据Gen Bank数据库PPIA基因的序列信息,克隆了脊椎动物的PPIA基因并构建其原核表达载体,其中鼠耳蝠(Myotis davidi)和绿头鸭(Anas platyrhynchos)的PPIA基因序列为首次报道。利用大肠杆菌表达GST-Cyp A融合蛋白并进行亲和层析,切除GST标签后再进行分子筛层析,获得纯化的CypA蛋白。利用胰糜蛋白酶偶联法测定CypA的肽基脯氨酰顺反异构酶活性,发现12种脊椎动物CypA的肽基脯氨酰顺反异构酶活性无显著差异。同时,通过一系列遗传变异和分子进化分析,发现12种脊椎动物CypA的酶活位点、CsA结合位点等重要功能域的氨基酸序列完全一致,而且其结构和在染色体中的基因定位也非常保守。研究结果表明,脊椎动物CypA的关键功能域高度保守,这是CypA维持其酶活及生物学功能的有力保障。