固氮模块在耐辐射异常球菌底盘中的表达特性分析

利用生物技术方法将固氮模块转入真核细胞实现真核生物自主固氮具有重大科学意义和应用价值,迄今为止始终未能获得具有自主固氮能力的真核生物。为了探究固氮模块在真核底盘中的表达适配性,以进化地位介于原核生物和真核生物之间的极端微生物耐辐射异常球菌(Deinococcus radiodurans)R1为底盘,将类芽孢杆菌(Paenibacillus polymyxa)WLY78的固氮模块导入耐辐射异常球菌中获得重组耐辐射异常球菌R78,并利用qPCR(quantitative real-time PCR)和Western Blot等方法,同时结合转录组分析,对重组耐辐射异常球菌的表达特性进行探究。结果表明,重组耐辐射异常球菌固氮模块中的9个固氮基因均能够正常转录,但是固氮酶铁蛋白的翻译受到影响;转录组测序结果显示,参与能量传递、氮代谢以及铁硫转运的相关基因的表达变化可能是影响重组菌株中固氮酶表达的限制因子。以上研究结果为进一步的固氮模块设计和微生物底盘优化,并最终构建人工高效固氮装置奠定了理论基础。

基因密码子拓展技术的方法原理和前沿应用研究进展

自然界生物根据其高度保守的密码子表来对20种天然氨基酸进行基因编码,这些种类有限的氨基酸构成了天然蛋白质合成的基本构筑单元。生物在漫长进化中通过改变蛋白质中氨基酸的排列顺序来丰富其结构与功能,但上述过程是随机的,缺乏可控性。拓展用于蛋白质合成的氨基酸种类亦可实现对蛋白质结构和功能的改变与操纵。通过对中心法则中翻译系统的设计与改造,基因密码子拓展技术可将非天然氨基酸特异性地引入到细胞内目标蛋白的指定位点,利用非天然氨基酸中特殊的官能团赋予目标蛋白新的物理化学性质,最终达到蛋白质功能创新的目的。本文主要介绍基因密码子拓展技术中翻译工具开发和适配底盘改造研究相关的原理、技术和前沿进展,讨论其在蛋白质功能调控、生物医药、生物防控等新兴领域应用中的成果进展与未来展望。