生物大分子相分离及其在转录调控中的功能

相分离(phase separation)是包括蛋白质、核酸在内的生物大分子形成凝聚体或无膜细胞器(membraneless organelles,MLOs)的基本组织原理。已发现生物大分子发生相分离需要一些典型的内在特征条件,如无序区域、模块化结构域、多价相互作用等。生物大分子相分离在许多重要细胞活动中发挥关键功能,近年来基因转录调控中生物大分子相分离成为研究热点。RNA聚合酶、转录因子(transcription factors,TFs)、超级增强子(super enhancers,SEs)等转录调控元件都通过相分离发挥重要作用。而且转录调控过程中的相分离与癌症发生密切相关。本文就生物大分子相分离形成的内在特征条件和相分离在转录调控中的重要作用进行综述,为理解基本细胞活动和癌症中的基因调控提供参考。

非内吞依赖型生物大分子药物胞质递送策略研究进展

生物大分子药物由于具有高效、高特异性等优点,已成为新一代治疗药物的重要组成部分,但其分子稳定性差、易被酶解、难以跨越生物膜。传统的生物大分子药物纳米递送策略的有效性主要受限于溶酶体逃逸效率低,针对性开发非内吞依赖型的胞质直接递送策略具有重要意义。本文综述细胞穿透肽、低pH插入肽、清道夫受体介导的非内吞作用、膜融合、内质网途径、硫醇介导、基于液-液相分离技术的非内体捕获型生物大分子药物胞内递送策略的效应机制和研究进展,并分析了技术转化难点。

双重孔结构SiO_(2)的制备及其吸附生物大分子的性能

采用十六烷基三甲基溴化铵作为有序介孔模板剂和相分离诱导剂,通过相分离和溶胶-凝胶转化,合成了具有较小有序介孔和较大堆积介孔/大孔的双重孔结构SiO_(2)。结果表明,采用该双重孔结构SiO_(2)吸附模型生物大分子,其吸附量明显高于单一孔结构MCM-41型SiO_(2),显示双重孔结构SiO_(2)吸附大分子的优势。

金属抗菌肽SIF4基于胞内生物大分子靶点的大肠杆菌非膜损伤抑菌机理

为阐明金属抗菌肽SIF4对食源性大肠杆菌基于胞内核酸和蛋白质靶点的非膜损伤抑菌机理,本实验对SIF4处理下胞内核酸生物合成情况进行研究,并对SIF4与溴化乙锭(ethidium bromide,EB)竞争性结合基因组DNA荧光光谱、与基因组DNA互作紫外光谱以及SIF4与基因组DNA的结合方式进行分析,同时对胞内蛋白质生物合成影响进行系统研究。结果表明,SIF4可通过沟槽嵌入与大肠杆菌基因组DNA结合,对核酸生物合成抑制存在剂量效应关系;EB竞争性结合DNA荧光光谱分析结果表明,SIF4可通过嵌插结合和静电吸附竞争结合EB与基因组DNA的结合位点;与基因组DNA互作紫外光谱分析结果表明,SIF4与基因组DNA结合可改变其分子构象,但不断裂基因组DNA双链结构;圆二色光谱分析结果表明,与SIF4结合后,基因组DNA碱基堆积力被削弱,双螺旋结构变得松散,基因组DNA结构由B构型向C型转变;胞内蛋白质生物合成影响分析结果表明,SIF4可显著影响胞内蛋白质生物合成,其抑制效应与SIF4处理时间和处理剂量存在正相关关系。综上,SIF4可通过与基因组DNA进行静电吸附或嵌插结合进入到DNA沟槽,影响DNA复制、RNA转录生物量以及蛋白质翻译,从而实现大肠杆菌非膜损伤抑制。本研究结果可为阐明基于核酸与蛋白质靶点的非膜损伤抑菌机理和食源性大肠杆菌生物防控提供支持。

磁性分子印迹材料在生物大分子分离方面的研究及应用

磁性分子印迹材料(MMIPs)具有识别性强、化学和物理稳定性高、生物兼容性好、回收简单、可重复使用等优点,已发展成为高亲和性、高选择性分离小分子物质的重要手段.生物大分子,如糖类、蛋白质和核酸等,因其传质阻力大、结构复杂,MMIPs在生物大分子分离方面的研究和应用相对滞后.本文简要介绍了MMIPs技术的原理、制备方法及其在生物医药、环境监测、环境治理等领域的应用现状,并重点综述了MMIPs分离生物大分子方面的最新进展和有待解决的问题,以期为MMIPs在生物大分子分离领域的发展和应用提供参考.

