检索结果-内蒙古大学图书馆

生物工程学报 2025年第3期41卷 1112-1132页

作者：肖陆驰鲁洪中上海交通大学生命科学技术学院微生物代谢国家重点实验室上海200240

细胞中自发或由酶催化的代谢反应组成了高度复杂的代谢网络,其与细胞生理代谢活动运作密切相关。细胞生理代谢网络模型的重构有助于从系统层面上解析基因型与生长表型之间的关联,为细胞生理代谢活动精准刻画与生物绿色制造等研究提供重... 详细信息

细胞中自发或由酶催化的代谢反应组成了高度复杂的代谢网络,其与细胞生理代谢活动运作密切相关。细胞生理代谢网络模型的重构有助于从系统层面上解析基因型与生长表型之间的关联,为细胞生理代谢活动精准刻画与生物绿色制造等研究提供重要的计算生物学工具。本文系统介绍了全基因组尺度代谢网络模型(genome-scale metabolic models,GEMs)、动力学模型、酶约束代谢模型(enzyme-constrained genome-scale metabolic models,ecGEMs)等不同类型细胞生理代谢网络模型发展与应用的最新研究进展;同时还介绍了GEMs自动化构建研究进展以及条件特异性GEMs建模策略。人工智能技术为高精度细胞生理代谢网络模型构建提供了全新机遇,本文进一步总结了人工智能技术在动力学模型和酶约束模型构建等领域的应用。各类细胞生理代谢网络模型的高质量重构将为今后的定量合成生物学与系统生物学等研究提供强大计算支撑。

关键词：基因组尺度代谢网络模型动力学模型酶约束代谢模型深度学习

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DNA硫修饰结合蛋白的序列偏好性表征及应用

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科学通报 2024年第21期69卷 3064-3066页

作者：帅玉婷贺新义邓子新刘光上海交通大学生命科学技术学院微生物代谢国家重点实验室上海200240

DNA表观修饰在生命体中广泛存在,它们往往通过其特异性的识别蛋白来发挥功能^([1~3]).DNA硫修饰(phosphorothioate DNA,PT-DNA)是一种近年来发现的新型DNA大分子修饰,其化学本质是DNA磷酸二酯键中的一个非桥接氧原子被硫原子取代所形成... 详细信息

DNA表观修饰在生命体中广泛存在,它们往往通过其特异性的识别蛋白来发挥功能^([1~3]).DNA硫修饰(phosphorothioate DNA,PT-DNA)是一种近年来发现的新型DNA大分子修饰,其化学本质是DNA磷酸二酯键中的一个非桥接氧原子被硫原子取代所形成的磷硫酰化修饰^([4,5]);DNA硫修饰可以被硫结合结构域(sulfur binding domain,SBD)特异性识别和结合,从而参与细菌限制修饰系统等生命过程^([6~8]).

关键词：限制修饰系统磷酸二酯键硫原子发挥功能结合蛋白特异性识别化学本质偏好性

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细菌外膜囊泡亚群的分离与蛋白质组学分析

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色谱 2025年第5期43卷 529-538页

作者：尤柏儒邹迅吴言李荪涛肖华微生物代谢全国重点实验室上海交通大学生命科学技术学院上海200240

外膜囊泡(OMVs)是革兰氏阴性细菌分泌的20~400 nm的具膜囊泡状小体,在毒性物质传递和免疫逃逸等过程中发挥重要功能。尽管许多研究已经揭示了OMVs的关键作用,但是OMVs自身存在的异质性限制了我们对其蛋白质组成和功能的深入研究。因此,... 详细信息

