不同条件下白腐真菌多糖调控合成的铁(氢)氧化物的特征

对白腐真菌胞外多糖在铁(氢)氧化物的生物形成过程中的作用展开具体研究,使用傅里叶红外光谱仪研究了不同多糖浓度、陈化时间、Fe^(3+)初始浓度、矿化体系pH和陈化温度条件下白腐真菌胞外多糖调控形成的铁(氢)氧化物的特征,探究了在不同条件下白腐真菌生物矿化的铁(氢)氧化物的晶型组成和不同相之间的转化规律。结果表明:适当增大多糖含量可促进铁(氢)氧化物在多糖分子中成核,且陈化过程中铁(氢)氧化物的晶型和结晶程度均会发生变化;Fe^(3+)初始浓度的升高有助于提高铁(氢)氧化物羟基结合态的稳定程度;酸性条件下有利于α-FeOOH的形成,而在碱性条件下则有利于α-Fe_(2)O_(3)的形成;温度的适当升高有利于Fe—O结晶度的提高,温度的进一步升高有利于铁(氢)氧化物转化成更稳定的相。

在生物被膜中活但不可培养状态细胞的形成与调控研究进展

在生物被膜中活但不可培养(viable but nonculturable, VBNC)状态细胞的形成与调控是微生物学研究的前沿课题。尽管过去对VBNC状态的概念存在争议,但其对生态平衡和公共安全产生的重要影响不容忽视。多因素调控VBNC状态细胞的形成已逐渐被揭示,包括基因表达和蛋白质合成等途径。这些研究奠定了解析VBNC状态细胞生存策略和生态适应性的基础。本综述从多角度对VBNC状态细胞进行了总结,包括其定义的讨论,生物被膜内VBNC状态细胞存在情况、形成的诱因及相关机制,VBNC状态细胞的调控及防控等。未来应聚焦于探索VBNC状态细胞的功能及意义,以创新方式干预VBNC状态形成,深入揭示VBNC状态细胞的分子机制和代谢途径。

马钱子致大鼠体内毒性的研究——“装袋”算法和16S rRNA基因测序技术在毒理学研究中的应用

目的中药马钱子(Strychnos nux-vomica L.,SN)在临床上具有消肿止痛的功效,然而,由于含有生物碱类成分,马钱子具有一定毒性。人们对马钱子毒性所引起的大鼠内源性代谢变化及其对肠道微生物群代谢失调的潜在影响知之甚少,因此,马钱子的毒理学研究对其安全性评价具有重要意义。本研究将代谢组学和16S rRNA基因测序技术相结合来探索马钱子的致毒机制。方法通过急性、蓄积性和亚急性毒性试验,分别确定马钱子的中毒剂量、毒性强度和毒性靶器官。超高效液相色谱-质谱联用技术用于分析大鼠灌胃马钱子后的血清、肝脏和肾脏样本。利用基于装袋算法的决策树和K最近邻(K nearest neighbor,KNN)模型对组学数据进行分类。从大鼠粪便中提取样本后,使用高通量测序平台对细菌的16s rRNA V3-V4区域进行分析。结果装袋算法提高了样本分类的准确率。共鉴定出12个生物标志物,这些生物标志物的代谢失调可能是马钱子致体内毒性的原因。拟杆菌、粪厌氧棒菌、颤螺菌、双茎体菌等与肾肝功能的生理指标密切相关,这表明马钱子引起的肝肾损害可能与这些肠道细菌的代谢紊乱有关。结论本文揭示了马钱子的体内致毒机制,为马钱子临床上的安全合理使用提供了科学依据。

