海洋极端微生物和极端酶分子生物学研究

分离自海洋极端微生物的极端酶具有超常的生物学稳定性，能够在极端温度、pH值、压力和离子强度下表现出生物学活性，因此海洋极端酶为生物催化和生物转化提供了良机。新的极端物种的发现、基因组序列的确定及基因工程技术的应用，加快了发现和制各新酶的进程。蛋白质工程和定向进化技术进一步改善酶的活性和特异性，促进了海洋极端酶的工业应用。对极端酶的分子生物学研究加深了人们对酶稳定性机制的理解，丰富了分子进化理论。     

单分子成像和追踪技术在工业微生物研究中的应用

在单分子工具和技术的迅速发展过程中,单分子荧光显微镜技术脱颖而出,可以高特异性地监测荧光标记的生物分子的时空行为,成为研究生物系统的有力工具。然而,单分子成像和追踪技术在工业微生物研究及酶工程领域中的应用仍处于起步阶段。随着生物工程技术、合成生物学和代谢工程等科学技术的迅猛发展,工业微生物的应用日趋广泛。但是,菌株往往难以在整个培养期间保持最大的生产能力,导致在经济效益上不能满足产业化的需求,成为制约微生物细胞工厂发展的一个瓶颈,对酶学研究提出新的挑战。单分子成像和追踪技术具有直接、准确、实时等监测优点,可以直接在活体生物上进行研究,成功地实现了对单分子酶催化过程的实时监控,发现了多种酶的新单分子行为及反应机制。这些技术有助于各种新型酶、新特性酶、新作用方式酶的研发。本文简述单分子成像和追踪技术的主要特点（以荧光显微镜为主）,总结近年来单分子成像和追踪技术在微生物研究、酶学研究中的应用,及其在工业微生物研究中的应用现状和面临的挑战。这些技术的应用必将促进纳米生物学的发展,推动酶工程改造,提高细胞工厂的生产能力。     

工业酶制剂开发应用和生物工程创新平台的成功典范

自20世纪90年代中期以来,广西现代生物技术及产业进入了一个快速发展时期,其中,以黄日波教授带领下的科研团队在学科建设和平台建设方面所取得的成绩最突出,他们所取得的科研成果反映了广西生物技术及产业的发展特点和成就,尤其在酶制剂的新产品开发方面开创了新河,是广西乃至我国生物技术及产业独树一面的专业旗帜。因此,本文总结了近30年来黄日波教授研究团队在学科进展和创新平台建设方面取得的瞩目成就。基于此,《广西科学》本期特向黄日波教授研究团队组织相关研究领域的高质量稿件,期待通过"生物工程专刊"的出版,进一步加强广西生物工程学科的宣传,也鼓励正在接受和准备接受广西生物工程学科培养的学生,敢于创新、勇于挑战,成为我国生物工程的建设者。     

酶体外定向进化(Ⅱ)文库筛选的方法及其应用

定向进化是改造蛋白质分子的一种有效的新策略,但其构建的文库非常大,待筛选的克隆常常多达10^5～10^10．同时在目的酶筛选中,至关重要的是找到高灵敏度、高选择性和高通量的筛选方法．居于此,文中综合评述在突变株分离、酶检测和信号探测等方面,目前的一些常用技术及其最新进展．     

酶体外定向进化(Ⅰ)突变基因文库构建技术及其新进展

介绍在酶体外定向进化研究中,几种常用基因文库构建技术及其应用方面的最新进展．同时介绍近年来．一些新开发的基因文库的构建技术及其应用情况．对目前几种主要方法的特色和缺陷进行讨论．     

酶体外定向进化(Ⅲ)展示技术及其应用

利用展示技术构建的蛋白质／多肽的突变体库，可以通过高通量进行高效地分析和筛选，因此特别适用于改造蛋白质．文中综述噬菌体、细胞表面、核糖体、mRNA等展示技术的原理和方法，以及其在酶定向进化中的应用．     

利用微生物净化玉米淀粉工业废弃物的研究

玉米淀粉工业的主产品为淀粉，副产品有玉米蛋白粉，玉米油，黄浆，菲汀等，但是淀粉生产的同时有大量的废弃物排放，严重地污染了环境，尤其是污染地面水环境。现行污水处理方法因经济性差等原因，在淀粉工业中应用甚少。     