外膜囊泡(OMVs)是革兰氏阴性细菌分泌的20~400 nm的具膜囊泡状小体,在毒性物质传递和免疫逃逸等过程中发挥重要功能。尽管许多研究已经揭示了OMVs的关键作用,但是OMVs自身存在的异质性限制了我们对其蛋白质组成和功能的深入研究。因此,对OMVs异质性亚群的组成及其生物学功能开展研究具有重要意义。本研究采用超速离心结合密度梯度离心,对大肠杆菌DH5α和铜绿假单胞菌PAO1分泌的OMVs进行了系统的分离和表征,并结合定量蛋白质组学技术对其进行了全面分析。首先,我们对超速离心得到的两种菌株OMVs粗提物进行了碘克沙醇密度梯度离心,得到了F1~F66个组分。接着,通过纳米颗粒追踪分析,确认了DH5α-OMVs和PAO1-OMVs粒径分布,DH5α-OMVs各亚群的平均粒径为131.0~161.0 nm,PAO1-OMVs各亚群的平均粒径为140.0~169.0 nm;通过透射电子显微镜观察到囊泡呈经典的茶托结构;蛋白质的银染和免疫印迹结果共同验证了密度梯度组分中OMVs亚群的分布,同时确定了DH5α-OMVs和PAO1-OMVs亚群的有效组分分别为F1a~F4a和F1b~F5b。然后,我们从DH5α-OMVs和PAO1-OMVs的各亚群中分别鉴定到2388种和905种蛋白质。通过k-means聚类和基因本体(GO)富集分析,我们揭示了不同密度亚群在能量代谢、物质运输、核糖体合成等生物学功能上的异质性。最后,通过对大肠杆菌DH5α-OMVs和铜绿假单胞菌PAO1-OMVs亚群的比较分析,我们发现两种菌株虽然在OMVs的基本功能上具有共性,但在各自的亚群中也展现出了不同的功能特征。DH5α-OMVs的F1a亚群富集了与氨基酸代谢和蛋白质合成相关的功能,而PAO1的F2b亚群则表现出显著的生物大分子合成功能。本研究揭示了细菌OMVs亚群具有不同的生物学功能,进而为理解细菌的致病机制和与宿主的相互作用提供新的理论基础,有利于拓展其生物学应用。

关键词：外膜囊泡亚群大肠杆菌铜绿假单胞菌密度梯度离心蛋白质组学

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透明质酸的制备、功能特性及其调节肠道健康的研究进展

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中国食品学报 2024年第7期24卷 401-413页

作者：滕薇刘树滔吴金鸿张勇福州大学生物工程研究所福州350002 上海交通大学农业与生物学院上海200240 上海交通大学生命科学技术学院微生物代谢国家重点实验室上海200240

透明质酸(HA)是一种非硫酸化糖胺聚糖,2021年获批为新食品原料后,引起食品科研人员与产业界的广泛兴趣。近年来,越来越多的研究显示,HA的生物活性根据其分子质量的不同,发挥促炎或抗炎、促细胞增殖或抗增殖作用。为了高效、精准地提高H... 详细信息

透明质酸(HA)是一种非硫酸化糖胺聚糖,2021年获批为新食品原料后,引起食品科研人员与产业界的广泛兴趣。近年来,越来越多的研究显示,HA的生物活性根据其分子质量的不同,发挥促炎或抗炎、促细胞增殖或抗增殖作用。为了高效、精准地提高HA在食品中的应用价值,有必要根据分子质量的差异性,全面归纳总结HA在食品相关领域的研究进展。本文概述HA的应用开发进展,重点分析不同分子质量HA的制备方法、细胞功能、消化吸收特性,从维持稳态、缓解炎症两个维度分析HA对肠道的调节作用,以期促进HA在营养与健康产业的精准开发及应用。

关键词：透明质酸分子质量制备生物学功能肠道

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苏氨酸醛缩酶的结构与功能及其在药物合成中的应用

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生物化学与生物物理进展 2023年第5期50卷 962-977页

作者：何远志冯雁上海交通大学生命科学技术学院微生物代谢国家重点实验室上海200240

β-羟基-α-氨基酸(β-hydroxy-α-amnio acids,HAAs)是一类广泛应用于制药工业的重要手性中间体。由于其含有双手性中心(C_(α)和C_(β)),探索其严格立体选择性的生物合成方法备受关注。苏氨酸醛缩酶(threonine aldolase,TA)可在温和... 详细信息

β-羟基-α-氨基酸(β-hydroxy-α-amnio acids,HAAs)是一类广泛应用于制药工业的重要手性中间体。由于其含有双手性中心(C_(α)和C_(β)),探索其严格立体选择性的生物合成方法备受关注。苏氨酸醛缩酶(threonine aldolase,TA)可在温和条件下催化不同类型的醛与氨基酸缩合构筑丰富的HAAs产物库,显示了工业应用潜力。由于目前表征的TA普遍存在对Cβ立体选择性不严格、活性较低以及催化机制不清晰等问题,为其在HAAs合成中的应用带来了挑战。本文综述了TA在新酶挖掘、结构与催化机理解析、蛋白质工程以及合成应用等方面的研究进展,为推动酶催化绿色、高效合成手性药物提供参考。

