本期目录
生物技术进展
2021年 第11卷 第1期
发布日期：2021-01-25
进展评述
新型基因编辑技术在单细胞微藻中的应用进展
曹豪豪,张红兵,薛溪发,李左群,闫洪波,李会宣
2021 Vol. 11 (1):
9-15.
DOI:10.19586/j.2095-2341.2020.0090
摘要 (
)
PDF
(3848KB)(
)
微藻作为单细胞生物，广泛分布于海洋和淡水湖泊，由于其在生长过程中能在细胞内大量积累生物质，被应用于生物能源和高价值产品的生产。虽然微藻具有巨大潜力，但在现有研究中低脂质率等瓶颈问题仍未得到解决。近年来，基因工程技术尤其是新型基因编辑技术发展迅猛，基因组编辑技术快速、有效, 有利于充分了解微藻的遗传和分子生物学信息，因此将其应用于微藻成为微藻基因工程和生物工程的热点领域，受到广泛关注。基于此，简要介绍了锌指核酸酶（zinc finger nuclease, ZFN）、转录激活物样效应因子核酸酶(transcription activator-like effector nuclease, TALEN)和簇状规则间隔的短回文重复序列(clustered regularly interspaced short palindromic repeats, CRISPR)/Cas(CRISPR-associated systems)核酸酶系统等新型基因编辑技术，综述了上述技术在微藻中的应用进展，并对微藻基因编辑进行了展望，以期为深入了解和解决与微藻基因编辑有关的问题提供参考。
环状RNA及其在生态毒理学研究中的应用进展
王瑞,李亮
2021 Vol. 11 (1):
16-25.
DOI:10.19586/j.2095-2341.2020.0095
摘要 (
)
PDF
(2114KB)(
)
环状RNA（circular RNAs，circRNAs）是一类共价闭合环状非编码RNA，具有进化上保守、结构上稳定、组织特异性表达等特点。CircRNAs可作为miRNAs海绵影响其对基因的调控，还可与RNA结合蛋白（RNA binding proteins，RBPs）相互作用，也有研究表明某些circRNAs还具有被翻译成蛋白质的潜能。CircRNAs已被证实对某些疾病具有特异性、稳定性和调节功能，如癌症、糖尿病、心血管疾病、神经退行性疾病等，其可作为潜在的诊断、预后生物标志物和治疗靶点。最近，有研究发现circRNAs参与了环境化学污染物诱导的毒性效应发生及发展的过程。目前，生态毒理学研究中评价环境化学污染物和毒效应之间关系的毒性终点通常会受遗传多态性和表观遗传学影响，考虑到经环境化学污染物暴露后生物体内circRNAs差异性表达的现象，或许在生态毒理学研究中circRNAs也有作为生物标志物的可能性。基于此，对circRNAs的生物合成与降解、生物学功能、分析方法及其目前在生态毒理学研究中的应用展开综述，并对其作为分子生物标志物在环境污染物暴露早期诊断和生态风险评价中的应用进行了展望，以期为生态毒理学研究和环境风险评价提供参考。
FAM96A和FAM96B结构与功能的研究进展
张迪迪,顾宇轩,孙霄麟,张丽娜
2021 Vol. 11 (1):
26-32.
DOI:10.19586/j.2095-2341.2020.0092
摘要 (
)
PDF
(2097KB)(
)
96序列相似的家庭成员A和B（family with sequence similarity 96 member A and B，FAM96A和FAM96B）是属于MIP18（MMS19-interacting protein of 18 kD）家族的2个高度保守的同源蛋白，MIP18是与有丝分裂纺锤体相关的MMDX（MMS19-MIP18-XPD）复合体的亚基。研究表明，FAM96A和FAM96B在人胃肠道间质瘤、结肠癌、肝癌、胃癌和乳腺癌等多种肿瘤组织中的表达显著降低，提示其可能是作为潜在的抑癌基因参与肿瘤的发生发展，但目前关于FAM96A和FAM96B在肿瘤发生发展过程中的作用机理并不十分清楚。此外，研究发现FAM96A和FAM96B可通过与其他不同的蛋白质相互作用在体内发挥多种不同的功能。因此，就目前对于FAM96A和FAM96B结构和功能的研究所取得的进展进行了回顾与总结，并对其在肿瘤发生发展中的分子机制和相互作用蛋白鉴定的研究前景进行了展望，以期为临床上将FAM96A和FAM96B作为新的肿瘤诊断标志物和治疗靶点奠定基础，并为揭示二者在体内更多的新功能提供依据。
JAK2/STAT3作为新型抗癌药物靶点的研究进展
张文颖,,王思情,张新妍,李庆伟,,李莹莹,
2021 Vol. 11 (1):
33-39.