基于网络和组学方法的产电微生物胞外电子传递研究进展

介绍产电微生物胞外电子传递(extracellular electron transfer,EET)研究的背景和意义,概述细胞色素c、菌毛蛋白、电子介体等多种分子在EET过程中的作用,综述近年来利用网络方法和组学方法研究产电微生物EET过程的相关工作。从蛋白网络、调控网络与整合网络等方面总结网络分析方法在关键电子传递分子识别、电子传递模块挖掘、电子传递途径推断等方面的应用;从基因组、转录组、蛋白组、多组学与宏组学等方面总结使用组学方法识别电子传递基因及其功能分析方面的研究;介绍整合生物网络与组学数据在产电微生物EET过程生物分子协调利用、关键基因与基因簇识别等方面的研究。探讨当前存在的问题,展望未来整合多种生物网络和组学数据开展产电微生物EET研究的方向。

耐盐碱性蛋白酶菌株LK-3的筛选及酶学性质

为了寻找产碱性蛋白酶活性高且稳定性良好的野生菌株,作者从上海临港区域的东海海水中筛选出一株高产稳定且耐盐的产碱性蛋白酶菌株。对该菌株的形态学特性、生理特性以及16S rDNA基因序列进行测序和分析,确定该菌株为同温层芽孢杆菌(Bacillus stratosphericus),并命名为B. stratosphericus LK-3。酶学性质研究结果显示,该酶的最适作用条件为温度35℃、p H 8.5、最适接种体积分数7%,该酶在上述条件下发酵72 h的酶活力为(581.74±0.81) U/mL。此外该酶具有较好的耐盐性,即使在40 g/dL的高饱和盐质量浓度下仍然保持22.03%的相对原始酶活力。蛋白酶的耐盐性是一个有价值的特性,可将其纯化后作为洗涤剂的生物添加剂应用于工业生产。

真菌源非核糖体肽类药物生物合成及代谢工程

真菌源非核糖体肽类(NRP)药物因其活性优异、结构多样而备受关注。至今美国食品药品监督管理局(FDA)已批准了数十种真菌NRP药物,包括环孢菌素、头孢菌素和棘白菌素等重磅药物。这些NRP药物均由非核糖体肽合成酶(NRPS)催化形成,其多样化的结构域和模块数量决定了产物骨架的多样性,从而为天然源活性NRP的开发提供了广阔的空间。此外,骨架结构上的特殊后修饰过程往往为NRP药物提供了强效的药效基团,进一步扩充了NRP结构与活性的多样性。本文综述了真菌NRP药物的研究进展,主要涵盖药物活性、生物合成途径、酶学机理和代谢工程改造等。深入了解真菌NRP药物生物合成途径不仅有助于理解相关的酶学组装机制,还有望为新型真菌NRP药物及其衍生物的深度开发提供重要的指导和参考。

双嵌入家族抗肿瘤非核糖体肽的生物合成研究进展

双嵌入家族(bisintercalator)非核糖体肽是一类由放线菌产生的C2中心对称的环状肽类化合物,能够通过其结构中两个独特的发色基团插入到DNA分子中,因此具有良好的抗菌和抗肿瘤等生物活性。这些家族化合物的结构多样性主要源于芳香杂环、氨基酸种类和数量以及修饰基团的不同。这些结构差异不仅导致其抗菌和抗肿瘤活性的强度和选择性的不同,还赋予了它们抗真菌、抗疟、抗病毒等其他活性。本文总结了双嵌入家族非核糖体肽的结构与活性和生物合成途径,展望了其未来发展方向以及面对的挑战。双嵌入家族非核糖体肽的分子结构复杂,化学合成非常具有挑战性,微生物发酵是生产此家族化合物的主要方法。近年来,双嵌入非核糖体肽类家族的生物合成途径得到了较为系统的研究,该家族主要代表性分子的肽链骨架组装、起始单元的生物合成以及后修饰过程已被基本阐明。这些研究成果不仅揭示了一系列微生物次级代谢中新颖的生物合成酶家族和酶催化机理,也为通过合成生物技术对该家族分子进行分子结构创新提供了珍贵的生物催化组件。这些生物合成的理论知识将进一步推动这一具有前景的天然产物家族的精准发现与后续的药物开发研究。