关键词：苏氨酸醛缩酶 β-羟基-α-氨基酸晶体结构立体选择性蛋白质工程

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羊毛硫肽SapB类多肽促进链霉菌形态分化作用的研究

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微生物学报 2024年第1期64卷 268-282页

作者：单泓俊王俊博林百欣王柯惠邓子新由德林孔令新上海交通大学生命科学技术学院微生物代谢国家重点实验室上海200030

【目的】链霉菌属于革兰氏阳性菌,以复杂的形态分化过程和强大的次级代谢产物合成能力为主要特征。链霉菌的形态分化与次级代谢产物的产生密切相关。Ⅲ型羊毛硫肽SapB能够促进天蓝色链霉菌气生菌丝体形成,暗示这类多肽可以作为靶标用于... 详细信息

【目的】链霉菌属于革兰氏阳性菌,以复杂的形态分化过程和强大的次级代谢产物合成能力为主要特征。链霉菌的形态分化与次级代谢产物的产生密切相关。Ⅲ型羊毛硫肽SapB能够促进天蓝色链霉菌气生菌丝体形成,暗示这类多肽可以作为靶标用于形态分化改造工程开发。本研究表征了SapB类多肽对多种链霉菌形态分化的影响,为该类多肽的工程化应用提供理论基础。【方法】生物信息学分析多个链霉菌基因组中SapB类多肽的生物合成基因簇,构建SapB类多肽的异源表达载体,利用接合转移方法导入不同链霉菌中进行异源表达,探究SapB类多肽对链霉菌形态分化的影响。【结果】SapB类多肽在不同程度上促进了多个链霉菌由营养菌丝向气生菌丝分化,表现为气生菌丝体数量的增多和分化速度的加快,缩短了链霉菌形态分化周期。【结论】SapB类多肽的过表达有助于缩短链霉菌形态分化周期,可用于针对链霉菌形态分化的工程改造。

关键词：链霉菌形态分化气生菌丝羊毛硫肽 SapB

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不同供水管材生物膜抗生素抗性基因分布特征

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环境科学 2023年第3期44卷 1537-1541页

作者：刘晨旭白晓慧上海交通大学生命科学技术学院微生物代谢国家重点实验室上海200240

为了研究不同材质供水管道内壁生物膜中抗生素抗性基因分布特征和水平转移潜力,利用宏基因组测序对304、316 L不锈钢管和PPR、PE塑料管内壁生物膜进行了分析.结果表明,4种管材内壁生物膜中共检出17类146种抗生素抗性基因.多药类抗性基... 详细信息

为了研究不同材质供水管道内壁生物膜中抗生素抗性基因分布特征和水平转移潜力,利用宏基因组测序对304、316 L不锈钢管和PPR、PE塑料管内壁生物膜进行了分析.结果表明,4种管材内壁生物膜中共检出17类146种抗生素抗性基因.多药类抗性基因在不同管材生物膜中的丰度最高且差别较大,是不同管材生物膜抗生素抗性基因差异的主要原因.不同管材生物膜中可移动遗传元件的总丰度水平较高,但整体上和抗生素抗性基因共存的比例较低,其中整合酶基因表现出和抗生素抗性基因更加密切的关系,可能在抗生素抗性基因的水平转移上发挥重要作用.不同的抗性基因拥有不同种类的潜在宿主,水杆菌属(Aquabacterium)、慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium)等高丰度宿主是多药类抗性基因大量存在的基础.不同管材管壁生物膜中抗生素抗性的首要影响因素是细菌群落组成,其次是可移动遗传元件介导的基因水平转移;物种组成和可移动遗传元件共同塑造了抗性基因的分布特征.

关键词：供水管网不锈钢管塑料管生物膜抗生素抗性基因(ARGs)

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氯代烃氧化降解微生物研究进展及其污染场地修复应用潜力

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微生物学通报 2025年

作者：张蕾杨楷文张晓君上海交通大学生命科学技术学院微生物代谢全国重点实验室

氯代烃类污染物因其高毒性和难降解性，构成土壤与地下水环境修复中的重大挑战。目前，生物修复主要依赖于厌氧还原脱氯过程，但该途径常伴随毒性中间产物（如氯乙烯）的积累，且专性还原脱氯菌对环境条件要求苛刻，显著限制了修复效果... 详细信息

