甘露糖赤藓糖醇脂(mannosylerythritol lipids, MELs)是一种生物表面活性剂,除具有可降解、毒性低、生物兼容性好等优点,还因其特有的代谢、合成途径与结构特性,而具有基因转染、广谱抗菌、皮肤修复等多种功能。MELs在医疗、日化、食品、农业、生态修复等各领域应用前景巨大,被公认为是现今最有潜力的生物表面活性剂。然而,不同种属所生产的MELs之间结构差异性大且生产方式较落后,合成与作用机制尚不清晰,因而无法实现规模商业化生产。从结构特性、生产纯化、应用途径等方面重点阐述了MELs相关研究进展,以期阐明其结构与功能的多样性,为实现靶向MELs的定制生产,降低生产成本,加快实现其规模化应用提供参考。
植物基因的表达决定了植物的表型特征,而基因的表达受启动子的直接调控。启动子作为基因的一个组成部分,控制着基因表达(转录)的起始时间和表达程度。利用基因编辑技术对启动子进行定向编辑之后,会因为基因序列特有的重组排列、顺式表达等因素使得植物中的某个或某些基因的表达模式发生改变,进而影响基因功能。这些改变最终直接或间接地改变了植物的外在表型特征,而一些正向改变会对植物的品质起到优化和改良作用。综合近几年基因编辑技术对启动子的研究,主要从启动子的构成与分类、基因编辑技术和启动子编辑的研究进展这3个方面对启动子的编辑在植物中的应用进行了概述和总结,以期为启动子编辑技术应用于植物改良提供参考。
婆罗双树样基因4 (spalt-like transcription factor 4, SALL4)是2002年发现的SALL转录因子家族新成员,在维持胚胎干细胞(embryonic stem cells, ESCs)自我更新和多能性方面起着至关重要的作用。SALL4在胚胎干细胞和生殖细胞中特异表达,而在大多数成体细胞中表达下调或沉默。然而,近年来的研究表明,SALL4可以在白血病、乳腺癌、胃癌、卵巢癌、肝癌、肺癌、黑色素瘤等多种肿瘤中表达,显示出癌胚抗原特性,且SALL4表达水平与肿瘤进展及患者的不良预后和生存期直接相关。SALL4在肿瘤中的表达是由多种细胞因子介导的,并作为转录因子调控下游基因表达和信号通路,进而促进肿瘤的发生、转移、代谢和耐药等。靶向抑制SALL4的表达或生物学功能已经显示出显著的抗肿瘤效果。由于SALL4在肿瘤组织中的高表达和促进肿瘤发展的特性,它被认为是新的肿瘤标志物和潜在的治疗靶点。简要概述了SALL4蛋白的结构和功能,探讨了其激活表达的分子机制,并着重介绍了SALL4在肿瘤发生和发展中的作用机制、其在诊断上的价值以及靶向治疗的潜在意义。希望能够为肿瘤的临床治疗提供有益的参考数据。
为了探究微塑料生物毒性研究现状、热点及趋势,以Web of Science核心合集和中国知网(www.cnki.net)为数据源,基于文献计量可视化软件VOS viewer对2011年以来与微塑料生物毒性相关的文献进行文章产生趋势分析、研究作者分析、期刊和引文分析和关键词聚类分析。结果表明,关于微塑料生物毒性的文章年发表数量呈指数增长;全球范围内中国学者发表文章总数和被引量均位居世界前列;《Science of the Total Environment》《Journal of Hazardous Materials》《Environmental Pollution》《Environmental Science & Technology》等期刊在微塑料生物毒性研究中具有较高的影响力;微塑料生物毒性的研究热点主要集中在“微塑料生物毒性的表现”“微塑料生物毒性的来源”“微塑料与其他有害物质的联合生物毒性”和“微塑料的摄入途径”这四个方面。未来微塑料生物毒性研究需要将建立微塑料的快速检测技术、明确不同暴露途径下微塑料吸收和转移机制及探索内源性微塑料的防治措施作为重点研发领域。