DOI:10.19586/j.2095-2341.2020.0059
摘要 (
)
PDF
(2137KB)(
)
相对于常规化疗而言，靶向药物治疗能够更好地区分正常细胞和肿瘤细胞，进而在不损伤正常细胞的前提下，特异性杀死肿瘤细胞。作为由细胞因子刺激的信号转导通路，Janus激酶/信号转导和转录激活因子（Janus kinases/signal transducer and activator of transcription，JAK/STAT）信号通路参与了许多重要的生物学过程，如细胞增殖、分化及免疫调节等。JAK2/STAT3信号通路是JAK/STAT信号通路的重要组成部分，被证实在多种肿瘤细胞中过度激活，特别是在一些实体瘤细胞中，因而有望成为新型抗癌药物靶点。基于此，综述了JAK2/STAT3信号通路分子在肝癌、乳腺癌及胰腺癌中的作用，并从JAK2/STAT3信号通路分子参与肿瘤细胞的增殖、诱导凋亡以及介导肿瘤细胞的侵袭和转移等角度进行了阐述，以期为提高癌症精准治疗的效果提供理论指导，并为癌症治疗开辟新的途径。
内质网应激及其在糖尿病肾病中的作用机制
金童,陈铖
2021 Vol. 11 (1):
40-46.
DOI:10.19586/j.2095-2341.2020.0086
摘要 (
)
PDF
(2680KB)(
)
糖尿病肾病（diabetic nephropathy，DN）是糖尿病最常见的微血管并发症，是导致终末期肾脏疾病（end-stage renal disease，ESRD）的继发性肾脏疾病的主要病因之一。多种因素如缺氧、氧化应激、病毒感染、遗传突变等，可导致内质网内稳态失衡，大量未折叠蛋白和错误折叠引起蛋白堆积，即形成内质网应激(endoplasmic reticulum stress, ERS)，从而激活未折叠蛋白反应(unfolded protein response, UPR)介导的三条经典的细胞适应性应答通路以恢复内质网稳态和细胞活性。但如果刺激过强或持续存在，便会启动细胞凋亡信号通路。大量研究表明ERS与DN的发生发展相关，并参与不同类型肾细胞损伤的过程，因此ERS作为治疗DN的有效靶点具有很重要的研究前景，调控ERS可为DN的治疗提供新的理论支持。从ERS相关信号通路及其在DN中的作用和新进展领域作一综述，以期为DN的治疗研究提供参考。
肺外结核病微生物学诊断方法的研究和应用进展
玄琦月,韩雪,付英梅,
2021 Vol. 11 (1):
47-53.
DOI:10.19586/j.2095-2341.2020.0079
摘要 (
)
PDF
(1128KB)(
)
肺外结核病指由结核分枝杆菌（Mycobacterium tuberculosis, MTB）感染所引起的发生在肺部以外器官和部位的结核病。近年来肺外结核的发病率逐渐升高，未能得到早期有效治疗的肺外结核病患者可能并发畸形、截瘫甚至死亡等严重后果。微生物学检测方法对从病原学角度诊断肺外结核病至关重要。基于此，总结了近年来肺外结核病细菌学检查方法、结核分枝杆菌的抗原检测与分子生物学检测等微生物学诊断方法的概况及应用进展，并对这些检测方法的优缺点及适用范围进行了分析、比较，以期为今后肺外结核病病原学诊断的研究提供相关信息。
研究论文
AtEXD参与植物盐胁迫的作用研究
张香香,滕炎桐,陈涛
2021 Vol. 11 (1):
61-68.
DOI:10.19586/j.2095-2341.2020.0071
摘要 (
)
PDF
(8269KB)(
)
在植物的生长发育过程中，各种逆境胁迫作为环境因素对植物产生了很多不良反应，其中盐胁迫一直都是对植物的生长发育和作物产量影响最大的非生物胁迫之一。在对拟南芥盐胁迫的研究中，发现了1个盐胁迫应答基因AtEXD(At2g25910)，通过对其进行基本特性分析了解到AtEXD是1个具有3’-5’外切酶结构域和KH结构域的蛋白，在进化关系上具有较高的保守性，但目前对其功能知之甚少。酵母双杂交实验筛选到了一些与AtEXD相互作用的转录因子，功能分析结果显示AtEXD很可能参与植物体内的逆境胁迫应答机制。种子萌发率统计实验结果显示，突变体exd-1和exd-2具有盐敏感表型，而AtEXD过表达时，拟南芥的耐盐性明显增强。研究结果表明AtEXD很可能正调控植物的耐盐性。
进展评述
集胞藻PCC 6803类铁氧还蛋白Slr1205的功能研究
董杰,张昊,张芃芃
2021 Vol. 11 (1):
69-78.