氯代烃类污染物因其高毒性和难降解性，构成土壤与地下水环境修复中的重大挑战。目前，生物修复主要依赖于厌氧还原脱氯过程，但该途径常伴随毒性中间产物（如氯乙烯）的积累，且专性还原脱氯菌对环境条件要求苛刻，显著限制了修复效果。为克服这些局限，近年来以微生物进行氧化代谢为基础的氯代烃降解策略受到广泛关注，特别是直接氧化降解可避免毒性中间产物积累、其菌株环境适应性强以及代谢效率高。本文分析了还原脱氯技术在环境修复中的应用瓶颈，重点综述了近年来关于微生物直接氧化降解氯代烃的研究进展，包括功能菌株、代谢途径及其在生物修复中的应用前景，提出了未来的生物修复路径。

关键词：氯代烃直接氧化降解微生物原位修复代谢机制污染场地

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来源于超嗜热古菌雅氏火球菌(Pyrococcus yayanosii)CH1耐热耐压脯肽酶的酶学性质研究

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微生物学报 2024年第5期64卷 1494-1505页

作者：张欢欢陈柔珂徐俊上海交通大学生命科学技术学院微生物代谢国家重点实验室上海200240 上海交通大学海洋学院上海200240

【目的】脯肽酶是一种能从二肽(Xaa-Pro)的C末端水解脯氨酸或羟脯氨酸残基的肽酶。对深海来源的雅氏火球菌(Pyrococcus yayanosii)CH1基因组中PYCH_07700基因编码的蛋白Pyprol的体外酶学性质进行研究,以期发现新型脯肽酶。【方法】在小... 详细信息

【目的】脯肽酶是一种能从二肽(Xaa-Pro)的C末端水解脯氨酸或羟脯氨酸残基的肽酶。对深海来源的雅氏火球菌(Pyrococcus yayanosii)CH1基因组中PYCH_07700基因编码的蛋白Pyprol的体外酶学性质进行研究,以期发现新型脯肽酶。【方法】在小宝岛热球菌(Thermococcus kodakarensis)TS559中异源表达Pyprol。使用二肽Met-Pro作为底物,检测重组蛋白的脯肽酶活性。【结果】Pyprol的最适温度为100℃,最适pH为6.0。Pyprol在与Co^(2+)结合时活性最高,最适的金属离子浓度为1.2 mmol/L。与***来源的脯肽酶Pfprol相比,Pyprol在更宽的pH范围具有活性,并且能够耐受更高浓度的金属离子。Pyprol是耐压蛋白,最适静水压为40 MPa。与常压条件下相比,40 MPa下,Pyprol在40、70和100℃均有更高的活性。【结论】来源于深海热液喷口的严格嗜压的超嗜热古菌*** CH1的新型脯肽酶Pyprol具有热稳定和耐压特性。

关键词：超嗜热古菌雅氏火球菌脯肽酶热稳定耐压

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负碳人工光合群落的设计、优化与应用

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合成生物学 2024年第5期5卷 1189-1210页

作者：郑皓天李朝风刘良叙王嘉伟李恒润倪俊上海交通大学生命科学技术学院微生物代谢国家重点实验室上海200240 上海交通大学张江高等研究院上海201203

CO_(2)生物转化技术的开发为解决能源转型和气候变化问题提供了可能。人工光合群落是由密切协作的光合自养微生物与异养微生物组成的新一代生物炼制平台,能够通过群落成员间的互利代谢分工,高效地利用光能将CO_(2)直接转化为生物质和多... 详细信息

CO_(2)生物转化技术的开发为解决能源转型和气候变化问题提供了可能。人工光合群落是由密切协作的光合自养微生物与异养微生物组成的新一代生物炼制平台,能够通过群落成员间的互利代谢分工,高效地利用光能将CO_(2)直接转化为生物质和多种化学品,是实现负碳生物制造的潜在途径之一,因其在适用性和鲁棒性方面的优势受到了广泛的关注。近年来,随着系统生物学研究和合成生物技术的快速发展,多种研究策略被用于人工光合群落的设计与优化,取得了长远的进展,促进了对光合群落生产的理解。本文综述了光合群落的互作机制、独到优势和系统生物学研究方法,着重介绍人工光合群落的底盘升级、固定化/区室化技术、加强内部多层次调控等设计与优化策略以及在不同领域的应用进展。在此基础上,探讨了进一步将人工光合群落规模化应用所面临的光合效率和中间碳水化合物限制以及外源生物污染等潜在挑战,对纳米半导体材料杂合、物种间精细互作关系调控、基于多组学数据的群落模型构建等未来的改造方向和研究策略进行了展望。

关键词：合成生物学光合群落负碳生物合成 CO_(2)利用系统生物学群体感应

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