随着第二代DNA测序技术的发展,研究人员积累了大量的肠道菌群数据,研究表明肠道菌群与宿主健康状况存在密切联系,因此如何对复杂、高维的肠道菌群数据进行建模分析,是当前生物信息学研究中的重要挑战。人工智能的兴起为处理肠道菌群数据,揭示肠道菌群与宿主表型之间的复杂关系提供了可能。综述了现阶段肠道菌群与宿主表型之间的相关研究,重点介绍了常用的5种机器学习算法(线性回归、支持向量机、K-近邻、随机森林、人工神经网络)的理论原理及在相关研究中的应用,对预测宿主表型的机器学习算法选择提出了建议,并对该领域的未来发展进行了展望,以期为利用机器学习对肠道菌群宿主表型预测提供参考依据。
病毒滴度测定是生物制药行业重要的分析方法,广泛应用于病毒类生物制品的开发和生产、病毒清除灭活工艺验证、外源病毒检测等领域,以确保病毒类生物制剂的活性和有效性,以及生物制品的病毒安全性。因此,建立快速、简单且准确的病毒滴定检测方法尤为重要。总结了检测病毒滴度的传统方法、新兴以及改良方法的特点、原理及具体应用,并比较了各自的优缺点。一些新兴方法,如微滴式数字PCR、病毒定量毛细管电泳、化学发光ISH-PNA测定、激光力细胞学等改进了传统方法耗时耗力、重复性差、准确性低、结果主观性大的缺点,达到了快速、灵敏、自动化程度高、精密度高、结果更加稳健且客观的优点,但部分新方法仪器昂贵或者未广泛使用,需要根据实验目的选择合适的病毒滴定方法。
鉴于特异性PCR、试纸条等常用转基因植株检测方法存在费时费力且需要一定专业技术等局限性,研究希望探索一种低成本、高效、操作简便且适用于小麦全生育期田间大规模筛选的转基因植株鉴定方法。选取具有草铵膦除草剂BASTA抗性的转基因小麦进行最适BASTA溶液浓度筛选,发现在大田环境下200 mg·L-1的BASTA溶液可分别在苗期和扬花期有效鉴定转基因阳性植株。同时,为了验证BASTA叶片涂抹法的准确性和实用性,选取20个T0代转基因小麦样本,分别采用Bar试纸条、特异性PCR和BASTA叶片涂抹法3种方法进行转基因阳性鉴定。结果显示,BASTA叶片涂抹法与Bar试纸条鉴定结果一致,并且其检测范围能够覆盖特异性PCR的检测结果。与传统方法相比,BASTA叶片涂抹法成本低、高效、操作便捷,且全生育期可用,尤其适用于田间转基因植株的大规模筛选。
脂肪酶是一种常用的生物催化剂,被广泛应用于医药、食品、生物化工等领域。但游离脂肪酶稳定性差,易受所处的环境影响,重复使用性差,限制了酶催化工业的应用。针对游离脂肪酶在催化领域的不足,酶固定化技术应运而生。脂肪酶经固定后大大提高了其原有的催化活性和稳定性,利用固定化脂肪酶自身的优良性能选择性催化合成所需产物,反应条件温和、收率高、副反应少,工业应用更加广泛。综述了脂肪酶固定化及其在药物合成中的研究和应用进展,并对固定脂肪酶的前景进行了展望,以期对固定化脂肪酶在工业中的应用提供一定参考。
衰老是机体随着时间推移而发生的不可抗拒的自然变化,表现为生物体形态结构的改变和生理功能的衰退,同时伴随着多种老年性疾病的发生。亚精胺作为天然的多胺类物质,在抑制机体衰老进程中发挥着重要作用。最近的研究表明,亚精胺通过激活细胞自噬,清除受损的线粒体,干预脂肪代谢和调节细胞周期等方式,清除衰老细胞,维持组织微环境稳定,抑制衰老相关疾病的发生和进展。系统地阐述了亚精胺的体内和体外的合成过程,缓解细胞衰老的分子机制,以及在减缓机体衰老生理过程和多种衰老相关疾病中的治疗作用,以期为衰老相关疾病的转归与临床治疗提供参考。
玉米是我国重要的粮食作物和饲料作物,虫害和杂草防治是我国玉米生产面临的重大瓶颈问题。转基因抗虫耐除草剂玉米的应用能够减少农药使用量,在提高玉米产量、提升玉米收获品质方面具有重要作用。自1996年国外转基因抗虫耐除草剂玉米商业化应用以来,有效控制了玉米螟和草地贪夜蛾等鳞翅目害虫的为害,降低了除草成本,经济效益、社会效益和生态效益十分显著。对近10年来全球和我国转基因抗虫耐除草剂玉米的产业化发展现状进行了综述,分析了我国转基因抗虫耐除草剂玉米产业化面临的机遇与挑战,并为加快推进我国转基因玉米产业化应用提供了建议。