DOI:10.19586/j.2095-2341.2020.0081
摘要 (
)
PDF
(7064KB)(
)
类铁氧还蛋白 (ferredoxin-like, Fd-like) 在高等植物中具有调控叶绿体发育等多种重要的生理功能，但在蓝藻中的生物功能尚未被发现。通过比较集胞藻PCC 6083编码Fd-like蛋白基因的敲除突变株Δslr1205与野生型 (WT) 在不同碳源和光周期条件下的生理生化表型，分析Slr1205在集胞藻中的功能。结果显示，在高CO2浓度自养、混合营养和光异养时，Δslr1205的生长速率低于WT，而在空气中自养条件下并无差异。与此相对应，混合营养和光异养时Δslr1205比WT的呼吸速率低，与呼吸作用密切相关的NDH-1L复合体的含量少。Δslr1205在所有测试的条件下有较高的类胡萝卜素以及偏黄的表型。这些数据表明，Fd-like蛋白Slr1205的缺失造成在碳源充足条件下的生长速率下降，这可能是由于呼吸作用下调导致供能不足。研究结果为今后深入研究蓝藻Fd-like蛋白奠定了基础，为开展光合作用和呼吸作用的调节机制研究探索了新方向。
研究论文
基于16S rRNA高通量测序分析大泷六线鱼表皮粘液及肠道内容物微生物多样性
樊英,于晓清,李乐,王晓璐,叶海斌,胡发文,刁菁,刘洪军
2021 Vol. 11 (1):
79-90.
DOI:10.19586/j.2095-2341.2020.0078
摘要 (
)
PDF
(4633KB)(
)
大泷六线鱼(Hexagrammos otakii)是一种具有代表性的高价值冷水性鱼类。通过分析大泷六线鱼表皮粘液及肠道内容物微生物菌群特征，了解其微生物多样性及所携带的自身特有的潜在病原微生物情况。采集设施化车间养殖的大泷六线鱼，提取表皮粘液和肠道内容物基因组DNA，通过16S rRNA高通量测序技术和生物学分析方法，对不同样本的V3+V4区基因文库进行分析。结果表明，大泷六线鱼表皮粘液和肠道内容物样本拥有共同的OTUs为33个，且Venn图呈现了不同来源样本之间的相似性和差异性。Rank-abundance曲线显示了不同样本的均匀度和丰富度，测序数据合理、可信。Alpha指数平均值显示肠道内容物微生物丰富度较高，而表皮粘液微生物多样性较高；Beta多样性显示了不同来源样本间的异质性及同一来源样本间的相似性。从门水平上看，优势菌门均为蓝菌门（Cyanobacteria）、变形菌门（Proteobacteria）、厚壁菌门（Firmicutes）；而属水平结果不同，肠道内容物样本中优势菌属包括Streptophyta、芽孢杆菌属（Bacillus）、杆菌属（Bacillaceae_unclassified）、气单胞菌属（Aeromonas）及弧菌属（Vibrio），表皮粘液样本中优势菌属包括Streptophyta、气单胞菌属（Aeromonas）、杆菌属（Bacillaceae_unclassified）、香味菌属（Myriudes）、假单胞菌属（Gemmobacter）及弧菌属（Vibrio）。Heatmap热图结果提示，不同微生物菌群结构发挥出不同生物学功能，其中未分类杆菌属、气单胞菌属、弧菌属、假单胞菌属等条件性致病菌的存在均可能导致病害的发生。因此，揭示表皮粘液和肠道内容物样本中微生物的多样性及主要病原菌属的特征对大泷六线鱼健康养殖和疾病防控具有一定的指导意义。
施氏假单胞菌氮代谢调控蛋白GlnK与碳信号分子α-酮戊二酸的体外互作研究
王珊珊,毋少宇,刘一超,战嵛华,柯秀彬,陆伟,燕永亮
2021 Vol. 11 (1):
91-98.