灵芝miRNA对人皮肤成纤维细胞衰老的作用研究

为探究灵芝中miRNA对细胞衰老的干预作用及影响,利用过氧化氢(H_(2)O_(2))诱导人皮肤成纤维细胞(Human skin fibroblasts,HSF)构建了细胞衰老模型,将灵芝特有的miRNA Glu-miR-01和Glu-miR-03转染HSF衰老细胞,分析细胞衰老相关氧化应激指标,并通过Western blotting检测衰老相关蛋白表达水平的变化。结果显示:构建HSF细胞衰老模型的最适条件为H_(2)O_(2)浓度0.8mmol/L,诱导时间3h;Glu-miR-01和Glu-miR-03均能促使衰老细胞中超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase,SOD)和总抗氧化能力(Total antioxidant capacity,T-AOC)水平上升,丙二醛(Malondialdehyde,MDA)含量下降,细胞衰老相关β-半乳糖苷酶(Senescence associated-β-Galactosidase,SA-β-gal)染色阳性率降低,线粒体膜电位升高;衰老信号通路中P53、P21和P16蛋白的表达显著降低,Rb蛋白表达显著升高。该结果表明灵芝中Glu-miR-01和Glu-miR-03对HSF衰老细胞具有保护作用,并对衰老相关的p53/p21/Rb信号通路具有调控作用,为阐明灵芝miRNA对细胞衰老的分子作用机制提供了理论依据。

黄原胶寡糖的制备、分离及表征研究进展

黄原胶寡糖是通过降解黄原胶得到的由2~20个单糖通过糖苷键结合形成的低分子聚合物。黄原胶寡糖理化性质稳定,相比于黄原胶具有易溶于水、黏度低、生物利用度高等特点,具有抗菌、抗氧化、抗肿瘤活性,对植物具有诱导抗病性,能够调节植物生长等广泛的生物活性,具有很好的应用前景,成为近年来寡糖领域的研究热点。黄原胶寡糖的活性与其结构特征密切相关,本文对黄原胶寡糖制备、分离纯化及结构表征进行综述,重点讨论了不同模式下的色谱分离技术及质谱和核磁共振波谱结构表征方法,阐述了各种方法的原理和应用范围,并对其优越性和局限性进行了总结,以期为黄原胶寡糖的进一步研究和应用提供参考。

滇重楼内生真菌Penicillium chrysogenum次生代谢产物研究

运用多种色谱分离方法对滇重楼内生真菌Penicillium chrysogenum YNCA1212次生代谢产物进行化学成分研究,共分离鉴定了9个化合物,分别为:macrophorin A(1)、macrophorin D(2)、peniginsengin A(3)、dihydrodemethylsorbicillin(4)、2′,3′-dihydrosorbicillin(5)、(2E,4E)-1-(2,6-dihydroxy-3,5-dimethyl-phenyl)hexa-2,4-dien-1-one(6)、(S)-penipratynolene(7)、3,5-dihydroxytoluene(8)、N-(2-hydroxypropanoyl)-2-aminobenzoic acid amide(9),化合物6对金黄色葡萄球菌具有弱的抑菌活性(IC 50=136.7μg/mL).

RT-fqPCR检测腐乳耐药基因方法的建立及应用

该研究根据腐乳中微生物全基因组测序结果中耐药基因的丰度筛选出3种耐药基因(Baca、Emra、Imrp)设计引物,建立一种非培养方式—实时荧光定量聚合酶链式反应(RT-fqPCR)方法检测不同腐乳样品中微生物可能存在的耐药基因,并对该方法的灵敏度、抗干扰能力及重复性进行检测,最后应用于市售腐乳样品中耐药基因的检测。结果表明,建立的RT-fqPCR方法对3种耐药基因检测的灵敏度较高,均达到5.4 pg;添加黄豆基因对检测结果影响不显著,抗干扰能力较好;重复性试验结果的相对标准偏差(RSD)均<1.8%,重复性较好。采用该方法对市售的47批次腐乳样品进行检测发现,3种耐药基因Baca、Emra、Imrp在腐乳中的检出率较高,分别为96.5%、92.2%和97.2%;青方腐乳、白方腐乳、红方腐乳3类腐乳含有的耐药基因分别为84.4%、83.3%和89.6%。综上,建立的RT-fqPCR方法可快速检测不同腐乳中的3种耐药基因。

