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生物工程学报
生物工程学报

杨胜利

月刊

1000-3061

cjb@im.ac.cn

010-64807509

100101

北京朝阳区北辰西路1号院3号中国科学院微生物研究所B401

生物工程学报/Journal Chinese Journal of BiotechnologyCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>《生物工程学报》是国内外公开发行的全国性学术期刊, 由中国科学院微生物研究所和中国微生物学会共同主办。主要报道生物工程研究的新发展、新成果、新技术。刊登的内容包括：基因工程、细胞工程、酶工程、生化工程、组织工程、生物信息、生物制药、生物芯片等。栏目设有：综述、研究报告、研究简报、技术与方法等。《生物工程学报》创刊于1985年。20多年来，本刊始终以推动生命技术发展和促进国家经济建设为宗旨，及时报道我国生物工程方面的重要研究成果, 有力地促进了国内在这一领域的学术交流，为科研教学和经济建设发挥了积极的作用。本刊已被美国<CA>,<BA>，<MEDLINE>,及<俄罗斯文摘>、中国生物学文摘、中国科学引文数据库、万方数据库、中国科技期刊光盘版等检索系统收录，是中国自然科学核心期刊。
正式出版
收录年代

    基于转录组的肝豆状核变性调控网络的构建和分析

    杨晓曦何松李潇瑾周冬虎...
    3844-3858页
    查看更多>>摘要：本研究旨在利用生物信息学方法构建经铜诱导的ATP7B基因敲除HepG2细胞系的转录调控网络.探讨关键转录因子在肝豆状核变性发生、发展中的潜在作用机制.收集公共基因表达数据库(gene expression omnibus,GEO)中包含野生型、ATP7B基因敲除型、铜诱导的野生型和铜诱导的ATP7B基因敲除型HepG2细胞系数据.筛选由铜诱导产生的差异表达基因(differentially expressed genes,DEGs)后进行基因本体论(gene ontology,GO)、京都基因和基因组百科全书(Kyoto encyclopedia of genes and genomes,KEGG)富集分析.基于蛋白相互作用网络,识别疾病关键基因和功能模块,并对关键功能模块中的基因进行富集分析.最后,构建转录调控网络,筛选核心转录因子.共筛选出1 034个差异表达基因,其中上调525个,下调509个.上、下调关键功能模块分别包括了 3 785个和3 931个基因.关键功能模块中的基因主要定位于细胞-基质连接、染色体、剪接复合体、核糖体等区域,共同参与了 mRNA加工、组蛋白修饰、RNA剪切、DNA代谢调节、蛋白磷酸化等生物学过程,且与转录共调控活性、DNA转录因子结合、泛素样蛋白连接酶结合等分子功能相关.KEGG分析表明功能模块中的基因显著富集的通路包括乙型肝炎、有丝分裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK)信号通路、细胞衰老和凋亡、神经营养信号通路和神经变性途径等.肝豆状核变性转录调控网络包括11个差异表达转录因子和96个差异表达基因,其中U2AF1、NFRKB、FUS、MAX、SRSF1、CEBPA和RXRA为核心差异表达转录因子.该研究为肝豆状核变性转录调控相关分子的生物学功能研究提供了重要的参考依据.

