摘要：设计构建人工酿酒酵母细胞合成青蒿二烯的关键是使外源功能模块与底盘细胞适配,本文通过对外源功能模块中的载体、蛋白表达和启动子进行优化,以提高功能模块与底盘细胞的适配性.使用着丝粒载体和附加型载体构建了2种青蒿二烯功能模块,在过表达甲羟戊酸(MEV)途径中关键基因(截短的3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶基因tHMGR及法尼基焦磷酸合酶基因ERG20)的2种酵母底盘中进行适配,得到适配性较好的人工合成细胞,其产量为11.2 mg/L;将青蒿二烯合酶基因(ADS)与ERG20进行融合构建融合蛋白功能模块,在选定底盘中适配性进一步提高,青蒿二烯的产量提升至17.5 mg/L;采用不同强度的启动子(TDH3p,TEF1p和PGK1p)对融合蛋白功能模块进行调控,最终得到功能模块与底盘间适配关系更好的人工合成细胞,其产量提升到71.8 mg/L.

摘要：在胰蛋白酶三维(3D)结构的基础上,首先利用分子对接从ZINC数据库中筛选获得了与胰蛋白酶具有较高亲和性的小分子配基2-硝基苯基-β-D-葡糖苷,并分析了该配基与蛋白质之间的相互作用力主要为范德华和氢键相互作用.并利用分子动力学模拟进一步验证了2-硝基苯基-β-D-葡糖苷与胰蛋白酶之间具有较强的亲和作用.分子动力学(MD)模拟结果表明,配基-目标蛋白质之间形成稳定的复合物且它们之间的距离基本没有变化.此外,一个水分子通过氢键在配基和目标蛋白质的结合腔之间架桥.最后制备了偶联有该配基的亲和载体,进行了胰蛋白酶的定向固定化,并考察了该固定化酶的活性.研究结果表明,利用修饰2-硝基苯基-β-D-葡糖苷配基的亲和载体固定化胰蛋白酶的酶活达到340.8 U·g^(-1),比活达到300.3 U·mg^(-1),分别是未修饰亲和配基载体的10倍和5倍,具有明显的优势.上述结论证明了结合分子对接和分子动力学模拟理性设计定向固定化亲和配基的方法是可行的,具有一定的理论和实用价值.

摘要：应用分子动力学模拟和结合自由能计算方法研究了多肽抑制剂KLVFF、VVIA和LPFFD抑制淀粉质多肽42(Aβ42)构象转换的分子机理.结果表明,三种多肽抑制剂均能够有效抑制Aβ42的二级结构由α-螺旋向β-折叠的构象转换.另外,多肽抑制剂降低了Aβ42分子内的疏水相互作用,减少了多肽分子内远距离的接触,有效抑制了Aβ42的疏水塌缩,从而起到稳定其初始构象的作用.这些抑制剂与Aβ42之间的疏水和静电相互作用(包括氢键)均有利于它们抑制Aβ42的构象转换.此外,抑制剂中的带电氨基酸残基可以增强其和Aβ42之间的静电相互作用(包括氢键),并降低抑制剂之间的聚集,从而大大增强对Aβ42构象转换的抑制能力.但脯氨酸的引入会破坏多肽的线性结构,从而大大降低其与Aβ42之间的作用力.上述分子模拟的结果揭示了多肽抑制剂KLVFF、VVIA和LPFFD抑制Aβ42构象转换的分子机理,对于进一步合理设计Aβ的高效短肽抑制剂具有非常重要的理论指导意义.

摘要：以酿酒酵母BY4742及其单敲菌株作为底盘细胞,优化底盘细胞甲羟戊酸途径,上调并融合表达牻牛儿基牻牛儿基焦磷酸(GGPP)合成的相关基因,引入人工合成的外源GGPP合成酶基因与紫杉二烯合成酶基因,构建了多载体紫杉二烯生物合成模块;还利用酵母组装技术,通过对紫杉二烯合成路径相关基因进行模块化设计组装,构建了依托单一着丝粒(CEN)质粒的紫杉二烯生物合成模块.将构建的2个模块与不同底盘细胞进行适配,使紫杉二烯产量获得了数倍提升,最高产量可达74.84 mg/L.

摘要：蛋白酪氨酸磷酸酶1B(PTP-1B)特异性抑制剂是近年来治疗Ⅱ型糖尿病药物研发的热点.PTP-1B与T细胞蛋白酪氨酸磷酸酶(TCPTP)同源性很高,为了避免在使用PTP-1B抑制剂过程中对TCPTP产生交叉抑制,则需要设计开发对PTP-1B具有高活性和高特异选择性的小分子化合物.苯并三唑类化合物对PTP-1B的抑制活性很高,并且其中一些化合物对PTP-1B表现出了较好的特异选择性,具有良好的药用开发前景.通过CoMFA和CoMSIA两种方法分别对该类化合物进行了三维定量结构-活性关系(3D-QSAR)和三维定量结构-选择性关系(3D-QSSR)研究,并建立了相关的预测模型.计算结果表明PTP-1B中的Arg24与化合物的氢键相互作用是提高选择性的重要因素,并且在R2位引入氢键供体且体积较大的强供电子基团,将有利于化合物抑制活性的提高,而在R2位取代基的末端引入氢键受体且体积较大的强吸电子基团,将有利于化合物选择性的提高.

