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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。
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    基于壳聚糖的超声耦合水凝胶垫制备及方法学分析

    陈丹袁佳妮邓晓军丁雷...
    4586-4593页
    查看更多>>摘要：为探索制备基于壳聚糖的超声耦合水凝胶垫最佳工艺,探讨其在超声检查中的潜在应用价值,本研究以壳聚糖、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、N-异丙基丙烯酰胺为主要材料,使用 3 因素 3 水平的正交试验优化自由基聚合法,制备基于壳聚糖的超声耦合水凝胶垫,对水凝胶垫的拉伸强度和超声图像质量进行表征.以原料比、聚合温度、冻干时间这 3 个因素为考察对象,筛选最优处方.采用扫描电子显微镜、万能试验机、超声诊断仪对其结构和性能进行表征.结果显示通过正交试验筛选出的最优处方为壳聚糖、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、N-异丙基丙烯酰胺的比例为 2:0.55:17.27,聚合温度 25℃,冻干时间 48 h.在此条件下制备的超声耦合水凝胶垫外观透明、内部为多孔结构、黏附性良好、拉伸强度较高;第10天时溶胀度才出现缓慢下降,具有良好的溶胀性能;超声图像质量与医用超声耦合剂相比无明显差别.本研究分析了不同制备工艺对基于壳聚糖的超声耦合水凝胶垫的成胶影响,所制备的水凝胶垫外观透明,对人体温和无刺激,为超声检查提供了良好的透声材料.

    超声水凝胶垫自由基聚合法正交试验

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    化学诱导大肠杆菌Nissle 1917染色体进化及其应用

    刘玉梅张庆利邵丽军柳晓婧...
    4594-4604页
    查看更多>>摘要：大肠杆菌Nissle 1917(EcN)因生物相容性高、易基因改造等特点,常常被用于肿瘤细菌疗法.目前,大多数研究利用质粒载体构建EcN工程菌,存在基因表达不稳定、需要利用抗生素选择性压力来保持高拷贝数等问题.本研究以EcN中光敏剂5-氨基乙酰丙酸(5-aminolevulinic acid,5-ALA)的合成为例,利用噬菌体整合技术将 5-ALA 合成的关键基因 hemAM、hemL 单拷贝整合EcN基因组,然后利用化学诱导染色体进化(chemically inducible chromosomal evolution,CIChE)的方法提高hemAM、hemL拷贝数,进而促进5-ALA的稳定合成.通过体外细胞实验初步验证了EcN工程菌能将稳定合成的5-ALA递送至肿瘤细胞并抑制其生长,实验结果为EcN工程菌应用于肿瘤光动力治疗提供理论基础.

    大肠杆菌Nissle19175-氨基乙酰丙酸噬菌体整合化学诱导染色体进化

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    宿主ARF4和ARF5基因敲除小鼠的构建及其在寨卡病毒感染中的作用

    邓考李明圆张惠莹邓永强...
    4605-4615页
    查看更多>>摘要：本研究旨在构建宿主ADP-核糖基化因子 4(ADP-ribosylation factor 4,ARF4)和ADP-核糖基化因子 5(ADP-ribosylation factor 5,ARF5)基因敲除小鼠,明确ARF4 和ARF5 基因对寨卡病毒感染的作用.首先利用 CRISPR-Cas9 技术,获得 ARF4 和 ARF5 单基因敲除小鼠(ARF4KO 和ARF5KO),并通过杂交繁育获得双基因敲除小鼠(ARF4KO/ARF5KO),通过 PCR 法鉴定小鼠基因型,定量 RT-PCR 法检测目标基因的敲除效果.之后,用寨卡病毒感染基因敲除小鼠,采集第 2、4、6天小鼠血液和各组织样本,提取核酸后用RT-qPCR法检测病毒载量,用HE染色观察组织病理变化.结果显示,用ARF4 和ARF5 特异引物,分别在ARF4KO-/+、ARF5KO-/-以及ARF4KO-/+/ARF5KO-/-小鼠扩增到与目标基因大小一致的条带.RT-qPCR 检测结果显示,ARF4KO-/+小鼠各组织中 ARF4 mRNA水平显著降低,其敲除效率在37.8%-50.0%之间,ARF5表达水平无变化.ARF5KO-/-小鼠组织中 ARF5 mRNA 完全敲除,ARF4 无变化.ARF4KO-/+/ARF5KO-/-小鼠在肺、肾和睾丸中 ARF4 mRNA 水平显著降低,ARF5 完全敲除.最后,用寨卡病毒分别感染基因敲除小鼠和野生型小鼠.结果显示,与野生型小鼠相比,ARF4KO-/+小鼠在各时间点血清中病毒载量均显著下降,但ARF5KO-/-小鼠与 ARF4KO-/+/ARF5KO-/-小鼠无明显变化.同时,与野生型小鼠相比,ARF4KO-/+小鼠各组织病毒载量没有显著降低,但其大脑和睾丸的病理性改变减轻.本研究利用CRISPR-Cas9技术成功构建了ARF4 和 ARF5 基因敲除小鼠,并证实ARF4 是寨卡病毒感染必需的宿主蛋白,为后续深入研究ARF4 和ARF5 在寨卡病毒感染致病中的作用机制以及抗病毒药物研发奠定了基础.