    肝豆状核变性ATP7B基因敲除差异表达基因转录调控网络差异表达转录因子

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    基于转录组分析弱光胁迫对葡萄幼苗的影响

    陈天池徐涛李学孚沈乐意...
    3859-3877页
    查看更多>>摘要：葡萄在生长过程中,常常暴露在光照不足的环境条件下,弱光严重影响葡萄的正常生长发育.为了探究弱光胁迫对葡萄生理生化的影响,本研究以'鄞红'葡萄幼苗为试验对象,对其在不同弱光强度胁迫下(CK、Tl、T2、T3和T4,胁迫强度逐渐增大)各种生理指标变化及部分处理组的转录组进行分析.结果表明,低强度弱光胁迫对葡萄光合作用以及生理生化的影响并不显著;随着胁迫强度的增大,葡萄叶片表皮层、栅栏组织、海绵组织变薄,海绵组织和栅栏组织细胞间隙变大,过氧化氢酶活性、过氧化物酶活性和超氧化物歧化酶活性逐渐下降,同时可溶性蛋白含量下降,游离脯氨酸含量上升.在遮光率为80％的胁迫下,葡萄光合作用以及其他生理生化各指标均发生显著变化.RNA-seq数据显示CK和T2、CK和T4、T2和T4的差异表达基因分别为13913、13 293和14 943个,大部分差异代谢通路均与植物的抗逆响应密切相关;多个抗逆信号通路的基因表达发生变化,包括JA/MYC2途径、MAPK信号途径.此外多酚氧化酶、硫氧还蛋白等多个抗氧化相关基因以及光敏色素相关基因的表达也发生变化,以上结果表明,在弱光胁迫下,'鄞红'葡萄可能通过调整活性氧清除剂的表达水平,以维持体内活性氧的平衡状态,同时通过调整光合色素和光反应结构蛋白的表达水平,以维持体内光合作用的平衡与正常运作.本研究将为葡萄耐弱光生理响应机制的探究、抗弱光葡萄品种的选育及设施栽培条件的优化提供理论与技术支持.

    葡萄弱光胁迫转录组MYC2

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    大鼠急性低氧模型尿液蛋白质组的变化

    鲍艺今成祥朱玲玲范明...
    3878-3887页
    查看更多>>摘要：本研究旨在探究急性低氧对大鼠尿液蛋白质组造成的影响.在该项研究中,大鼠被放置于模拟海拔5 000 m高原环境的低氧舱内24 h.在低氧后0、12、24 h收集尿液样本,并使用液相色谱-串联质谱技术(LC-MS/MS)对尿蛋白进行分析.与低氧0 h相比,低氧12 h组共鉴定到144个差异蛋白,低氧24 h组共鉴定到129个差异蛋白.功能分析显示,差异蛋白参与了一系列与低氧应激有关的生物学通路,如抗氧化应激、糖酵解、补体和凝血级联反应等.研究结果表明,尿液蛋白质组可以反映急性低氧刺激后的显著变化.这些发现可能提供了 一种判断机体缺氧状态的方法,有助于辅助检测缺氧状态.

    蛋白质组学尿液低氧动物模型

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    定量蛋白质组学研究揭示知母可缓解2型糖尿病模型大鼠肝脏代谢异常

    门丽影张涛武舒佳马百平...
    3888-3900页
    查看更多>>摘要：2型糖尿病(type 2 diabetes mellitus,T2DM)是一种在全球范围内广泛存在的代谢性疾病,不及时治疗可能会引发众多危及生命的并发症.肝脏代谢在糖尿病发生发展的过程中扮演着至关重要的角色.目前已有报道中药知母用于缓解胰岛素抵抗及糖尿病,但其能否缓解糖尿病中肝脏代谢的异常仍有待深入研究.因此,提取了高脂饮食和化学药物链脲佐菌素(streptozotocin,STZ)诱导的2型糖尿病大鼠模型、知母提取物处理的2型糖尿病大鼠模型、高脂饮食大鼠模型以及正常饮食大鼠对照组的肝脏蛋白,通过基于质谱的定量蛋白质组学串联质量标签(tandem mass tag,TMT)标记技术获得定量蛋白质组数据.利用生物信息学软件对各组数据进行层次聚类分析及主成分分析,并以P＜0.05,差异倍数(fold change)＞1.5作为阈值标准进行火山图分析,发现知母提取物治疗组相较未治疗组与正常对照组更接近,表明肝脏组织定量蛋白质组数据能够反映知母提取物对2型糖尿病大鼠模型的治疗效果.筛选获得了表达水平与知母提取物治疗密切相关的关键蛋白簇.利用在线网站分析蛋白簇的GO功能与KEGG通路,发现知母缓解2型糖尿病模型大鼠肝脏脂肪酸代谢异常可能与关键蛋白Ndufa6和Prkar2b的表达水平回调有关.

