CRISPR/Cas系统在生物核酸检测中的应用进展

传统的核酸检测技术耗时长且对操作人员的专业水平要求高,开发精准、快速、便携、低成本、高特异性和灵敏度的新核酸检测系统具有重要意义。目前,CRISPR/Cas系统不但被广泛应用于基因编辑,而且随着部分Cas蛋白“附带切割”活性的发现,灵敏度高、特异性强的CRISPR/Cas系统被逐步开发为新型生物传感工具,用于生物的核酸检测。随着各种Cas效应蛋白的发现,研究人员开发了多种基于CRISPR/Cas系统的核酸检测方法(如SHERLOCK、HOLMES、DETECTR、HUDSON和CASLFA等)可检测各种靶标(包括细菌、病毒、癌症突变等)。笔者综述了当前重要的用于不同靶标检测的CRISPR/Cas系统,包括检测核酸、其他小分子物质及病原微生物,讨论了其面临的挑战和应用潜力,最后推断,随着CRISPR/Cas系统的不断发展和完善,该系统在生物传感及临床分子检测领域的应用会越来越广泛。

生物法合成双乙酰的研究进展

随着对双乙酰生物合成途径的深入研究,利用代谢工程的方法定向改良菌株,优化双乙酰的代谢途径,成为提高双乙酰生产水平的新思路。本文总结了双乙酰的生产菌株和相关代谢途径,综述了改造双乙酰生产菌株的代谢工程策略,提出了未来的研究方向。

大肠杆菌生产L-组氨酸研究进展

L-组氨酸可用于生物医药领域治疗多种疾病,并且其生物合成路径广泛分布在细菌、古细菌、低等真核生物以及植物中。由于组氨酸的生物合成路径较长,调控机制复杂,一直是研究的热点。该文对大肠杆菌中L-组氨酸的生物合成路径进行了概述,同时综述了当前国内外生产L-组氨酸大肠杆菌的研究进展,最后结合当前的研究进展进行了展望。

干粉浸提法提取菊粉及树脂脱色工艺研究

采用干粉浸提法从干燥的菊芋颗粒中提取菊粉,石灰-磷酸法除杂,得到澄清的菊粉提取液;利用脱色一号、D280、D296R、D301-G、201-7 5种阴离子树脂和AB-8大孔吸附树脂分别对菊粉提取液进行脱色处理,结果表明,D280型树脂脱色效果最好,综合评分值最高为80.31%,脱色率为84.67%,菊粉保留率为75.9%。通过响应曲面实验探讨菊粉澄清液的pH、质量浓度和温度对综合评分值的影响,并对这3个因素进行了优化。确定树脂脱色的最佳条件为pH=5.11,质量浓度为103.6 g/L,温度为25.43℃。在此条件下综合评分值为95.10%。

趋磁细菌运动特性的研究进展

细菌的运动性是影响其生存及致病的一个关键条件,同时也为合成和开发仿生运动体、微型机器人等提供了有效的模型。趋磁细菌具有胞内磁小体从而能够感知磁场的变化,进而影响其运动行为。目前,这种外部磁场与生物体的远程响应模式已在环境、医疗、材料等领域有广泛应用。因此,聚焦于趋磁细菌的运动特性,综述了趋磁细菌运动行为的表征、运动机理以及应用等方面的最新研究进展,并对该领域的发展和面临的挑战进行了展望。

浅谈食品安全及其主要的检测技术

食品安全检验是保障食品安全的一个重要步骤,对社会的和谐发展以及人们的生命健康具有重大意义。因此,本文概括了食品安全的现状,针对食品检验在食品安全中的重要性以及食品检验中存在的问题进行了分析,并对目前应用于食品检验中的主要检测技术进行了总结。

大肠杆菌中核黄素的生物合成途径改造及生产

利用PCR技术从枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis 168)中扩增出3.5 kb的核黄素操纵子,将其分别连接到不同拷贝数的表达载体p SC101、p15A、p BR322,得到重组载体p SC101-BSrib、p15ABSrib和p BR322-BSrib,并分别转化到大肠杆菌(Escherichia coli K-12 MG1655)。对含有核黄素操纵子的重组大肠杆菌进行摇瓶发酵,结果表明其核黄素合成能力随着质粒拷贝数的增加而增强。随后对E.coli K-12 MG1655 ECX3菌株的诱导剂IPTG浓度和发酵温度进行了优化。结果显示,0.1 mmol·L-1IPTG和42℃为核黄素生产的最适宜条件。在此条件下,菌株ECX3在LB培养基中核黄素产量达到251.4 mg·L-1。最后,通过无痕基因操作技术,减弱了工程菌株ECX3核黄素激酶/黄素腺嘌呤二核苷酸氨酰转移酶(rib F)的表达以减少核黄素转化为FMN和FAD,摇瓶中工程菌株ECX4的核黄素产量提高到292.3 mg·L-1。