    CRISPR-Cas9技术基因敲除小鼠ADP-核糖基化因子4ADP-核糖基化因子5

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    肌肉特异性合成启动子文库构建及其高活性启动子元件组成与活性的关联性分析

    王泽宁江明锋道杰日庆曲久...
    4616-4627页
    查看更多>>摘要：本研究旨在构建肌肉特异性合成启动子库,筛选出活性较高的肌肉特异性启动子,分析高活性启动子序列中启动子元件与其活性的关系,为人工合成启动子提供一定理论依据.选取 19 个源于肌肉特异性元件、保守元件、病毒调控序列的元件,随机连接构建肌肉特异性合成启动子库.构建荧光素酶质粒pCMV-Luc和pSPs-Luc,将以上质粒转染至成肌细胞系C2C12,通过荧光素酶活性检测评估合成启动子活性;利用另外 2 种非肌肉源细胞系HeLa和 3T3 验证高活性启动子的肌肉特异性,分析活性高、肌肉特异性好且测序比对正确的启动子序列,探索元件组成与启动子活性之间的关系.本研究成功构建肌肉特异性启动子库,筛选出有效合成启动子质粒 321 个,其中 SP-301启动子活性为CMV活性的5.63倍;活性较高的15个启动子具有肌肉特异性;分析高活性且测序正确的启动子,发现元件组成与启动子活性之间存在一定关系.肌肉特异性元件在启动子中占比偏高,但与启动子活性强弱相关性较小,是组织特异性的决定元件;病毒元件在强活性启动子中含量均不低于20%,可能是影响启动子活性的关键元件;保守元件含量与启动子活性之间具有显著的相关性,其含量与启动子活性成正比.本研究为合成组织特异性高效启动子提供了一定理论基础,为原位基因传递体系的构建和应用提供了新思路.

    合成启动子筛选相关性分析启动子元件

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    基于SSR标记分析15个凡纳滨对虾家系遗传多样性和遗传结构

    陈文淳彭凯黄敏伟赵吉臣...
    4628-4644页
    查看更多>>摘要：为明确凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)F1 代核心群体的遗传多样性和遗传结构,本研究利用 15 对多态性较高的微卫星引物对 15 个凡纳滨对虾全同胞家系进行简单重复序列(simple sequence repeat,SSR)分子标记和遗传多样性分析.结果显示,在选择的 15 个SSRs位点中,共检测出 112 个等位基因(number of alleles,Na),60.453 个有效等位基因(number of effective alleles,Ne),多态性信息含量(polymorphism information content,PIC)均值为 0.648.15 个F1 代核心选育家系的平均Ne为 1.925-2.626,平均观测杂合度(observed heterozygosity,Ho)为 0.425-0.783,平均期望杂合度(expected heterozygosity,He)为 0.403-0.572.聚类分析表明,15 个家系主要分为 3 个类群,遗传距离在 0.252-0.574 之间.各家系间遗传分化系数(fixation index,Fst)为 0.112-0.278,表明群体间存在较大的遗传分化.本研究证明 15 个凡纳滨对虾家系的遗传多样性适中,为后续耐受高水平豆粕饲料的凡纳滨对虾家系选育工作提供了遗传学证据.

