不同碳源对两株真菌纤维素酶合成的诱导和调控

定时测定B 6 (Aspergillussp .)、AS3 .3711(Trichodermasp .)在各类碳源中的纤维素酶活力 ,结果发现 ,酶的合成受培养基中碳源性质的调节控制 .结构相对完整的纤维类物质 (α 纤维素粉、微晶纤维素 )诱导活性较高 ,电泳结果表明 ,纤维素酶系是协同表达的 ,但酶系各组分的百分比在不同的诱导条件下却各不相同 .在测定糖耗与酶活力的关系中发现纤维二糖直接诱导B 6纤维素酶的合成 ,对AS3 .3711则起了间接诱导作用 ,其经菌体代谢后的某种转化产物才是AS3 .3711纤维素酶合成的真正诱导源 .图 6表 1参

青霉纤维素酶基因的表达调控与重组表达研究进展

青霉属菌株可以分泌完整的纤维素酶系,尤其高产β-葡萄糖苷酶(β-glucosidase,BGL,EC 3.2.1.21),弥补了工业菌株里氏木霉(Trichoderma reesei)胞外β?葡萄糖苷酶活性低的不足,加上青霉菌株生长速度快等优点,使其产纤维素酶受到越来越多的关注。为了解决以木质纤维素为原料工业生产燃料乙醇所需纤维素酶量大、成本高等难题,深入研究青霉属纤维素酶基因的表达调控和重组表达非常重要。本文就青霉属纤维素酶基因资源、纤维素酶合成调控网络以及纤维素酶基因的重组表达等进行综述与展望。

仿突变生物合成调控对土曲霉C23-3次生代谢产物的影响

【目的】丁内酯I是土曲霉(Aspergillus terreus)产生的一种具有多样生物活性的小分子天然产物,对其结构多样性拓展的探索具有重要意义。以一株高产丁内酯I的海洋来源土曲霉C23-3作为基础菌株,研究丁内酯前体小分子类似物和前体合成酶抑制剂对其次生代谢的影响。【方法】以海水马铃薯液体培养基为基础培养基,以3种前体小分子类似物和3种对羟基苯丙酮酸的合成酶抑制剂作为化学诱导剂,在静置发酵条件下进行菌株的化学调控培养。采用高效液相色谱、高效液相色谱-离子阱质谱联用及基于质谱的分子网络和数据库挖掘分析次生代谢产物的产量和多样性。【结果】多数前体小分子类似物和合成酶抑制剂对丁内酯I产量均有不同程度抑制,而高浓度的前体小分子类似物3,4-二羟基苯丙酮酸、两种合成酶抑制剂联用及这三者的联用表现出了较强的抑制效果;并且在丁内酯I的合成受到强烈抑制条件下,丁内酯类、土震素类、洛伐他汀类等多类次生代谢产物的合成也下降,但一种环肽类化合物产量超过10倍的大幅提升,可能是菌体对作为群体感应信号及全局性转录因子lae A诱导子的丁内酯I合成受到压制胁迫的一种应激反应,具体机制有待深入研究。【结论】丁内酯I的前体确为对羟基苯丙酮酸,3,4-二羟基苯丙酮酸及对羟基苯丙酮酸合成酶抑制剂可用作抑制丁内酯I合成的小分子工具,以用于仿突变生物合成的进一步探索以获得多样化丁内酯衍生物,也可诱导产生环肽类化合物。

微生物纤维素酶分子生物学研究进展

概述了近二十年来纤维素酶分子生物学的研究情况 ,包括纤维素酶合成调控、纤维素酶基因结构、基因复制及纤维素酶合成调控。

研究构建可自组织细胞极化合成调控网络

来自加州大学旧金山分校和北京大学的研究人员日前在合成生物学研究中取得重大突破,设计并构建出了可自组织细胞极化的合成调控网络。相关论文＂Designing Synthetic Regulatory Networks Capable of Self-Organizing Cell Polarization＂发表在10月4日的《细胞》（Cell）杂志上。

青霉木质纤维素降解酶系研究进展

越来越多的研究表明青霉属(Penicillium)真菌中的一些种类不仅能分泌组成齐全、酶活较高的木质纤维素降解酶系,而且具有易培养和生长快的优势.本文就国内外对青霉菌木质纤维素降解酶系研究的最新动态进行了综述,包括菌株的选育、纤维素酶系的特性与合成调控,以及基因分析与克隆.同时介绍了斜卧青霉纤维素酶系的生产与发酵工艺,以及酶解过程分析等相关研究进展.