嗜热毁丝菌裂解性多糖单加氧酶TtLPMO9I的酶学性质及其功能研究

【目的】为挖掘新型裂解性多糖单加氧酶(LPMO)酶资源,探究LPMO在辅助降解纤维素过程中起到的重要作用。【方法】从Thermothelomyces thermophilus基因组中克隆表达了一个新型LPMO酶TtLPMO9I,系统地分析了其序列及结构的进化特征;采用DNS法表征了TtLPMO9I的酶学性质;在反应体系中添加不同浓度的抗坏血酸探究外部电子供体对TtLPMO9I活性的影响;以玉米秸秆和微晶纤维素为底物,通过检测还原糖的生成量计算获得TtLPMO9I与纤维素酶的协同作用效果。【结果】TtLPMO9I在60℃,pH 5.0时表现出最佳酶活力。在60℃孵育12 h后,仍能剩余54%的活性。经pH 6.0-8.0处理12 h后,酶活无损失。添加外部电子供体抗坏血酸使TtLPMO9I的活性提高至184%。在玉米秸秆和微晶纤维素降解过程中,TtLPMO9I与纤维素酶表现出良好的协同作用效果。将50-200μg的TtLPMO9I添加至降解体系中,还原糖产量分别提高了34%-142%和6%-46%。【结论】TtLPMO9I不仅具有良好的温度稳定性和pH稳定性,在木质纤维素的降解过程中也具有突出的作用效果,为工业生产应用提供了潜在的优质酶资源。

肠道菌群和瘤内菌群失调在肝细胞癌免疫逃逸中的研究进展

近年来,免疫治疗在不可切除肝细胞癌(HCC)的系统治疗中发挥了重要的作用并逐渐跻身一线治疗方案。即使目前各个指南均推荐一线使用的阿替利珠单抗联合贝伐珠单抗方案,其对HCC患者的客观缓解率等指标仍有较大的提升空间,部分原因在于大量HCC患者对免疫治疗有原发性耐药,导致肿瘤免疫逃逸。肿瘤免疫逃逸与肿瘤微环境因素和肿瘤内因素密切相关。研究发现HCC患者广泛存在菌群失调,包括肠道菌群失调及瘤内菌群丰度的改变,前者可能通过脂多糖、菌群代谢产物(如次级胆汁酸和短链脂肪酸)或自身的结构蛋白等与肿瘤微环境中的免疫细胞相互作用,后者可能在HCC细胞或免疫细胞内直接参与基因表观遗传学水平表达和物质代谢的调控,进而改变HCC细胞的生物学特性和肿瘤微环境,诱导抑制性肿瘤微环境,引起HCC细胞免疫逃逸。本文对HCC患者中菌群失调的类型进行了归纳总结,并从肠道菌群和瘤内菌群两方面对HCC免疫逃逸的可能机制进行综述,以期为探究HCC患者菌群与免疫治疗耐药之间的关系提供参考。

黑曲霉酸性脂肪酶Tgl的酶学性质及其酯化能力研究

脂肪酶是一种具有水解、酯化、酯交换等多种功能的生物催化剂,为研究脂肪酶的酯化能力,该文克隆表达了来源于黑曲霉的脂肪酶Tgl编码基因,对其进行生物信息学分析,研究该酶的酶学性质及其催化合成脂肪酸乙酯的能力。结果表明,脂肪酶Tgl的最适反应温度为50℃,在50℃下孵育12 h后残余酶活力仍能达到70%左右;最适反应pH值为5.0,在pH 5.0条件下孵育12 h后,其相对酶活力为70%。有机试剂对脂肪酶Tgl均表现出不同程度的抑制作用,其中,乙醇对脂肪酶的抑制作用最为明显,但是在40%的乙醇体系下,Tgl的残余酶活力仍接近80%。20%的乙醇体系中,Tgl催化合成乙酸乙酯的产量最高,为41.62 mg/L,而在60%乙醇体系中催化合成己酸乙酯的产量最高,可达171.08 mg/L。由此可见,黑曲霉酸性脂肪酶Tgl具有较高的催化脂肪酸乙酯合成的能力,在酿造工业中具有很大的应用潜力。