天然生物大分子稳定高内相Pickering乳液及其在食品中的应用

近几年,高内相Pickering乳液(high internal phase Pickering emulsions,HIPPEs)因其独特的组织特性受到越来越多的关注,在食品领域的应用前景非常可观。天然生物大分子作为生物体内的活性成分,具有良好的生物相容性、可降解性、无毒或低毒性等特性,是优异的HIPPEs稳定剂。本文简述了天然生物大分子稳定HIPPEs的潜力,以及基于生物大分子稳定的HIPPEs在抑制脂质的氧化、作为反式脂肪酸的替代品、封装和递送营养物质、食品3D打印以及包埋益生菌方面的应用研究进展,以期为基于天然生物大分子稳定的HIPPEs在食品中的应用提供参考和借鉴。

生物大分子基纳米复合功能膜的制备及应用研究进展

近年来,生物大分子基纳米复合功能膜在生物医学、食品包装和柔性电子等新兴领域受到国内外研究者的高度关注。文章综述了蛋白质和多糖类等生物大分子基纳米复合功能膜制备过程中不同结构与功能的纳米材料对复合膜物理化学性能和功能特性的影响,进而分析了复合膜在生物医学、食品包装和柔性电子等相关领域的应用潜力,最后展望了生物大分子基纳米复合功能膜的研究趋势,为新型生物大分子基纳米复合功能膜的研发及应用提供了重要参考。

铅酸蓄电池生物大分子修复技术验证及机理研究

劣化蓄电池若未发生物理劣化,是能够加以修复,并可以继续利用的,从而提高蓄电池的利用率。目前蓄电池的修复多采用物理修复方法,而采用生物大分子修复的方法未见相关研究。对一种铅酸蓄电池生物大分子修复技术进行效果验证。对已退运的铅酸蓄电池,从安全气阀孔注入生物大分子修复剂进行修复,并测试修复前后的蓄电池10 h率容量。测试发现生物大分子修复剂能实现对非物理劣化铅酸蓄电池的容量修复,但对一些严重失效的蓄电池修复效果有限。通过电镜检测,发现生物大分子修复剂能在蓄电池正极板表面上覆盖一层生物大分子,起到延缓极板劣化的作用;生物大分子修复剂能在蓄电池负极板上消除大颗粒硫酸铅结晶,从而提升蓄电池容量。

生物大分子相分离在植物中的研究进展

细胞中存在种类繁多的无膜细胞器,在感知环境信号,基因表达调控,RNA加工等过程中发挥了重要的作用,而生物大分子相分离被证明是无膜细胞器形成的主要方式。文章介绍了生物大分子相分离的概念与特征,总结了有关相分离在植物对环境信号响应中的研究进展,并对相分离在植物中的生物学功能进行了分类,以期解析相分离在植物生长发育和逆境适应中的作用机理,揭示植物无膜细胞器的本质与功能。

《食品工业科技》特邀主编专栏征稿:生物大分子:性质、结构、特性和功效机制

特邀主编:于寒松、方亚鹏、刘回民,生物大分子等在动植物和微生物中普遍存在,因其独特的性质和功能已将这些天然绿色成分应用于食品加工的各个行业。如今,随着食品加工技术的进步,以及食品生物技术的发展和不同改性技术的应用,生物大分子正逐渐成为食品工业中众多产品生产中极其重要的功能性原料。

氮源水平对微藻深度脱氮除磷耦合生物大分子累积的影响及其细胞响应

比较普通小球藻、蛋白核小球藻和斜生栅藻在不同氮水平下的生长状况和污水深度脱氮除磷效能,并从生物大分子累积角度解析氮源水平对微藻脱氮除磷的影响机制,为实现污水深度脱氮除磷同时收获微藻生产能源以缓解能源危机提供理论依据。结果表明:硝氮为唯一氮源时,微藻生长状况和脱氮除磷效能明显优于以氨氮为唯一氮源的试验组,叶绿素a含量也高于氨氮组;各试验组中硝氮浓度越高,藻细胞数量越多,且小球藻细胞增长量明显高于斜生栅藻;7天内硝氮浓度≤8 mg/L时氮的去除率均能达到98%以上,但氮浓度低的试验组中叶绿素a含量低,这是因为氮是叶绿素合成的重要元素。微藻通过调节细胞内大分子物质含量来适应不同的生存环境,在营养受限制的条件下会消耗自身物质以满足生命活动的需要,氮限制条件会引起细胞内脂质积累,证实了氮源水平控制微藻污水深度脱氮除磷耦合生物大分子累积的可行性。