临床中血小板输注供需矛盾愈发尖锐,体外血小板生成的相关研究在全球受到广泛关注,主要集中于干细胞来源、细胞因子、转录因子、湍流体系等方面。由于血小板由成熟巨核细胞释放产生,提高巨核细胞分化效率,将有利于体外生产血小板体系的优化。CXCL2具有促炎、促进血管生成的作用,与心血管疾病、结肠癌进展等有关,但其在巨核细胞分化过程中的功能尚不清楚。利用脐带血CD34+细胞向巨核细胞诱导分化体系,通过慢病毒介导的基因敲降方法降低CXCL2的表达水平,并利用流式细胞术检测巨核细胞的分化效率。结果表明,CXCL2被敲降后,CD34+细胞向巨核细胞的早期增殖分化受到抑制,并且这一抑制效应在增殖分化过程中持续存在。综上,CXCL2在巨核分化过程中发挥着重要的调控作用,这一结论将对体外巨核分化及生产血小板具有一定的指导意义。
病毒样颗粒(virus-like particles,VLPs) 是含有某种病毒一个或多个结构蛋白的空心颗粒形态, 结构上类似完整病毒,具有与完整病毒相似的免疫原性并通过激活抗原提呈细胞诱导免疫应答,由于不含有完整的病毒基因组,因此适合用于开发更安全、成本更低的候选疫苗。系统阐述了VLPs的分类、表征、优势及表达系统,回顾了VLPs疫苗的发展历程,并汇总了已上市的疫苗品种。同时,介绍了部分在研的预防性或治疗性VLPs疫苗,并探讨了新的开发策略,进一步拓宽了VLPs疫苗的研发领域,为未来的研究与应用提供了更广阔的前景。
棉花是我国重要的经济作物,虫害对棉花生产造成巨大损失,而转基因技术培育抗虫棉为害虫防治提供了一个行之有效的方法。从转苏云金芽胞杆菌杀虫晶体蛋白基因棉花、RNAi转基因抗虫棉花、基因编辑创制抗虫棉花、转次生代谢物基因与棉花抗虫性的相关研究等方面对近年来转基因抗虫棉的研究进展进行了综述,以期为进一步研究转基因抗虫棉提供方向和参考。
抗生素耐药性已成为全球人类健康面临的重大威胁,医药、工业、农业生产以及生态等领域均受到多重耐药菌的严重威胁。多重耐药菌感染逐渐呈现高发病率、高死亡率的趋势。噬菌体可以特异性裂解多重耐药病原菌,然而由于噬菌体宿主谱狭窄、基因组中含有不利基因等因素的制约,当前只有部分噬菌体成功应用于防治多重耐药菌感染等领域。噬菌体基因工程具有可编辑、高效等优势,为拓宽噬菌体宿主谱、设计“安全、绿色、高效”的新型噬菌体提供了理论基础。综述了噬菌体基因工程技术的研究进展,以及噬菌体在临床抗耐药菌感染、农业生产和生态环境等方面的实际应用,为噬菌体的定向改造及其在各领域中的有效应用提供了理论支持和参考。
五月艾(Artemisia indica)在民间可作为一种食品原料,但对其营养成分、活性物质和重金属含量缺乏系统的测定与分析方法。采用国家标准和文献推荐的方法测定五月艾中的营养物质、矿质元素、维生素、氨基酸、活性物质及重金属含量。结果表明,五月艾营养成分含量由高到低依次为蛋白质(31.62%)、碳水化合物(29.86%)、粗纤维(22.57%)、总糖(20.94%)、灰分(8.76%)和脂肪(7.42%);富含多种维生素,包括VK1、VB1、VB2、VB12和叶酸,其中VB2含量高达1 mg·100 g-1;含有Na、K、Ca、Zn、Mg、Mn、Fe、Cu、Se等多种矿质元素,其中K的含量最高,达28 747.71 mg·kg-1;含有除精氨酸以外的17种人体常见氨基酸,氨基酸总量达24.57 g·100g-1,其中必需氨基酸占比40.13%,功能性氨基酸占比56.7%;主要活性物质包括三萜和多糖类化合物,其含量分别为5.38%和2.91%;除镉元素外,汞、铅、铬和砷等重金属含量均低于国家食品安全标准限值。因此,五月艾是一种高蛋白、高纤维、低脂肪、氨基酸组成合理、矿质元素种类丰富、B族维生素含量较高、含有三萜和多糖等活性物质的食物资源,研究结果可为其进一步研究开发提供理论依据。