CBM介导的蔗糖异构酶的固定化研究

利用碳水化合物结构域CBM17将来源于Klebsiella sp.LX3的蔗糖异构酶PalI固定于微晶纤维素表面,以获得一种经济环保、稳定性高、可循环使用的固定化蔗糖异构酶。通过无限制克隆法构建融合CBM17标签的PalI表达载体,基于CBM17与微晶纤维素自发结合的特性,制备该酶的固定化酶;采用3,5-二硝基水杨酸比色定糖法测定该酶的酶活力;比较游离状态与固定化状态酶的酶学性质,衡量固定化酶的催化性能;测定固定化酶的可循环使用次数、可储存时间以对其稳定性进行评价。成功构建融合CBM17标签的PalI,并固定于微晶纤维素表面;固定化与游离形式的PalI表现出相似的最适温度及pH,分别为45℃、pH 6.0,而其温度稳定性及pH稳定性较游离酶均有提高,最高酶活力为(11.04±0.02)U/mg微晶纤维素(Avicel PH101);固定化酶与底物蔗糖亲和力增强,K_(m)为(79.94±9.56)mmol/L;该固定化酶具有良好的操作稳定性及储存稳定性,连续反应12次,酶活力仍保持在初始酶活力的80%左右,在4℃下储存至56 d时,酶活力降至60%以下。本研究成功制备了一种环境友好、经济可行、稳定性高的固定化蔗糖异构酶,这种固定化策略为蔗糖异构酶在工业中的应用提供了一种新的思路。

冬虫夏草菌菌丝体中的氨基酸及其衍生物的代谢组学分析

为探究冬虫夏草菌(Ophiocordyceps sinensis)菌丝体氨基酸及其衍生物的差异性,采用超高效液相色谱串联质谱(Ultra performance liquid chromatography,tandem mass spectrometry,UPLC-MS/MS)技术对3株冬虫夏草菌(玉树菌株XSH、达日菌株DR、贵德菌株LJ)菌丝体的氨基酸及其衍生物进行靶向定量检测,利用主成分分析(Principal component analysis,PCA)和正交偏最小二乘判别分析(Orthogonal signal correction and partial least squares-discriminant analysis,OPLS-DA)考察样品分类情况、筛选差异代谢物。结果表明,3株菌株菌丝体中均检测到72种氨基酸及其衍生物,发现除组氨酸外可合成蛋白质的19种氨基酸,菌株XSH的总氨基酸及必需氨基酸绝对含量均高于其他菌株。菌株XSH相比菌株DR和菌株LJ分别含有29种和28种差异氨基酸及其衍生物,菌株DR相比菌株LJ含有10种差异氨基酸及其衍生物,此外,3株菌株菌丝体含有3个共有的差异氨基酸及其衍生物,分别为高精氨酸、N-乙酰-L-谷氨酰胺、肌氨酸。京都基因与基因组百科全书(Kyoto encyclopedia of genes and genomes,KEGG)通路富集分析显示,差异氨基酸及其衍生物在精氨酸和脯氨酸代谢通路中更活跃,不同产区冬虫夏草菌株的氨基酸含量可能受精氨酸和脯氨酸代谢通路的影响。基于研究结果发现不同产区的冬虫夏草菌株的氨基酸及其衍生物存在较大的差异。