DOI:10.19586/j.2095-2341.2020.0083
摘要 (
)
PDF
(7061KB)(
)
细菌中PⅡ蛋白是一类氮代谢调控因子，可通过感知胞内碳氮信号变化调整自身与靶蛋白的相互作用，从而实现对下游基因的级联调控。α-酮戊二酸是胞内碳状态的重要信号分子，前期研究发现PⅡ蛋白可结合α-酮戊二酸感应细胞内的碳状态，但不同菌中二者的结合存在差异。施氏假单胞菌A1501（Pseudomononas stutzeri A1501）只含有1种PⅡ蛋白GlnK，其在A1501固氮调控中发挥重要作用，但具体碳信号感知与转导机制有待进一步探索。基于此，通过大肠杆菌外源表达GlnK蛋白，并通过微量热泳动（microscale thermophoresis，MST）方法研究GlnK蛋白与碳信号分子α-酮戊二酸的体外互作，发现二者可以体外结合，且进一步证实GlnK蛋白的第89位甘氨酸（G89，Gly89）可能与互作相关。研究结果为进一步解析α-酮戊二酸在A1501中的信号转导奠定了基础，也为深入解析固氮菌的碳氮代谢偶联机制提供了理论支持。
一株油脂降解菌的筛选鉴定及降解效果分析
王森,张卡,王泳浩,许雷
2021 Vol. 11 (1):
99-104.
DOI:10.19586/j.2095-2341.2020.0062
摘要 (
)
PDF
(1581KB)(
)
为了筛选分离得到一株具有油脂降解能力的菌株，同时探究菌株的特性和降解能力。以屠宰场污染土作为菌源，通过梯度驯化法最终筛选分离得到能够将橄榄油作为单一碳源生长的降解菌。随后通过形态特征观察、Biolog生理生化测试以及16S rRNA基因序列比对分析鉴定，实验菌株为革兰氏阴性菌，属于无色杆菌属（Achromobacter sp.），在构建的系统发育树上与Achromobacter pulmonis聚为一支。综合运用紫外分光光度法和高效液相色谱法检测，测得实验菌株培养4~5 d时对橄榄油的降解率可以达到90%，同时测得菌株降解油脂的最适pH和最适温度分别为7.5和35 ℃，该菌株在盐浓度低于40 g·L-1环境中降解率较高。此外实验结果表明，实验菌株对各类型油脂均具有较高的降解效率，具有广泛的应用前景。
海南红树林淡紫拟青霉胞外多糖提取条件的优化
王竹,余善君,吉林佳,李咏婷,杨传雄,黄燕妮
2021 Vol. 11 (1):
105-110.
DOI:10.19586/j.2095-2341.2020.0045
摘要 (
)
PDF
(1228KB)(
)
为了探讨影响红树林淡紫拟青霉胞外多糖提取的因素，确定最佳提取方案，设置不同的发酵液浓缩倍数、三氯乙酸用量等因素，设计单因素实验测定多糖提取最佳条件。然后设计正交试验，检测多糖在不同条件下的提取率，以获得最佳提取工艺。结果发现，发酵液浓缩3~5倍时多糖提取率最高，10%的三氯乙酸对蛋白质脱除效果最好；正交试验表明影响多糖提取的因素依次为乙醇用量、沉淀时间和温度，最优方案为3倍95%乙醇、4 ℃沉淀24 h。该条件下，多糖提取率可达57.835%±1.206%。研究结果为红树林淡紫拟青霉胞外多糖的提取研究提供了参考。
部分扩增结合双片段连接法克隆系列截短基因突变体
梁明星,马梦琪,程盈盈,王媛,陈华波
2021 Vol. 11 (1):
111-117.
DOI:10.19586/j.2095-2341.2020.0076
摘要 (
)
PDF
(7486KB)(
)
体外合成DNA伴随的随机突变是制约基因定点突变效率的重要因素。以克隆周期蛋白E（cyclin E）及其截短基因的激酶活性缺失突变体为例，对传统重叠延伸PCR（overlap extension PCR，OE-PCR）作适当改进，提出一种系列相关基因定点突变的优化方案。前期研究中已克隆了cyclin E基因及其2个截短基因T1、T2，并通过EcoRⅠ/SalⅠ双酶切插入pEGFP_C2载体。限制性酶切分析发现cyclin E基因序列中含有1个AgeⅠ位点将其分为F1、F2两段，目标突变位点KD位于F2段。对于cyclin E及其截短基因，F2段是完全一致的。因此，通过重叠延伸PCR扩增含突变位点的共有片段F2，从C2-cyclin E、C2-cyclin E_T1和C2-cyclin E_T2这3个原始质粒中切取相应的F1片段，再将F1与酶切的F2一起连接插入载体以重构完整突变体。对比检测发现OE-PCR扩增较短DNA片段更易成功。C2-cyclin E、C2-cyclin E_T1和C2-cyclin E_T2这3组均能筛选出一定数量克隆，经检测和序列鉴定，每组各得到1个序列完全准确的目标突变体。研究表明，采用部分扩增可以缩短DNA合成长度，避免了目标基因反复扩增等不利因素，从而减少随机突变；双片段连接避免了双AgeⅠ位点对常规酶切-连接的限制。两者相结合，可作为其他系列相关基因定点突变的优化方案。
京公网安备11010802021232号