发根农杆菌侵染植物诱导产生分枝呈毛状、生长迅速的不定根,通常称为毛状根。毛状根具有生长快、遗传性稳定、不需要外源激素也能自主生长、能够合成次生代谢产物等特点,通过优化培养条件可以实现提高次生代谢物产量的目的。简要阐述了发根农杆菌诱导植物形成毛状根的机理,着重介绍了毛状根合成次级代谢产物的影响因素以及近5年毛状根在合成次生代谢产物、环境修复和植株再生方面的应用,并对毛状根培养过程中存在的问题进行总结,旨在为毛状根相关研究和应用提供参考。
为了推进重组贻贝粘蛋白在医疗、化妆品领域的应用,对大肠杆菌规模化发酵及纯化生产获得的重组贻贝粘蛋白进行了表征及功效评价。经Edman降解法、基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱、PITC法、非还原型SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳法、凝胶法、改良的Arnow法对重组贻贝粘蛋白进行氨基酸N端测序、相对分子量分析、氨基酸组成分析、蛋白纯度分析、内毒素含量测定、多巴含量测定;通过细胞迁移、斑马鱼尾鳍修复效果对重组贻贝粘蛋白进行功效评价。结果显示,获得的重组贻贝粘蛋白与理论的一级结构一致,蛋白纯度达95%以上,内毒素<10 EU·mg-1,多巴含量大于5%;重组贻贝粘蛋白浓度为60 μg·mL-1时能够显著促进细胞增殖的活性(P<0.01);斑马鱼尾鳍面积样品组与模型对照组相比极显著增加(P<0.001)。研究结果表明,重组贻贝粘蛋白具有显著的促细胞迁移和修复愈合的功效,具备作为生物医学材料的潜质。
水产品含有大量优质蛋白质、不饱和脂肪酸和其他重要的营养物质,是人类健康食品的重要来源之一。然而,水产品的腥味限制了它的生产和消费。了解腥味物质的组成及其产生途径,对抑制腥味、提高水产品竞争力具有重要作用。水产品腥味来源包括吸收环境中挥发性物质、脂类氧化及氧化三甲胺分解等,主要有醇类、醛类、胺类等物质;腥味物质检测技术以色谱技术和色谱质谱联用技术为主;水产品去腥技术主要包括物理去腥、化学去腥和生物去腥三类。通过综述水产品腥味物质产生机制、检测技术和去除技术的最新研究进展,以期为我国水产品品质的提升和脱腥剂的研发提供参考。
海洋链霉菌具有复杂的发育分化周期,在进行形态分化的同时常伴随着复杂的生理变化,因此,海洋链霉菌是具有生物活性的先导化合物的重要来源。然而,海洋链霉菌次级代谢产物的大部分生物合成基因簇是沉默状态。综述了预测“沉默基因”表达潜力的方法,总结了激活“沉默基因”表达的手段,包括改变培养条件、化学诱导基因簇表达和生物介导等,以期为海洋链霉菌次级代谢产物的挖掘提供新的途径。
生物制品在储存中易发生多种物理和化学降解,因此生物制品长期保存技术对于减缓生物制品降解、保持生物活性、延长储存期限十分必要。目前,低温保存技术是生物制品长期保存最常用且有效的方法,其能极大地减少生物制品储存时,由于液态水带来的多种物理降解和化学降解导致的活性降低现象。然而低温保存技术在生物制品的保存过程中仍会发生损伤,这些损伤包括冰晶损害、冰水界面吸附变性、渗透伤害等,使用合适的冷冻工艺和冷冻保护剂(cryoprotectant agents, CPAs)对减少低温保存过程带来的负面影响有重要作用。综述了低温保存技术在生物制品保存过程中的研究进展,包括低温保存的影响因素(冷冻保护剂、冷冻过程和其他影响因素)以及最新的低温保存技术,以期为生物制品在长期保存过程中克服损伤和维持活性提供参考。