中文名 | 熱纖梭菌中膜上Ech氫酶復(fù)合體的功能與性質(zhì)研究 | 項(xiàng)目類別 | 青年科學(xué)基金項(xiàng)目 |
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項(xiàng)目負(fù)責(zé)人 | 王明鈺 | 依托單位 | 山東大學(xué) |
熱纖梭菌是一種可以利用纖維素,將其降解并生成氫氣的厭氧細(xì)菌。利用熱纖梭菌降解木質(zhì)纖維素生成的氫氣可以被人們利用作為一種重要的可再生能源。在熱纖梭菌中有多種鎳鐵氫酶和鐵鐵氫酶存在,其中六亞基的Ech型鎳鐵氫酶是一種重要的可以利用鐵硫氧還蛋白的氫酶,其生理功能未知。在本課題研究中,我們對熱纖梭菌的產(chǎn)氫過程和氫酶基因、蛋白、調(diào)控、功能等方面進(jìn)行了詳細(xì)研究。 通過我們的研究,我們發(fā)現(xiàn)了熱纖梭菌中葡萄糖是一種重要的纖維素酶抑制劑,其可以高強(qiáng)度的抑制幾乎所有纖維素酶的合成,在此基礎(chǔ)上,我們發(fā)現(xiàn)熱纖梭菌和熱解糖熱厭氧桿菌可以高效利用纖維素產(chǎn)生氫氣,其效率高于僅僅利用熱纖梭菌。對這兩種細(xì)菌之間的相互關(guān)系的研究表明熱解糖熱厭氧桿菌可以解除熱纖梭菌的碳阻遏效應(yīng)并促進(jìn)纖維素酶合成,但是同時(shí)由于熱解糖熱厭氧桿菌消耗了熱纖梭菌的營養(yǎng)物質(zhì)使得后者生物量嚴(yán)重受損,因此,兩者之間的關(guān)系是一種新型的寄生而非共生關(guān)系。我們進(jìn)一步對熱纖梭菌及熱解糖熱厭氧桿菌的氫酶轉(zhuǎn)錄結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究,發(fā)現(xiàn)兩個(gè)細(xì)菌中的氫酶分別由5和3個(gè)操縱子所編碼,其中Ech氫酶的編碼基因分別和一個(gè)Ras蛋白編碼基因和鎳鐵氫酶的成熟蛋白編碼基因共轉(zhuǎn)錄。通過氫酶表達(dá)水平對碳源響應(yīng)的研究,我們發(fā)現(xiàn),熱纖梭菌中的Ech氫酶被葡萄糖顯著抑制,而熱解糖熱厭氧桿菌的氫酶編碼基因基本不受碳源調(diào)控。在單獨(dú)培養(yǎng)和共同培養(yǎng)狀態(tài)下的氫酶轉(zhuǎn)錄水平對比中,我們發(fā)現(xiàn),熱解糖熱厭氧桿菌的氫酶編碼基因在共培養(yǎng)狀態(tài)下上調(diào),而熱纖梭菌的氫酶編碼基因轉(zhuǎn)錄水平不變。進(jìn)一步對熱纖梭菌和熱解糖熱厭氧桿菌的產(chǎn)氫動(dòng)力學(xué)研究表明,混合菌群中產(chǎn)氫能力的提高是由于熱解糖熱厭氧桿菌的加入提高了產(chǎn)氫的效率,并且提高了氫酶的轉(zhuǎn)錄水平。我們并對熱纖梭菌中Ech氫酶的三個(gè)亞基EchC、EchE和EchF進(jìn)行了異源表達(dá)、純化和性質(zhì)研究。 上述研究工作闡述了熱纖梭菌中氫酶的調(diào)控機(jī)制以及共培養(yǎng)狀態(tài)下產(chǎn)氫能力提高的原因,并對Ech氫酶的基因結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)錄結(jié)構(gòu)、基因表達(dá)調(diào)控和功能進(jìn)行了研究。該研究對進(jìn)一步提高利用木質(zhì)纖維素產(chǎn)氫能力提供了理論基礎(chǔ)。 2100433B
