摘要：本期主要选择酶蛋白改造优化与在生物催化中的应用、微生物细胞工厂构建、底盘微生物开发和优化以及高价值生物基化学品生产等方面,特别是高效酶突变体获得、酿酒酵母合成生物学技术和包括人乳铁蛋白、α-熊果苷、橘烯、半乳糖醇在内的多种活性产物生物合成等研究论文,以及人工智能辅助酶蛋白设计和微生物形态工程等相关综述进行导读。

摘要：【目的】在大肠杆菌(Escherichia coli)MG1655-ΔrecA和Escherichia coli DH10B中构建CRISPR/LshCas13a质粒干扰系统,通过靶向非必需基因lacZ和必需基因polA,分别分析RNA编辑实验中的逃逸现象。【方法】选取来自沙氏纤毛菌(Leptotrichia shahii)中的Cas13a蛋白编码基因LshCas13a,构建可诱导的CRISPR/LshCas13a的RNA编辑系统相关质粒,选取MG1655-ΔrecA和DH10B为研究对象。通过Crisporo算法,设计靶向lacZ和polA的CRISPR RNA(crRNA)序列,考察利用LshCas13a质粒干扰实验靶向lacZ和polA的逃逸现象。再通过对逃逸菌落的数量和序列分析评估LshCas13a系统的逃逸现象,结合PCR和Sanger测序技术探究LshCas13a系统的逃逸事件。选取通过插入序列(insertion sequence,IS)转座破坏LshCas13a系统的LshCas13a基因的逃逸菌落,通过监测OD_(600)进一步考察菌株的生长情况。【结果】利用LshCas13a系统靶向MG1655-ΔrecA和DH10B中的lacZ和polA,发现靶向lacZ时,MG1655-ΔrecA通过LshCas13a基因点突变和IS转座突变方式逃逸;靶向polA时,MG1655-ΔrecA和DH10B通过点突变LshCas13a基因、IS转座和突变crRNA的直接重复(direct repeat,DR)序列等方式逃逸。LshCas13a编码基因的突变促进了菌株生长的恢复。【结论】本研究利用LshCas13a质粒干扰系统研究了***宿主RNA编辑中的多样化逃逸现象,包括了染色体编码的IS介导的LshCas13a转座突变、LshCas13a点突变、crRNA的DR序列突变或重组等情况。本研究为进一步优化CRISPR/LshCas13a基因编辑系统奠定了基础。

摘要：细菌细胞表面展示是一项重要的生物工程技术,其将外源靶标蛋白、多肽或其他生物大分子表达于细菌表面,以更好地实现其功能。该技术在生物催化、生物修复、生物传感器和疫苗设计等多个领域得到广泛应用。本文首先对革兰氏阴性细菌和革兰氏阳性细菌的表面展示系统进行介绍,概括了目前已知的主要宿主菌和锚定蛋白种类;然后重点阐述了细菌表面展示技术在生物修复领域的最新应用研究进展;最后总结了细菌表面展示技术在应用中存在的局限性,并展望了未来可能的发展方向,以期深入扩大和拓展该技术在生物修复实践中的具体应用。

摘要：蛋白质药物具有作用机制清晰、作用特异性强、不良反应少等优势,临床应用前景巨大。蛋白质的稳定性是蛋白质药物的一项非常重要的指标,对于其成药性、安全性和有效性都至关重要。近年来,人工智能辅助的蛋白质改造工程逐渐发展成为一种高效的蛋白质分子设计新策略,并被广泛应用于蛋白质稳定性预测、药物设计和抗体优化等方面。本文介绍主要的人工智能辅助的蛋白质稳定性优化方法,讨论不同种类优化方法的优劣及其在蛋白质药物设计和优化中的应用,探讨人工智能在蛋白质稳定性设计中的挑战和前景,以期为研究者们开发更稳定、更高效的蛋白质药物提供新的思路。

摘要：通过生物信息学对比、分子动力学模拟和结合自由能计算分析了利伐沙班与凝血因子Xa的S4口袋部分关键残基之间动态相互作用的细节.结果表明,利伐沙班与凝血因子Xa结合不稳定是由S4口袋关键残基突变对疏水盒子完整性的破坏所致.其中Trp215侧链的疏水作用对抑制剂结合的作用较大,但对整体结构的影响短时间内较小. Tyr99虽然在结合自由能中贡献较小,但其突变可能导致99 loop所在结构域的整体构象变化,从而对于抑制剂或底物的结合特异性产生影响. S4口袋关键残基的不同作用在凝血因子Xa直接抑制剂的药物设计及其拮抗剂的开发中应予以充分考虑.