基因调控网络的生物信息学研究

调控网络的研究对于深入理解细胞的决定和分化、多细胞生物的生长发育至关重要。在调控网络中调控元件、基序(motif)、组件(module)、网络整体的拓扑学结构等4个结构层次进行的研究已经发展出了几类主要方法,但仍然有些问题需要解决。用理论方法及基于生物工程技术和合成生物学中研究成果的方法,建立调控网络Circuit的可计算模型的标准和数据库也在不断发展中。新近的研究还显示,高拟真度的Circuit模型与Circuit重建的研究方法联用,可以切实地解决许多调控网络研究中的重要问题。

假单胞菌代谢产物藤黄绿菌素化学结构、生物合成途径、调控机制及应用研究进展

藤黄绿菌素(pyoluteorin,Plt)是假单胞菌产生的次级代谢产物,具有广谱抑菌活性。本文系统介绍了Plt产生菌、化学结构、生物合成途径及其调控机制等方面的研究进展。在此基础上,总结了构建高产Plt工程菌株的策略和成果。最后,展望了Plt成为新型代谢产物农药的潜力和未来的研究方向。

达托霉素生物合成过程的调控机制研究进展

微生物是天然产物类药物的重要来源之一,其中许多链霉菌来源的抗生素类药物一直活跃在对付细菌感染的前沿阵地。然而随着“超级细菌”的陆续发现,以及新药研发速度的滞缓,人类尚缺乏“超级细菌”的最终治疗手段。达托霉素是由玫瑰孢链霉菌(Streptomyces roseosporus)经发酵产生的一种新型环脂肽类抗生素,由于其独特的结构及特殊的药物机制,被视为多重耐药革兰阳性细菌引起的重症感染的最后一道防线。然而在工业发酵过程中,达托霉素的生物合成水平很低,有极高的提升潜力。本文总结了近年来国内外相关达托霉素合成的调控机制研究,包括调控蛋白的挖掘、途径特异性调控机制、级联调控途径、脂酰前体合成途径、GBL信号途径与磷酸双组分系统及其协同调控机制等,揭示了次级代谢调控网络的复杂性,并阐述了通过调控通路重构实现达托霉素优质高产的策略。

毛竹笋在快速生长期的木质化调控网络

木本竹因其优质材性而成为传统木材良好的替代品。木质化程度和木质素含量影响着木材材性,然而单子叶植物的木质化调控网络尚不清楚。为了阐明毛竹(Phyllostachys edulis)木质化的分子调控机制,利用转录组、miRNA和降解组测序,并结合实验对竹笋进行综合分析研究。结果表明:木质化程度和木质素含量随笋高度的增加而增加,而苯丙氨酸解氨酶(PAL)和漆酶(LAC)活性则随笋高度的增加表现为先升高后降低。在不同高度笋的代表性节间(第13节)的不同部位中共鉴定了11504个差异表达基因(DEG),其中与细胞壁和木质素生物合成相关的大部分DEG表达随笋高度上调,而与细胞生长相关的一些DEG表达则下调。通过miRNA测序鉴定出1502个miRNA,包括已知的1223个和新鉴定的279个。通过生物信息学预测和降解组分析,共鉴定出691个差异表达的miRNA,共靶向5756个差异表达基因。据此构建了毛竹笋木质化调控网络,包括11个miRNA、22个转录因子和36个酶基因。另外,根据过表达PeLAC20转基因拟南芥中木质素含量显著增加,提出了一个miRNA介导的‘MYB-PeLAC20’的木质素单体聚合调控模型。研究结果不仅对解析竹子木质素生物合成的调控分子机制具有重要科学价值,而且对理解其他单子叶植物的相关机制具有重要参考价值,有助于制定竹材材性改良策略。