    2型糖尿病肝脏知母定量蛋白质组学脂肪酸代谢

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    定量蛋白质组学揭示酵母去泛素化酶Ubp14生物学功能

    李招娣兰秋艳李衍常徐聪...
    3901-3913页
    查看更多>>摘要：泛素化是一种动态可逆的蛋白质翻译后修饰,泛素分子在泛素激活酶、泛素结合酶和泛素连接酶的级联酶促反应催化下共价连接到底物蛋白上.去泛素化酶将泛素分子从底物上移除,动态可逆地调控泛素化修饰,在成熟泛素的生成、泛素链的移除与修剪、游离泛素链的回收等过程中发挥着关键的调控作用.本文的研究对象是酵母中泛素特异性蛋白酶(ubiquitin specific protease,USP)家族成员Ubp 14,负责回收细胞内游离的泛素链.本研究定量比较了酵母细胞中Ubp14缺失对全蛋白质组的影响,进而找出其潜在的调控通路和分子功能.首先,通过同源重组技术构建了 ubp14Δ菌株,发现其生长速度低于野生型酵母.利用稳定同位素氨基酸代谢标记技术结合深度覆盖的蛋白质组学分析技术,系统比较了 ubp14Δ菌株相对于野生型菌株的差异蛋白,共计鉴定3 685个蛋白,通过统计学分析筛选得到109个差异蛋白.基因本体论分析发现,Ubp14缺失引起的差异蛋白主要参与了包括氨基酸代谢、氧化还原和热应激等生物学过程.本研究为深入探究去泛素化酶Ubp14的生物学功能,进而深刻理解游离泛素的稳态平衡与生物学过程调控提供了高可信的蛋白质组学数据信息.

    去泛素化酶Ubp14稳定同位素氨基酸代谢标记技术泛素

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    甲氨蝶呤对大鼠尿液蛋白质组的影响

    董新文胡名玥孟文书高友鹤...
    3914-3924页
    查看更多>>摘要：甲氨蝶呤是常见的免疫抑制剂,曾被大剂量用于治疗癌症,近年来其被小剂量用于治疗类风湿性关节炎.文中尝试研究甲氨蝶吟对大鼠尿蛋白质组的影响.大鼠口服甲氨蝶吟构造用药模型,再收集大鼠10 h内的尿液,并且采用液相色谱串联质谱(liquid chromatography tandem mass spectrometry,LC-MS/MS)分析大鼠的尿蛋白.总共鉴定到31个差异蛋白,其中7个蛋白与甲氨蝶吟药物作用和类风湿性关节炎症状有关.部分大鼠的生物学过程反映了甲氨蝶呤对机体谷胱甘肽代谢以及对JAK/STAT信号通路的影响.结果显示,尿蛋白具有反映甲氨蝶呤对大鼠机体影响的能力.对单个大鼠个体差异蛋白的分析体现出不同个体对该药物的反应有较大差异.

    甲氨蝶呤尿液蛋白组学类风湿性关节炎

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    蛋白质组学技术对不同性别中国美利奴细毛羊(军垦型)皮肤差异蛋白的筛选

    张译元郭延华唐红王新华...
    3925-3939页
    查看更多>>摘要：旨在了解性别因素对绵羊毛性状的影响.以周岁雄性和雌性中国美利奴羊(军垦型)为研究对象,利用液相色谱-串联质谱联用技术和数据非依赖性采集策略的定量蛋白质组学技术筛选皮肤组织差异表达蛋白,并对筛选获得的差异蛋白进行基因本体(gene ontology,GO)功能注释、京都基因与基因组百科全书(Kyoto encyclopedia of genes and genomes,KEGG)代谢通路和蛋白互作分析.结果显示,共计筛选获得差异表达蛋白674种,其中,280种蛋白表达上调,394种蛋白表达下调;通过进一步分析发现,与皮肤毛囊发育及羊毛表型相关的差异蛋白有43种,上调差异蛋白30种,下调差异蛋白13种.GO注释结果显示,在分子功能方面,差异蛋白在氧结合、硫酸软骨素结合、亚铁血红素结合、谷胱甘肽过氧化物酶活性和转运活性等37个过程显著富集;在生物过程方面,差异蛋白在细胞氧化解毒作用、肌肉收缩调节、Notch信号通路、钙离子跨膜转运和谷胱甘肽新陈代谢等120个过程显著富集;在细胞组分方面,主要富集在肥大细胞颗粒、细胞核、肌质网状组织和内质网等31个过程.KEGG通路结果表明,这些差异蛋白涉及16条信号通路,其中,MAPK、P53信号通路和羊毛生长发育密切相关.蛋白质网络互作结果显示,COL1A1蛋白与MMP2、SPARC、THBS1等差异表达蛋白联系较为紧密,其可能在羊毛生长发育过程中发挥着关键作用.本研究为揭示不同性别绵羊毛性状的分子机制积累了基础数据.