小分子与生物大分子间非共价相互作用分析方法研究进展

对小分子与生物大分子间非共价相互作用分析方法的研究进展作了较详细的评述。重点介绍了光谱、电化学、核磁共振、质谱等方法在小分子与生物大分子间相互作用研究中的应用及进展,总结了这些分析方法的优缺点,引用文献56篇。

中性红荧光探针法测定生物大分子核酸

The fluorescence spectra and binding reaction of neutral red with nucleic acids have been studied. At pH=4.5, a new method for the determination of trace nucleic acids based on fluorescence quenching measurement was established. When 8.0×10 -6 mol/L NR is employed, the linear ranges of the calibration graphs are 0.08-2.0 μg/mL for calf thymus DNA(ctDNA), 0.12-2.2 μg/mL for fish sperm DNA(fsDNA) and 0.30-1.4 μg/mL for yeast RNA(yRNA), respectively. The corresponding detection limits are 30, 33 and 66 ng/mL, respectively. The real samples were analyzed satisfactorily.

浊点萃取在生物大分子分离及分析中的应用

浊点萃取是一种新兴的环保型液 -液萃取方法。本文介绍了表面活性剂胶束溶液的形成过程和浊点现象 ,总结了浊点萃取法的操作方法 ,并且详细讨论了它在生物大分子分离纯化及生物分析中的应用。最后探讨了该技术的发展前景。

生物大分子絮凝剂BF SVI-SD的絮凝性能

利用本实验室筛选出的一株生物大分子絮凝剂高产菌,生物合成了一种环境友好的生物大分子絮凝剂BFSVI-SD。将该生物大分子絮凝剂应用于不同来源废水的处理并考察了影响絮凝性能的因素。结果表明,BFSVI-SD具有絮凝效率高、使用pH值范围较宽(4.0～9.0)等特点。金属离子对BFSVI-SD的絮凝性能具有促进作用,其中Al3+、Fe3+的促进作用最强。BFSVI-SD对淀粉废水的COD去除率可达48.6%;对泥浆悬浊液的浊度去除率达63.6%;在处理生活污水时,浊度去除率为97.6%,COD去除率达63.4%。该絮凝剂有望用于城市生活污水处理和食品工业废水处理中。

温敏性萃取水凝胶对生物大分子的分离

合成了均聚的聚N 异丙基丙烯酰胺(PNIPAM)水凝胶以及N 异丙基丙烯酰胺与丙烯酰胺共聚的〔P(NIPAM-AM)〕水凝胶,并研究了它们的溶胀性能及其对生物大分子的萃取分离性能。结果表明,两种温敏凝胶具有很好的溶胀性能,其低临界共溶温度(LCST)分别为30 4和31 0℃,它们对蛋白质和酶的分离效率在LCST附近发生突跃,如PNIPAM水凝胶对白蛋白的分离效率在LCST前后从96 2%降至59 8%。当交联剂N,N 次甲基双丙烯酰胺(Bis)的质量分数w(Bis)>4%时,分离效率大于90%(LCST以下)。

生物大分子印迹传感器研究进展

分子印迹传感器在有机小分子分析检测方面的应用已趋近成熟,在生物大分子检测方面的应用近年来也逐渐增多。本文就近年来分子印迹技术在大分子生物传感器中的构建及应用进行综述,包括光学传感器、电化学传感器、质量型传感器等,并对目前分子印迹传感器在生物大分子检测方面存在的问题进行分析对生物大分子印迹传感器的未来发展方向提出展望。

生物大分子自组装膜及其应用研究进展

本文主要介绍了酶、蛋白质、DNA等生物大分子自组装膜的研究进展 ,并对生物大分子膜在生物传感器、分子器件、高效催化材料。

分子吸收光谱在生物大分子研究中的应用

综述了近年来分子吸收光谱法在生物大分子结构研究中的应用 ,重点介绍了利用分子吸收光谱法研究蛋白质、核酸结构及其与小分子的相互作用。分子吸收光谱法因其简便、快速的特点而广泛应用于生物大分子结构的测定。紫外光谱法常用于从分子水平上研究小分子如抗癌药物与核酸作用的机理 ,并应用于小分子作为光谱探针测定蛋白质、核酸构象的变化。傅里叶变换红外光谱法主要应用于蛋白质二级结构的测定 ,运用傅里叶自卷积将重叠的酰胺带进行处理 ,获取蛋白质二级结构的含量信息 。

分子印迹技术在生物大分子分离识别中的应用

分子印迹技术是近些年发展起来的模拟抗体-抗原相互作用原理的新技术。该文介绍了分子印迹技术的产生和发展,重点介绍了生物大分子印迹聚合物的制备条件、聚合方法及其识别机理,并对该技术的应用前景及目前存在的问题进行了探讨。