微生物农药的开发

早在一万年前地球上就出现了农耕生活,而使用有机磷农药的时间还不到40年.然而,就在这短短的40年间,DDT、BHC、有机汞等农药对环境的污染已经酿成了严重的后果.因此开发微生物和植物产生的生理活性物质作为农药已成为当务之急.\     

利用微生物生产食品和饲料

随着人口的增加以及人类活动的日益扩大,绿色植物所产生的有机物供应日渐匮乏,地下的丰富矿藏,随着不断的采掘,迟早也要枯竭。同时,随着人类活动的扩大,排出的废物、废料堆积如山,其大量难以分解的化合物,严重污染环境。     

豆豉纤溶酶纤溶活性的定向进化研究

通过易错PCR方法向来源于枯草芽孢杆菌DC-12的豆豉纤溶酶基因中引入突变并构建突变体库.利用底物H-D-Val-Leu-Lys-pNA以酶活力为指标对突变体库进行筛选,通过三轮易错PCR最终获得一株酶活力提高的突变株M324.序列分析表明突变体M324酶基因发生了六处碱基突变,其中四处突变发生氨基酸取代,另两处为无义突变.通过SWISS-MODEL Repository模拟突变酶的结构显示,三个突变氨基酸位于回环结构上,一个位于α螺旋上.纤维蛋白平板法测定纤溶酶活,结果显示突变酶的比活力是野生型的2.44倍.     

酶改性技术研究

酶具有催化效率高、催化专一性强等显著特点,然而,酶的活力和稳定性往往不能满足应用的要求.为了改进酶的催化特性,笔者及其所在课题组20多年来长期进行酶分子修饰、酶固定化、酶非水相催化、酶定向进化等酶改性技术的研究,发现通过酶的改性,可以显著改进酶活力和稳定性.文中对笔者及其所在课题组在酶改性技术方面的研究成果和进展作了介绍.     

酶定向进化技术研究进展

酶定向进化是模拟自然进化过程、用于改造酶性质的一种新策略．在以易错PCR为代表的无性进化技术基础之上,有性进化技术的发展使酶定向进化更接近于自然进化过程．与此同时为解决巨大容量的突变文库与有限的筛选技术之间的矛盾,许多新的高通量筛选方法不断涌现,大大加快了酶定向进化技术的发展．文章从构建高质量的突变基因文库和选择有效的高通量筛选方法两方面,详细总结了近几年出现的新技术并对其应用情况进行介绍．     

酶工程研究进展与发展前景

结合笔者等人二十多年来在酶的生物合成及其调节控制，酶的分离纯化，酶，细胞和原生质体固定化，酶分子修饰，酶的非水相催化，植物细胞培养生产药用酶等酶工程领域中所取得的研究成果，简单介绍了二十多年来酶工程研究的进展，对酶工程的发展前景进行了探讨。     

New strategies of protein engineering——directed evolution of enzyme in vitro

New and highly effective strategies for directed enzyme evolution in vitro have been developed in the protein engineering field. They allow engineering all kinds of enzymes in vitro so that new ones with novel functions and features can be obtained by the methods of error-prone PCR, DNA shuffling (exon shuffling), hybrid enzyme, random-priming in vitro recombination (RPR), stagger extension process (StEP), random-directed mutagenesis in vitro, etc., even with little knowlodge of spatial structure and catalytic mechanism of enzymes in advance. The process that would take millions of years in nature can in principle be accomplished in the test within several years.     

微生物源纤溶酶的研究进展

溶栓疗法是目前用于治疗血栓性疾病安全可靠并且有效的方法,采用传统的溶栓药物在治疗血栓病上已经取得了显著的成绩,但还是存在着一定的缺陷,所以应用也受限制.目前,利用微生物发酵产生的纤溶酶制成新型的溶栓药物已成为研究热点.本文对从不同微生物中所提取和纯化的纤溶酶的理化性质、结构特征、生物学活性及开发现状等方面的研究资料进行...     

内切木聚糖酶的应用及其酶制剂开发技术

木聚糖是自然界中储量第二大的自然多糖。木聚糖酶是水解木聚糖的一系列酶的统称,其中内切木聚糖酶在木聚糖的水解中起至关重要的作用。内切木聚糖酶的用途十分广泛,并且研究者以不同用途为导向对该酶进行了大量研究。本文介绍了内切木聚糖酶的各种用途,以及酶的发现、生产和改性概况,为内切木聚糖酶的应用相关研究提供参考。