合成生物学的研究方向与应用

分析构建合成生物学元件的基本思路、研究原理和研究方法,阐述当前合成生物学的两个主要研究方向--最小生命体研究与合成元件的开发的国内外最新研究成果.前者的重点在于找到能维持生命的最少量基因,而后者的重点在于如何建立与天然细胞中相类似的功能元件,并使其能在宿主中顺利运行.两个研究方向出发点不同,但研究目标是一致的,其研究成果最终可以互相借鉴与融合.利用人工合成的最小生命体作为宿主,配合各种不同的生命功能元件合成生命元件,组装系统网络,最终创造出人造生命.同时,概要地指出了合成生物学的发展前景.     

阿魏酸酯酶产生菌的培养条件优化

通过均匀设计法和二次多项式逐步回归,对产阿魏酸酯酶的培养基配方进行优化,得出优化的培养基配方(质量分数):0.30%KH2PO4,0.60%Na2HPO4.7H2O,0.01%NaCl,0.80%酵母粉,1.33%麦糟.在此基础上,用单因素法考察发酵条件对产酶的影响,确定最佳条件:初始pH值为6.0,培养温度为28℃,摇床转速为210 r.min-1,发酵时间为68 h,装液量为75 mL,接种量为5%,麦糟粒径为0.054 mm.采用优化的培养基组分进行最优发酵培养,优化后的阿魏酸酯酶酶活达到119.36μkat.L-1,比优化前提高了32倍.     

应用易错PCR定向进化甘油脱氢酶

经过连续易错聚合酶链式反应(Error-Prone PCR)向克雷伯杆菌(Klebsiella pneumoniae)甘油脱氢酶基因中引入突变,并构建突变文库.依据突变体催化番红O显色的特性,采用琼脂平板法和96微孔板法相结合的高通量筛选方法,成功获得突变体gldA-74,其酶活力是亲本重组酶的2.73倍.通过软件对突变体gldA-74酶基因和亲本重组酶基因进行分析对比,发现突变体gldA-74酶基因发生了一处点突变(A964T),该突变使一处氨基酸被取代.将亲本重组酶和进化酶的高效表达产物经Ni柱纯化后,酶学性质的测定结果表明,甘油的Km值由0.58 mmol.L-1升高至0.63 mmol.L-1,而NAD的Km值由0.74 mmol.L-1升高至0.77mmol.L-1,并且酶的最适pH值由原来的11.5升高至12.5,而最适温度由65℃降至55℃.     

NADH氧化酶的研究进展

NADH氧化酶是一类催化NADH氧化为NAD+并消耗氧气的氧化还原酶,因其能够再生NAD+而成为人工调控微生物代谢流向的重要调控酶.文中综述了NADH氧化酶的分类、理化性质、反应机制,并分析NADH氧化酶清除细胞内氧毒性、介入细胞代谢过程,以及调节细胞生理和代谢等重要的生理功能.     

基于氧化还原酶活性时变研究巴利阿里假单胞菌中心碳代谢

以分离自中国北部湾沉积物的海洋菌株巴利阿里假单胞菌(Pseudomonas balearica)为例,在考察其生长动力学的同时,监测了其中心碳代谢(CCM)中6种关键氧化还原酶,葡萄糖-6-磷酸脱氢酶、丙酮酸脱氢酶、2-酮戊二酸脱氢酶、苹果酸脱氢酶、苹果酸酶及异柠檬酸脱氢酶的酶活性时变,从酶蛋白表达水平揭示了海洋生长条件下巴利阿里假单胞菌CCM中关键氧化还原酶的酶活性变化的规律,为研究微生物CCM和发掘海洋微生物新型酶制剂提供一种新思路.     

NaCS/PDMDAAC微囊化肺炎克雷伯氏菌发酵产1,3-丙二醇

研究一种新型的生物微胶囊体系--NaCS/PDMDAAC,包埋肺炎克雷伯氏菌(K. Pneumoniae ZJU 5205)产1,3-丙二醇.比较不同初始菌体包埋量、胶囊/发酵液体积、发酵液pH值、初始甘油质量浓度等对微囊化细胞发酵结果的影响.结果表明,将细胞种子液稀释5倍后包埋,当胶囊与发酵液的体积比为1∶2、初始pH值为7、初始甘油质量浓度为60 g·L-1时,得到较好的发酵结果.考察肺炎克雷伯氏菌在囊内的生长曲线,以及底物和产物质量浓度随发酵时间的变化,发现由于胶囊引起的扩散限制,可以持续维持囊内较低的底物质量浓度,从而部分克服高质量浓度底物对菌体生长和生成产物的抑制.