    性别中国美利奴细毛羊(军垦型)皮肤蛋白质组

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    13C标记代谢流分析中天然稳定性同位素修正矩阵构建方法及应用

    郑世媛江俊峰夏建业
    3940-3955页
    查看更多>>摘要：稳定性同位素13C标记实验是分析细胞代谢流的一种重要手段,主要通过质谱检测胞内代谢物中13C标记的同位素分布,并作为胞内代谢流计算时的约束条件,进而通过代谢流分析算法得到相应代谢网络中的通量分布.然而在自然界中,并非只有C元素存在天然稳定性同位素13C,其他元素如O元素也有其天然稳定性同位素17O、18O等,这使得质谱方法所测得的同位素分布中会夹杂除13C标记之外的其他元素的同位素信息,特别是分子中含有较多其他元素的分子,这将导致很大的实验误差,因此需要在进行代谢流计算前进行质谱数据的矫正.本研究提出了一种基于Python语言的天然同位素修正矩阵的构建方法,用于修正同位素分布测量值中由于天然同位素分布引起的测定误差.文中提出的基本修正矩阵幂方法用于构建各元素修正矩阵,结构简单、易于编码实现,可直接应用于13C代谢流分析软件数据前处理.将该修正方法应用于13C标记的黑曲霉(Aspergillus niger)胞内代谢流分析,结果表明本研究提出的方法准确有效,为准确获取微生物胞内代谢流分析提供了可靠的数据修正方法.

    代谢流分析天然同位素修正矩阵质谱分析Python

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    高茶氨酸茶树新品系'福黄2号'黄化变异机理

    林馨颖邵淑贤王鹏杰杨如兴...
    3956-3972页
    查看更多>>摘要：为了探讨茶树黄化变异和高茶氨酸形成机理,文中选用'福云6号'和高茶氨酸茶树新品系'福黄2号'为试验材料,利用超微电镜、广泛靶向代谢组学、靶向代谢组学和转录组学联合分析了茶树黄化变异的相关色素、代谢组及转录组数据.结果表明,通过靶向测定主要生化成分,共鉴定到5种儿茶素、可可碱和咖啡碱,以及20种游离氨基酸,包括茶氨酸、谷氨酰胺、精氨酸和谷氨酸等,其中,'福黄2号'的氨基酸含量显著高于'福云6号',茶氨酸含量高达57.37 mg/g.叶片的超微结构显示,'福黄2号'叶绿体细胞结构模糊,基粒片层大部分排列散乱、间隙大,类囊体呈丝状.色素测定显示,叶绿素a和叶绿素b、类胡萝卜素、类黄酮等色素含量显著下降,叶绿素酶(chlorophyllase,CLH)、9-顺式-环氧类胡萝卜素双加氧酶(9-cis-epoxycarotenoid dioxygenase,NCED)、类黄酮 3β-羟化酶(flavonoid 3β-hydroxylase,F3H)和类黄酮 3',5'-羟化酶(flavonoid 3',5'-hydroxylase,F3'5'H)等相关关键调控基因发生显著变化.与'福云6号'相比,'福黄2号'中共鉴定出 138个差异代谢物(significantly changed metabolites,SCMs)和658个差异表达基因(differentially expressed genes,DEGs),KEGG 富集分析表明,SCMs 和 DEGs 显著富集到与氨基酸生物合成、谷胱甘肽代谢以及三羧酸循环等途径.'福黄2号'黄化表型可能是光合作用蛋白、叶绿素代谢基因和叶绿素含量的缺乏所致.高茶氨酸的积累可能由于黄化叶中低氮消耗,以及碳骨架的缺乏,氨基和氮资源被更有效地储存,使得氨基酸合成通路中的代谢物及相关基因表达上调,茶氨酸成为黄化叶中显著积累的含氮化合物.

    茶树福黄2号黄化代谢组学转录组学组学技术

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    《生物工程学报》

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