對熱纖梭菌進(jìn)行遺傳改造以提高其產(chǎn)氫性能是目前降解木質(zhì)纖維素進(jìn)行生物產(chǎn)氫研究的熱點(diǎn)之一。理解熱纖梭菌產(chǎn)氫的分子機(jī)制是對其進(jìn)行遺傳改造的關(guān)鍵。本課題擬研究熱纖梭菌中膜上Ech氫酶復(fù)合體的生化性質(zhì)與生理功能,以促進(jìn)對熱纖梭菌中Ech氫酶這一產(chǎn)氫機(jī)制重要環(huán)節(jié)的理解。首先,我們將純化Ech氫酶并研究其生化性質(zhì)和酶學(xué)性質(zhì),以確定其亞基構(gòu)成、比例和生理電子供體。其次,我們將在大腸桿菌中表達(dá)純化Ech氫酶的三個(gè)關(guān)鍵亞基,并對他們的生化性質(zhì)、酶學(xué)性質(zhì)和金屬核心進(jìn)行研究以了解各亞基結(jié)構(gòu)和生理底物。然后,我們將利用Ech氫酶關(guān)鍵亞基來重構(gòu)Ech氫酶內(nèi)電子傳遞鏈,以理解Ech氫酶內(nèi)的電子傳遞機(jī)制。最后,我們將敲除熱纖梭菌中的ech操縱子,并通過比較敲除株和出發(fā)株的產(chǎn)氫能力和膜上氫離子轉(zhuǎn)運(yùn)能力來研究Ech氫酶在產(chǎn)氫中的作用與氫離子通道活性。通過以上研究,我們將理解熱纖梭菌中Ech氫酶的生理功能和其對生物產(chǎn)氫的影響。
由一系列分子(復(fù)雜有機(jī)物、無機(jī)化合物)以及單質(zhì)相互結(jié)合組成的具有一定(生理、化學(xué))功能或明顯(物化)特性的集合體。 在生物學(xué)領(lǐng)域比較常見,如多酶體復(fù)合物、免疫復(fù)合物、受體復(fù)合物等
BOPP平膜也叫光膜,沒有熱封性能,主要用于印刷,制袋,做膠帶等,熱封膜是在表層共擠出共聚料,增加其熱封性能,用于和部分小食品的包裝。
BOPP是“Biaxially?Oriented?Polypropylene”的簡稱,即雙向拉伸聚丙烯薄膜。它的生產(chǎn)是將高分子聚丙烯的熔體首先通過狹長機(jī)頭制成片材或厚膜,然后在專用的拉伸機(jī)內(nèi),在一定的...
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通過化學(xué)物理相互作用將不同組分進(jìn)行復(fù)合可以形成各種各樣的復(fù)合體系。如果體系中的組分均為無機(jī)物或以無機(jī)物為主則相應(yīng)的復(fù)合體系稱為無機(jī)復(fù)合體系。通過對組成、結(jié)構(gòu)及形貌等進(jìn)行設(shè)計(jì)與調(diào)控,可以賦予無機(jī)復(fù)合體系獨(dú)特的性質(zhì)和功能。常見的無機(jī)復(fù)合體系主要包括主-客體復(fù)合物、配位聚合物以及各種納米復(fù)合體系等。這些無機(jī)復(fù)合體系的功能化對新材料及新能源的開發(fā)和利用具有重要意義。本文綜述了各種新型無機(jī)復(fù)合體系的最新研究進(jìn)展,總結(jié)了本課題組在無機(jī)復(fù)合體系及其功能化的設(shè)計(jì)與開發(fā)方面取得的最新結(jié)果,并對功能化的無機(jī)復(fù)合體系作為新型材料的應(yīng)用進(jìn)行了展望。
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目的觀察應(yīng)用耳屏軟骨-軟骨膜復(fù)合體行上鼓室外側(cè)壁重建和鼓室成形術(shù)治療上鼓室膽脂瘤的臨床療效。方法對43例(43耳)上鼓室膽脂瘤患者行上鼓室切開,徹底清除病變,43例均用耳屏軟骨-軟骨膜復(fù)合體重建上鼓室外側(cè)壁加鼓室成形術(shù),其中13例聽骨鏈結(jié)構(gòu)完整,30例取出病變的錘骨頭和砧骨,用人工聽骨(PORP)重建聽骨鏈。觀察上鼓室外側(cè)壁和鼓膜愈合及聽力改善情況。結(jié)果術(shù)后隨訪1~2.5年,43例均未發(fā)現(xiàn)囊袋狀內(nèi)陷或膽脂瘤復(fù)發(fā),1例術(shù)后出現(xiàn)鼓膜穿孔,其余病例鼓膜愈合良好;術(shù)后隨訪聽力資料完整的32例中,0.5、1、2、4kHz氣骨導(dǎo)差由術(shù)前平均27.8dB縮小到到16.4dB(P<0.01);1例術(shù)后出現(xiàn)聽力下降伴耳鳴,其余患者聽力穩(wěn)定,無眩暈等并發(fā)癥。結(jié)論耳屏軟骨-軟骨膜復(fù)合體應(yīng)用于上鼓室外側(cè)壁重建和鼓室成形術(shù)是較為理想的修復(fù)材料,有利于較好地恢復(fù)外耳道及鼓膜結(jié)構(gòu)和功能。