    凡纳滨对虾分子标记核心育种群体遗传多样性遗传结构

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    鸡小肠类器官体外培养体系的优化

    李静王丽娅马丁允李森阳...
    4645-4659页
    查看更多>>摘要：为建立稳定的鸡小肠三维(three-dimensional,3D)类器官体外培养平台,本研究从18胚龄的 AA肉鸡小肠中收集隐窝细胞,在L-WRN条件培养基的基础上,通过调节烟酰胺、N-乙酰半胱氨酸、LY2157299、CHIR99021、Jagged-1、FGF 等细胞因子的配比,对鸡小肠类器官培养条件进行优化,成功筛选出适合鸡小肠类器官长期稳定生长的培养基.优化结果显示,添加了 1.5 µmol/L CHIR99021后,类器官的形成效率和类器官直径显著提高;添加0.5 µmol/L Jagged-1时,类器官出现少量芽样组织;添加50 ng/mL FGF-2后,类器官出芽率显著提高.鸡小肠器官培养基中添加1.5 µmol/L CHIR99021、0.5 µmol/L Jagged-1 和 50 ng/mL FGF-2 能够起到协同作用,提高类器官的形成效率及增殖分化速度,细胞干性的维持效果显著提高.采用 HE 染色、透射电镜、实时荧光定量逆转录聚合酶链反应(reverse transcription quantitative real-time polymerase chain reaction,RT-qPCR)、间接免疫荧光和免疫组化方法对鸡小肠类器官进行形态学、含有的细胞类型和体外培养特性进行研究.结果表明,体外培养的鸡小肠 3D 类器官与鸡肠道组织在形态学上保持一致,并含有各种分化的上皮细胞.综上所述,本研究成功建立了鸡小肠类器官培养平台,为后续鸡肠道生理、病理、宿主-病原体相互作用机制和药物研究提供了新方法.

    小肠隐窝肠干细胞鸡小肠类器官

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    乙醛脱氢酶1家族成员A2过表达对心肌细胞肥大生长及增殖的影响

    刘航刘琪琪李振华杨晓...
    4660-4669页
    查看更多>>摘要：维甲酸信号通路在调节脊椎动物发育、细胞分化和维持组织稳态平衡中发挥重要功能.作为催化视黄醛氧化成维甲酸的关键酶,乙醛脱氢酶 1 家族成员 A2(aldehyde dehydrogenase 1 family member A2,Aldh1a2)在调节心脏发育过程中具有重要功能,而其在心脏疾病中发挥的功能尚不明晰.本研究通过构建和包装用于过表达 Aldh1a2 的腺病毒(Ad-Aldh1a2),将其感染原代心肌细胞后分析Aldh1a2过表达对心肌细胞生物学功能的影响.结果显示心肌细胞感染Ad-Aldh1a2后能够成功实现Aldh1a2的过表达;与感染Ad-GFP的对照组相比,感染Ad-Aldh1a2的心肌细胞尺寸明显增加,胚胎期基因心房利钠肽(atrial natriuretic factor,ANF)、脑利钠肽(brain natriuretic peptide,BNP)和β-肌球蛋白重链(β-myosin heavy chain,β-MHC)表达水平上调;此外,5-乙炔基-2ʹ-脱氧尿苷(EdU)掺入实验结果显示,Aldh1a2 过表达使EdU掺入阳性信号的心肌细胞比例升高,检测增殖相关基因的表达发现细胞周期蛋白 D2(cycline D2,Ccnd2)和苯并咪唑出芽抑制解除同源物蛋白-1(budding uninhibited by benzimidazole 1,Bub1)的表达水平也明显升高.以上结果表明Aldh1a2 过表达可促进心肌细胞肥大生长和增殖.本研究为进一步了解Aldh1a2 在心脏疾病中的功能、发展心脏疾病的治疗策略提供了有益的基础.

    乙醛脱氢酶1家族成员A2腺病毒心肌肥厚心肌细胞增殖

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    AcidBasePred:基于深度学习的蛋白酸碱耐受性预测平台

    黄蓉张鹤渐吴敏门志月...
    4670-4681页
    查看更多>>摘要：酶的结构和活性受环境pH值的影响.了解酶对极端pH值的适应机制并进行区分,对于阐明酶的分子机制和工业应用具有重要意义.本研究利用ESM-2 蛋白质语言模型对最适pH值大于等于 9 和/或小于等于 5 的微生物的分泌蛋白进行编码,分别获得了 47 725 条和 66 079 条数据.在此基础上,本研究构建了一个基于氨基酸序列判别蛋白酸碱耐受性的深度学习模型.该模型准确率显著超过其他方法,在测试集上的整体准确率为 94.8%,精确率为 91.8%、召回率为 93.4%.同时搭建了一个web预测平台(https://enzymepred.biodesign.ac.cn),用户可以直接提交酶的蛋白质序列,预测其酸碱耐受性.本研究加速了酶在生物技术、制药和化工等多个领域的应用进程,为工业酶的快速筛选与优化提供了强有力的工具.

    酶蛋白质序列酸碱耐受性深度学习预测平台

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    导读

    前插1-前插6页
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