基于网络药理学和分子对接探究罗布麻叶抗高脂血症的作用机制

目的基于网络药理学和分子对接方法探究罗布麻叶(Apocynum venetum L.leaves,AVL)抗高脂血症的活性成分和分子作用机制。方法依据中药药理学技术平台(TCMSP)数据库、SuperPred webserver、STITCH、SwissTargetPrediction和PharmMapper数据库,筛选罗布麻叶的潜在活性成分、预测潜在作用靶点。从OMIM、DrugBank和GeneCard数据库搜索高脂血症疾病的相关靶点信息,由Cytoscape生物信息分析软件构建“分子-靶点-疾病”网络。在String数据库中构建蛋白互作网络并在Cytoscape中进行可视化。采用Cytoscape和Bioconductor数据库分别对交集靶点进行GO和KEGG通路富集分析,最终采用分子对接进行初步验证。结果筛选出罗布麻叶中金丝桃苷、槲皮素和山柰酚等28个活性成分,作用于丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶(AKT1)、肿瘤蛋白P53(TP53)和丝裂原活化蛋白激酶3(MAPK3/ERK1)等129个潜在靶点,GO分析发现罗布麻叶治疗高脂血症的潜在靶点主要参与压力应激、脂质代谢和类固醇代谢等生物过程,KEGG通路分析主要涉及流体剪切应力与动脉粥样硬化、IL-17和AGE-RAGE等信号通路。分子对接结果表明潜在活性成分和AKT1、TP53和MARK3等关键靶蛋白均能稳定结合。结论本研究初步阐述了罗布麻叶抗高脂血症的作用机制,发现其通过脂质生物合成、炎症反应调控和氧化应激等过程发挥治疗高脂血症的作用。

高pH胁迫下拟南芥根转录组学与网络应答

土壤碱化是影响作物产量的重要因素。为进一步了解植物应答土壤碱化的转录调控机制,利用转录组测序技术对正常pH(pH 6.0)和高pH(pH 8.0)条件下生长的拟南芥根进行全基因表达谱分析,共筛选出1129个差异表达基因。基因本体论GO(Gene Ontology)功能注释显示,差异表达基因主要与胁迫应答、转录、细胞组织发生、运输、蛋白质代谢和信号转导等生物学过程相关。其中,参与离子运输、细胞壁合成、钙离子信号和植物激素等过程的基因表达量发生了显著性变化,暗示这些基因参与植物对高pH胁迫的响应。转录调控网络预测分析表明,花卉同源蛋白质2/乙烯反应元件结合蛋白AP2-EREBP(APETALA2/Ethylene-responsive element binding proteins)、髓母细胞瘤病毒致癌基因同源物MYB(Myeloblastosis viral oncogene homolog)、具有高度保守结构域的转录调控因子WRKY和无顶端分生组织,拟南芥转录激活因子NAC(No apical meristem,Arabidopsis transcription activation factor and Cup-shaped cotyledon)家族转录因子与高pH胁迫响应基因存在密切的转录调控关系。本研究为植物耐碱分子机理的解析和耐碱品种的培育提供了方向和依据。

耦合的合成负反馈环路单参数分析

由于真实基因调控网络的复杂性,无论是定性还是定量分析都很难在系统水平上整体进行。然而,生物系统中存在大量的、相对独立的、具有特定生物功能的调控网络模块。比如正反馈环路、负反馈环路、前馈圈等。复杂的基因调控网络是由众多简单的调控环路所组成的,研究整合的简单调控环路的功能有助于进一步理解更复杂的真实网络的生物物理机制。本文主要研究了耦合的合成负反馈环路在整合之后所表现的振动、双韵律、硬激励等动力学功能。双韵律,即不同振幅和频率的振动在相同参数的模型中共同存在;硬激励,即在相同参数的模型中系统由于初值的不同可以表现为稳定的平衡态或稳定的周期轨。这两种动力学现象已经在生物实验中验证是真实存在的。

内皮细胞dNTP合成过程依赖脂肪酸碳源

血管生成是机体高度调控过程,生成不足或过度生成都导致病理状态发生。已知血管生成依赖内皮细胞的增殖与迁移,目前已发现大量参与调节血管生成的分子并初步构建了调控网络,然而细胞代谢在其中的作用却鲜有报道。近期,来自比利时鲁汶大学的研究团队发现,无论是人或鼠内皮细胞缺失肉毒碱棕榈酰基转移酶1A（carnitine palmitoyltransferase 1A,CPT1A）——一种脂肪酸氧化（fatty acid oxidation,FAO）限速酶,均导致细胞增殖受损从而抑制血管萌芽（vessel sprouting），这可能与内皮细胞脱氧核苷酸从头合成受损有关。