導(dǎo)讀:TERRAs在某種程度上潛在與衰老或衰老相關(guān)疾病有關(guān)。TERRAs能與多梳復(fù)合體互動(dòng),后者是著名的基因表達(dá)表觀遺傳調(diào)控因子,它們的這種合作促進(jìn)了端粒的異染色質(zhì)(heterochromatin)裝配。賽業(yè)小編為您推薦“TERRAs能與多梳復(fù)合體互動(dòng)促進(jìn)端粒的異染色質(zhì)裝配”,詳情如下:
在2008年,西班牙國家癌癥研究中心(CNIO)的Maria A. Blasco博士領(lǐng)導(dǎo)的端粒和端粒酶研究組是世上首個(gè)發(fā)現(xiàn)TERRAs的團(tuán)隊(duì)。這是一段非編碼端粒RNAs,屬于染色質(zhì)端粒的一部分。從那時(shí)起,該團(tuán)隊(duì)就致力于研究這些序列有什么作用。
最近他們在《Nature Communications》發(fā)表論文,正式回答了這一問題:TERRAs能與多梳復(fù)合體(polycomb complex,PRC)互動(dòng),后者是著名的基因表達(dá)表觀遺傳調(diào)控因子,它們的這種合作促進(jìn)了端粒的異染色質(zhì)(heterochromatin)裝配。
2016年,CNIO團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了這些RNAs的遺傳起源。在人類細(xì)胞中,大多數(shù)TERRAs轉(zhuǎn)錄自20號染色體長臂?!耙?yàn)樗鼈儗儆谛掳l(fā)現(xiàn)的端粒組成,所以有關(guān)它們在體內(nèi)的作用基本上還是盲點(diǎn),”Blasco說。
Blasco和同事構(gòu)建了首個(gè)敲除TERRA位點(diǎn)的細(xì)胞系,發(fā)現(xiàn)TERRA起保護(hù)和維穩(wěn)端粒作用?!耙?yàn)槎肆H旧|(zhì)富含異染色質(zhì)標(biāo)記,而且這些標(biāo)記影響端粒長度調(diào)節(jié),我們不禁發(fā)問,TERRA缺失造成的后果源于什么途徑?”
端粒染色質(zhì)的表觀遺傳調(diào)控
端粒是異染色質(zhì)或稱“沉默染色質(zhì)”的一部分。過去,Blasco課題組已經(jīng)證明,端粒富含組蛋白三甲基化(trimethylation)標(biāo)記(一種異染色質(zhì)的標(biāo)志)。研究還表明,這些標(biāo)記是端粒長度和端粒重組的重要負(fù)調(diào)控因子。
為了確認(rèn)TERRAs與端粒染色質(zhì)的可能關(guān)系,作者篩查了CRISPR-Cas9系統(tǒng)缺失TERRA后的細(xì)胞端粒異染色質(zhì)標(biāo)志,發(fā)現(xiàn)這種細(xì)胞端粒上的H3K27 三甲基化(H3K27me3)明顯減少,已知H3K27 三甲基化由多梳復(fù)合體催化生成,多梳復(fù)合體是掌管基因沉默的主要調(diào)節(jié)因子。
隨后,他們又證明TERRAs與多梳復(fù)合體組成部分存在互作,它們之間的互作是端粒異染色質(zhì)建立的基礎(chǔ)。
“多梳對某些基因的沉默和大型DNA結(jié)構(gòu)的正確壓縮都非常重要。不過,還沒有研究證明它的功能與端粒的表觀遺傳狀態(tài)有關(guān),”合著者Juan José Montero解釋道?!拔覀儼l(fā)現(xiàn),多梳通過與TERRAs相互作用,建立了它對端粒染色質(zhì)的重要影響作用。”