摘要：肌酐水平是指示肾脏功能的重要临床指标。肌酸酶(creatinase,CRE)是肌酐的酶促检测体系中的关键酶之一,也是整个体系的限速酶,较差的活性限制了它在临床检测和工业上的应用。针对此问题,采用半理性设计策略对产碱杆菌属(Alcaligenessp.)KS-85来源肌酸酶Al-CRE的活性进行了改造,通过对挑选出的突变热点进行饱和突变筛选和组合,最终获得多个活性提升的突变酶,活性最高的五点突变酶I304L/F395V/K351V/Y63S/Q88A比活力相较于野生型提升了2.18倍。同时对相关突变位点进行了结构分析,为肌酸酶的实际应用及对其机理的进一步解析提供了基础。

摘要：环境问题是21世纪人类面临的最严重的挑战。随着现代工农业飞速发展,生态环境日益恶化,难降解污染物如新兴污染物逐渐显现,已成为制约社会经济可持续发展的重要因素。微生物具有强大的环境修复能力,但是其进化速度远不及新兴污染物出现的速度,亟需应用合成生物学的技术来解决这一难题。在充分认识难降解有机污染物微生物降解(途径)特性的基础上,利用我国丰富的微生物与基因资源,运用合成生物学的手段,定向设计和改造现有降解菌株,构建能够降解一种或多种污染物的工程菌株;同时针对复合型污染,如废水等,在建立典型有机污染物代谢、调控和抗逆相关基因元件的模块库基础上,引入人工菌群等策略,对生物系统进行理性设计和组装,构建典型环境污染物的高效降解菌群,可有效促进我国新兴污染物微生物分解代谢的研究,为环境修复的工程应用提供技术支持。

摘要：【目的】建立藤黄生孢链霉菌NRRL 2401的遗传操作系统和基因文库,以便筛选次级代谢产物生物合成基因。【方法】利用大肠杆菌和链霉菌的属间接合转移的方法,以整合型载体pPM927、pSET152和复制型载体pJTU1278构建链霉菌遗传操作系统。以pCClFOS^(TM)载体,大肠杆菌EP1300^(TM)-T1~R为宿主菌构建Fosmid文库。随后,设计引物,利用"板池-行池-单克隆"的三级PCR方法对文库进行快速筛选。【结果】pPM927、pSET152和pJTU1278均成功转入藤黄生孢链霉菌NRRL 2401,其中pSET152载体的转化效率最高。构建了稳定高效的藤黄生孢链霉菌NRRL 2401的基因文库,含2880个克隆,平均插入片段大小约为35 kb,空载率小于1%,文库覆盖率为99.99%,覆盖基因组16.5倍。同时,初步筛选出可能含有吲哚霉素生物合成基因簇的9个阳性克隆。【结论】成功构建了稳定高效的藤黄生孢链霉菌NRRL 2401遗传操作系统和高质量的基因文库,为克隆该菌中次级代谢产物生物合成基因簇以及进一步遗传改造奠定了基础。

摘要：【背景】棘孢木霉菌制剂被广泛应用于生物防治和次生盐渍化土壤的微生物修复,但是关于棘孢木霉在盐渍化胁迫条件下生长的耐盐机理及其富集盐离子的能力尚缺乏深入研究。【目的】揭示一株耐盐棘孢木霉菌(Trichoderma asperellum)CTCCSJ-W-SBW10264(T264)对钠胁迫的生理响应机制及其对钠离子的吸附和累积特性。【方法】设计梯度浓度钠胁迫培养实验,采集不同培养时期的菌丝样本,测定细胞氧化损伤相关指标H_(2)O_(2)和丙二醛(Malondialdehyde,MDA)的含量及细胞抗氧化相关酶的活性变化。【结果】钠胁迫实验表明,棘孢木霉T264能够在1.22mol/L的钠胁迫环境中生存,在低于0.25 mol/L的钠胁迫下其生长不会被明显抑制。细胞氧化损伤及氧化损伤响应相关指标的研究结果表明,培养液中钠离子浓度越高,棘孢木霉的膜系统氧化水平(MDA含量)越高,而且随着细胞中MDA和H2O2的累积,细胞抵御氧化损伤相关酶的活性也有明显提高,在钠盐处理24 h后,0.5、1.0和1.22 mol/L的钠离子胁迫分别使过氧化物酶(Peroxidase,POD)、超氧化物歧化酶(Superoxide Dismutase,SOD)和过氧化氢酶(Catalase,CAT)活性达到峰值,依次为36.66、3.34和233.3 U/mg。钠离子吸附和累积特性实验结果表明,棘孢木霉T264的菌丝对钠离子有强的吸附能力。在0.05 mol/L的钠离子环境中培养72 h后,菌丝表面钠离子吸附量为1347.6 mg/g,菌丝内部钠离子累积量为218.6 mg/g,木霉菌菌丝通过菌丝表面吸附和菌丝内部累积对培养液中钠离子的去除率达到32%。【结论】T264的抗氧化损伤相关酶在其耐受钠离子胁迫过程中发挥重要作用,菌株T264对高浓度钠离子有强适应性,而且对环境中钠离子有高效的吸附和累积作用。

摘要：肥胖及其引发的糖尿病等代谢性疾病已经成为我国国民健康的重大威胁。近年来的研究表明,不合理的饮食结构会造成肠道菌群结构失调,内毒素产生菌等有害菌增加,丁酸盐产生菌等有益菌减少,宿主的肠屏障功能下降,导致内毒素入血,诱发慢性炎症,破坏胰岛素受体和脂肪代谢机能,最终形成肥胖和后续的代谢损伤。我国学者的多项研究表明,通过科学设计的膳食干预,可以纠正菌群失调,减少毒素入血,减轻慢性炎症,显著缓解代谢综合征。以肠道菌群为靶点的疾病干预,将成为食品科学技术领域的1个重要的新方向。