北京市农林科学院揭示SlIDI1参与番茄类胡萝卜素合成的分子机制

北京市农林科学院蔬菜研究所与中国科学院遗传与发育生物学研究所合作首次证实了异戊烯基焦磷酸异构酶基因SlIDI1通过可变转录、可变剪切以及负反馈效应等方式参与番茄果实类胡萝卜素合成调控,为深入解析番茄果实类胡萝卜素调控网络奠定了分子基础。相关研究成果于2022年1月在线发表在《Horticulture Research》上。

环境内分泌干扰物对性激素合成相关酶基因调控网络的不良影响

环境内分泌干扰物（environmental endocrine disruptor，EED）是具有干扰机体内分泌系统的一类外源性化学物质。研究表明性激素合成相关酶基因是EED的重要靶点。性激素合成与代谢的失衡可致机体生殖障碍、性分化、性发育异常及某些癌症的发病风险增加等。其中类固醇合成急性调节蛋白、芳香化酶等是性激素合成的限速酶及关键酶，这些酶及蛋白又受一系列转录因子及信号通路的调控。基于在性激素合成中的特殊作用，这些酶、转录因子及信号通路等组成的基因调控网络与EED之间的关系备受关注。遗传背景的差异性可影响机体对EED的敏感性。该文就近年来性激素合成相关酶基因的调控以及EED对其产生的不良影响作一综述。

植物次生细胞壁生物合成的转录调控网络

植物次生细胞壁包含纤维素、半纤维素和木质素,赋予细胞壁机械强度及疏水性,这种特性对植物直立生长、水分和营养物质运输以及抵御生物和非生物胁迫十分重要。该文总结了调控次生细胞壁生物合成的转录因子及其调控机制,包括NAC转录因子调控次生壁合成的一级开关作用,AtMYB46/AtMYB83及其下游调控因子的二级开关作用,以及其它转录因子对次生壁生物合成的调控作用,并对未来研究内容和方法进行了展望,以期为深入系统理解次生细胞壁生物合成的转录调控网络提供参考。

面向生物合成的代谢工程策略设计

代谢工程研究的主要目的是通过改造菌株代谢网络,高效地合成目的产品。由于细胞代谢网络的复杂性,从数千个代谢反应及其调控回路中找到合适的改造靶点非常困难,往往要经过反复试差才能成功。通过对大规模代谢网络的计算分析,设计出特定生物产品的最优合成途径,可以帮助人们找出合适的代谢工程改造策略,减少改造过程的盲目性,更快更好地得到生物合成菌株。文章重点讨论两个问题:(1)如何设计代谢网络来合成原来不能合成的产品并提高产品得率,介绍了基于代谢网络计算分析的代谢工程设计方法;(2)如何设计菌株实现酶反应的精准调控,介绍了通过设计基因回路动态调控代谢途径流向的动态代谢工程研究新进展。

自噬的细胞和分子生物学研究新进展

自噬是细胞维持物质和能量动态循环的一个复杂系统,是胞内组分运送至溶酶体降解的重要途径,并且受到胞内的细胞信号网络调控。自噬可以被不同类型的营养受限所诱导,并在细胞物质合成和降解、能量供应、细胞信号转导等方面发挥功能,这对于细胞的自我更新和内环境稳态具有重要意义。自噬的异常可能是导致许多疾病发生的关键因素,因此,对自噬内在特点和调控机制的研究将有助于探索新的疾病诊疗方法。

本草基因组学团队

本草基因组学（Herbgenomics）是利用组学技术研究中药基原物种的遗传信息及其调控网络，阐明中药遗传背景和人类疾病防治的分子机制，从基因组水平研究中药及其对人体作用的前沿学科。涉及结构基因组、转录组、功能基因组、蛋白质组、代谢组、表观基因组、宏基因组、基因组辅助分子育种、合成生物学、药物基因组学、生物信息学及数据库等理论与实验技术。