TERRAs與多梳的關(guān)系非常有趣,一方面,在維持干細(xì)胞身份、細(xì)胞分化和癌癥等過程中我們都能看到多梳的身影,另一方面,癌癥和衰老與端粒密不可分。
“這一新機(jī)理的發(fā)現(xiàn)對了解端粒生物學(xué)十分重要,盡管,說TERRAs在某種程度上與衰老或衰老相關(guān)疾病有關(guān)還為時(shí)尚早,我們計(jì)劃在缺失TERRAs的小鼠模型中觀察它們對正常發(fā)育和各種病理功能的影響?!?/p>
原文檢索:TERRA recruitment of polycomb to telomeres is essential for histone trymethylation marks at telomeric heterochromatin
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糖基轉(zhuǎn)移酶類下的一個(gè)組群,即專司催化磷酸解作用的一類酶總稱。廣泛分布于動(dòng)物(肝、肌)、植物、微生物中,包括糖原磷酸化酶(glycogenphosphorylase,EC2.4.1.1,分子量3.7×105)、麥芽糖磷酸化酶(EC2.4.1.8.)、1,3-β-D-低聚葡聚糖磷酸化酶(EC2.4.1.30.)、海帶二糖磷酸化酶(1aminaribiose phosphorylase EC 2.4.1.31.)、纖維糊精磷酸化酶(EC2.4.1.49.)、1,3-β-D-葡聚糖磷酸化酶(EC2.4.1.97.)、嘧啶核苷磷酸化酶(EC2.4.2.2.)、尿苷磷酸化酶(EC2.4.2.3.)、胸腺嘧啶磷酸化酶(EC2.4.2.4.)、鳥苷磷酸化酶(EC2.4.2.15.)等。例如最有代表性的磷酸化酶是糖原磷酸化酶,糖原在體內(nèi)降解過程中,該酶是催化糖原還原性末端葡萄糖殘基的d-1,4-糖苷鍵斷裂,反應(yīng),生成1-磷酸葡萄糖和少了一個(gè)葡萄糖基的糖原分子(見圖)。這類酶多數(shù)是作為生化試劑應(yīng)用于研究。
纖維素酶是將纖維素降解成葡萄糖的一組酶的總稱。纖維素酶具有廣闊的應(yīng)用前景,它不僅可用于能源,而且可用于醫(yī)藥、紡織、日用化工、造紙、食品發(fā)酵、工業(yè)洗滌、煙草、石油開采、廢水處理及飼料等各個(gè)領(lǐng)域。因此,世界上許多國家對纖維素酶的性質(zhì)及應(yīng)用正進(jìn)行深入、廣泛的研究。
為了更好地研究和開發(fā)纖維素酶的工業(yè)應(yīng)用潛力,迫切需要開發(fā)出一種快速、高效的純化方法,以改善酶制劑的質(zhì)量。目前,大多采用硫酸銨分級沉淀法來代替純化纖維素酶的分離工藝,不過該過程的工藝復(fù)雜,會產(chǎn)生二次污染,且選擇性差。
超濾膜分離技術(shù)具有設(shè)備簡單、操作方便、分離效率高和能耗少等優(yōu)點(diǎn),可以簡化酶的純化程序,縮短純化時(shí)間,降低純化成本。纖維素酶兩級超濾分離純化的過程,為纖維素酶的分離純化提供了一種快速、有效的方法。經(jīng)過兩步超濾分離,粗酶液中纖維素酶各組分的酶活普遍下降,但是他們的比活力都有明顯提高,說明采用兩步超濾能達(dá)到部分分離純化纖維素酶的目的。
兩步超濾后,所得纖維素酶各組分酶活力回收率各不相同,外切葡聚糖酶的回收率最高為81.8%,內(nèi)切葡聚糖酶的回收率為75.9%。該分離過程中,盡管酶組分的回收率不是很高,但是基本上達(dá)到沉淀分離過程的水平,而純化倍數(shù)接近凝膠層析分離過程。同時(shí),該過程工藝簡單,易于操作,無二次污染。所以,該兩級超濾膜法是一種快速、有效的分離純化纖維素酶的理想方法。
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