摘要：提出双储罐替代的恒全回流半连续精馏操作方式(SCTR),该操作方式中塔顶和塔釜的双储罐分别交替使用,使精馏塔处于恒全回流状态,并能进行半连续地产品采出和原料补充。通过Matlab编程进行模拟,以轻重组分回收率、单位时间总产量(P.I.)等作为指标,在不同进料情况下对各参数的优化,包括储罐总体积、各储罐体积等。模拟结果表明,SCTR操作方式与恒回流比间歇精馏操作方式相比,最多可节省操作时间32%,与塔顶单储罐动态累积循环全回流间歇精馏相比,操作时间相近,与多储罐动态累积循环全回流间歇精馏操作方式相比,耗时略高。适用于轻组分浓度低的二元组分的分离。采用乙醇/正丙醇物系验证了该操作方式在进料浓度分别为0.2、0.5和0.8情况下的可行性和操作的简单灵活。

摘要：虽然海藻糖已经广泛用于蛋白质稳定性研究,但海藻糖稳定蛋白质的作用机理尚不清晰.本文利用全原子分子动力学模拟研究了20种常见氨基酸和海藻糖之间的分子机理.结果表明,所有氨基酸,尤其是极性和带电氨基酸,均优先与水分子结合.相反,仅有疏水性氨基酸与海藻糖发生相互作用,尤其是芳香族和疏水性氨基酸的侧链更易于和海藻糖接触.所有氨基酸的主链与水分子接触的趋势一致.虽然氨基酸和海藻糖与水之间均形成氢键,但氨基酸和海藻糖之间的氢键相互作用要弱于氨基酸和水之间的氢键相互作用.上述分子模拟的结果对于海藻糖稳定蛋白质作用机理的解析及高效蛋白质稳定剂的理性设计具有非常重要的理论指导意义.

摘要：利用工程化微生物生产天然药物如紫杉醇在近年来受到研究者广泛关注。本工作研究如何设计和构建人工酵母以生产紫杉醇生物合成途径中第一个由细胞色素P450酶催化的羟化产物——5α羟化紫杉二烯醇(taxadien-5α-ol)。利用组合设计原理,选用3种不同红豆杉来源的紫杉二烯5α羟化酶和2种不同植物源的细胞色素P450还原酶,分别对其进行N端穿膜区域的预测和截短,并对还原酶使用2种不同强度启动子进行调控,所得羟化酶模块和还原酶模块之间分别表达共产生72种组合方式。然后将其分别整合入紫杉二烯生产菌株基因组中,最终在72个组合中筛选到48个可以生产5α羟化紫杉二烯醇的菌株,最高产量67.3μg·L-1,在酿酒酵母中实现紫杉二烯C5位羟化产物的从头合成。研究结果表明,利用组合设计策略研究模块间相互作用及其与底盘间适配性将为在微生物细胞中实现细胞色素P450酶系介导的催化反应过程提供重要参考。

摘要：鼠李糖脂是一种性能优良的生物表面活性剂,在生物医药、环境保护、二次采油等方面具有很高的应用潜力。采用响应面分析法,对铜绿假单胞杆菌O-2-2的培养基进行了优化。Plackett-Burman(PB)实验设计表明,磷酸盐、硝酸盐和微量元素对鼠李糖脂的产量具有显著影响。Box-Behnke(BB)优化确定最佳培养基组成为磷酸盐、硝酸盐和微量元素用量分别为3.2g/L、13.76g/L和5.17ml,理论的最大产量为8.48g/L,与实测糖脂产量8.85g/L接近。摇瓶优化后的鼠李糖脂产量较优化前的6.24g/L提高了30.8%。最优化条件下采用10%的接种量逐级放大,并通过补料发酵,最终200L罐的鼠李糖脂产量达到70g/L,发酵时间仅为110h。采用新发明的二次蒸馏工艺,鼠李糖脂纯度达86.6%。液质联用(LC-MS)分析表明所生产的鼠李糖脂成分及含量为:双糖单脂32.9%、双糖双脂17.02%、单糖单脂3.16%、单糖双脂33.54%。

摘要：多烯大环内酯类抗生素是最有效的抗真菌素之一,在临床和食品工业中都得到广泛的应用。本文综述了多年来多烯大环内酯类抗生素的研究成果及进展。包括:多烯大环内酯类抗生素完整的生物合成流程;该类抗生素杀灭真菌核心机制的最新发现;通过生物工程手段对多烯大环内酯类抗生素进行结构改造的研究,目前人们已实现通过有目的性的理性设计,调整生物合成相关基因来获得预期产物;多烯大环内酯类抗生素从属的聚酮类抗生素相关基因的进化方式和特点等。在介绍多烯大环内酯类抗生素各个方面的研究进展的同时,还对多烯大环内酯类抗生素的研究与应用前景进行了展望。