代谢工程方法改造大肠杆菌生产胸苷

胸苷是抗艾滋病药物司他夫定(3′-脱氧-2′,3′-双脱氢胸苷)和叠氮胸苷的重要前体物质。应用代谢工程方法对大肠杆菌Escherichia coli BL21(DE3)生物合成胸苷进行了研究。通过敲除E.coli BL21嘧啶回补途径的deo A、tdk和udp三个基因,BS03工程菌株能够积累21.6 mg/L胸苷。为了增加合成胸苷前体物核糖-5-磷酸和NADPH的供给,进一步敲除pgi和pyr L使工程菌BS05胸苷的产量提高到90.5 mg/L。而通过过表达胸苷合成途径的ush A、thy A、dut、ndk、nrd A和nrd B六个基因,菌株BS08胸苷的产量能达到272 mg/L。通过分批补料发酵,BS08最终可以积累1 248.8 mg/L的胸苷。本研究结果表明经过代谢工程改造的E.coli BL21具有良好的胸苷合成能力和应用潜力。

谷氨酸棒杆菌生产琥珀酸的代谢工程研究进展

琥珀酸是一种具有重要应用价值的四碳平台化合物。微生物法发酵生产琥珀酸以其社会、环境和经济优势展现出良好的发展前景。谷氨酸棒杆菌被广泛应用于氨基酸、核苷酸等高附加值化学品的工业化生产,在厌氧条件下细胞处于生长停滞状态,但仍能高效利用碳源合成有机酸,通过代谢工程改造的谷氨酸棒杆菌有望成为理想的琥珀酸生产菌株。结合近年来谷氨酸棒杆菌生产琥珀酸取得的最新成果,本文综述了构建高产琥珀酸工程菌株的代谢工程策略、底物的扩展利用,并展望了将来的研究方向。

乙酸合成途径阻断及NADH氧化酶表达对于谷氨酸棒杆菌生产乙偶姻的影响

【目的】研究乙酸合成途径阻断及NADH氧化酶表达对于谷氨酸棒杆菌生产乙偶姻的影响。【方法】在谷氨酸棒杆菌CGF2中异源表达als SD操纵子构建乙偶姻生产菌株CGT1,考察敲除乙酸生成途径cat和pqo对乙偶姻的影响。然后引入短乳杆菌的NADH氧化酶,在优化的溶氧条件下研究其对乙偶姻产量的影响。【结果】CGT1在摇瓶发酵中可积累6.27 g/L乙偶姻,敲除cat使乙偶姻产量显著提高30.94%,达到8.21 g/L;双敲除cat和pqo没有进一步提高产量。通过优化发酵的溶氧水平,乙偶姻产量达到10.06 g/L。在高溶氧水平下引入NADH氧化酶导致菌株的生长和糖代谢速率提高,但乙偶姻产量略有降低。在分批补料发酵中,重组菌株乙偶姻产量达到40.51 g/L,产率为0.51 g/(L?h)。【结论】在谷氨酸棒杆菌中阻断乙酸合成途径cat能够有效提高乙偶姻产量,NADH氧化酶在高溶氧水平下表达不利于乙偶姻的合成,需要进一步调节表达水平以确定其效果。

过表达羧化途径及失活苹果酸酶基因对大肠杆菌好氧发酵产苹果酸的影响

苹果酸是一种重要的C4二羧酸,在食品、医药、化工等领域有广泛的应用。本文主要研究羧化途径强化及苹果酸酶失活对大肠杆菌好氧发酵生产苹果酸的影响。首先在大肠杆菌E2中过表达了磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶基因ppc,得到菌株E21,苹果酸积累量从0.57 g/L提高到3.83 g/L。随后,分别过表达来自谷氨酸棒杆菌的丙酮酸羧化酶基因pyc和来自琥珀酸放线杆菌的磷酸烯醇式丙酮酸激酶pck基因,相应的工程菌株E21(pTrcpyc)和E21(pTrc-A-pck)分别产6.04和5.01 g/L苹果酸,得率分别达到0.79和0.65 mol/mol葡萄糖。敲除E21中的苹果酸酶基因mae A和mae B,苹果酸产量也显著提高了36%,达到5.21 g/L,得率为0.62 mol/mol。然而,在过表达pyc的基础上敲除苹果酸酶基因并不能进一步提高苹果酸的产量。经过摇瓶发酵条件的初步优化,菌株E21(pTrcpyc)生产12.45 g/L苹果酸,得率为0.84 mol/mol,达到理论得率的63.2%。

过量表达琥珀酸输出蛋白SucE对谷氨酸棒杆菌厌氧生产琥珀酸的影响

谷氨酸棒杆菌Corynebacterium glutamicum ATCC 13032在厌氧条件下通过三羧酸循环还原臂合成琥珀酸。高效地将细胞内的琥珀酸输出到胞外,对琥珀酸的生物合成具有重要意义。本实验以C.glutamicum XZ为出发菌株过表达琥珀酸输出蛋白表达基因suc E。突变株C.glutamicum XZ(p Exhsuc E)的琥珀酸得率提高了7%,生产率提高了19%。通量分析表明,过表达suc E基因后乙醛酸循环的相对通量提高了50%。采用两阶段培养,突变株C.glutamicum XZ(p Exhsuc E)的琥珀酸产量达到518 mmol·L-1,厌氧阶段的比生产率为0.95 mmol g CDW-1·h-1,1 mol glucose的平均得率为1.5 mol。