褐藻胶裂解酶高产菌株YSH5的筛选及酶学性质研究

以海藻酸钠为唯一碳源,从腐烂的海带中筛选得到褐藻胶裂解酶高产菌株YSH5,通过形态特征、生理生化特征、16S rDNA序列分析及系统发育树分析等对其进行鉴定,并采用DNS法研究了菌株YSH5所产褐藻胶裂解酶的酶学性质。结果表明,菌株YSH5为假单胞菌属(Pseudomonas sp.);液体发酵培养后菌株YSH5所产褐藻胶裂解酶的酶活最高达到58.66 U·mL^(-1);该酶的最适温度为40℃,在30~40℃范围内具有良好的热稳定性,最适pH值为7.5;Na^(+)对褐藻胶裂解酶的活性具有促进作用,Mn^(2+)和Zn^(2+)对褐藻胶裂解酶的活性没有显著影响,K^(+)、Mg^(2+)、Ca^(2+)、Cu^(2+)、Fe^(2+)对褐藻胶裂解酶的活性具有不同程度的抑制作用,其中Cu^(2+)的抑制作用最强;褐藻胶裂解酶降解海藻酸钠得到的主要产物为聚合度3~5的褐藻寡糖,该酶属于双功能内切酶。

伊枯草菌素抑菌稳定性及对雪梨采后保鲜的影响

本文旨在研究贝莱斯芽孢杆菌ZLP-101所产伊枯草菌素的抑菌稳定性及其对采后雪梨的保鲜作用,发掘其潜在应用价值。采用平板对峙法测定了酸碱、温度、反复冻融次数、金属离子、紫外线照射、室温贮藏等条件对伊枯草菌素抑制梨链格孢菌活性的影响,探究了伊枯草菌素对雪梨采后保鲜效果。实验结果表明,伊枯草菌素在p H7~10、温度40℃以下、反复冻融6次、紫外线照射6 h及室温储存等条件下抑菌性能稳定,添加金属离子Na^(+)、Fe^(3+)可使抑菌活性分别提高14.77%和17.93%;伊枯草菌素可以有效控制采后雪梨黑斑病的发生,果实硬度、可滴定酸和还原糖含量较对照组显著提高,具有开发成梨果保鲜剂的潜力。

红曲霉代谢产物的抗感染与代谢调节功能研究进展

红曲霉在我国已有1000多年使用历史,常用于制作红曲米和红曲腐乳等食品,其代谢产物在食品、保健及医疗领域展现出广泛应用潜力。本文综述近年来红曲霉代谢产物在抗菌、抗炎、降血脂、降血糖、降血压方面的研究进展。研究表明,红曲霉代谢产物中含有多种功能成分,如红曲色素、莫纳可林K、γ-氨基丁酸等,这些成分通过多种机制发挥其生物活性。部分红曲色素具有抗菌性,莫纳可林K是理想的降脂药物,γ-氨基丁酸则在降血压方面表现出显著效果。此外,红曲霉代谢产物还展示了良好的抗炎活性及降血糖功能,能够在炎症模型中发挥显著的抗炎作用。综上所述,红曲霉代谢产物具有广泛的应用前景,但其功效性机制仍需进一步深入研究,以推动其在食品、保健和医药领域的开发与应用。

微生物发酵对菜籽饼粕营养特性改良的研究进展

菜籽饼粕营养丰富,但含抗营养因子。为降低菜籽饼粕中抗营养因子,提高菜籽饼粕的利用率,促进其规模化开发利用,介绍了菜籽饼粕中的营养物质、抗营养因子含量,并从单菌发酵、混菌发酵、菌酶协同发酵等发酵菌株,以及液态发酵和固态发酵、一步发酵和分步发酵等发酵工艺方面综述了菜籽饼粕抗营养因子降解的研究进展,探讨了发酵前后菜籽饼粕营养特性的变化,展望了未来菜籽饼粕微生物发酵技术的研究方向。微生物发酵技术可显著降低菜籽饼粕中的抗营养因子,提高其饲用价值,具有广阔的发展空间。今后应从加强宣传推广、选育性能优越的菌株、优化发酵工艺等方面出发促进菜籽饼粕微生物发酵技术的发展。