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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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    转运蛋白提高凝结芽孢杆菌酸耐受性

    李静王玉于波王丽敏...
    3394-3405页
    查看更多>>摘要：光学纯乳酸作为可降解生物材料——聚乳酸(polylactic acid,PLA)的前体物质,正在受到广泛关注.乳酸发酵过程中酸性产物的积累会影响菌株的生长,提高菌株酸耐受性具有重要意义.本研究以乳酸生产菌株凝结芽孢杆菌(Bacillus coagulans)DSM1 为出发菌株,通过对凝结芽孢杆菌DSM1 及其乳酸脱氢酶双敲除菌株(ΔldhL1ΔldhL2)进行比较转录分析,筛选酸耐受相关的转运蛋白基因.对关键基因RS16330、RS06895、RS16325、RS10595、RS00500、RS07275、RS10635及RS01930进行实时定量PCR分析,发现基因RS06895、RS10595、RS00500和RS10635在发酵 12 h和 24 h转录水平显著增强.过表达RS10595基因的菌株,在中性(pH 6.0)条件下生长状况和发酵性能均受到抑制,但在酸性条件下(pH 4.6),其乳酸生成相比对照组显著提高.上述结果表明,RS10595基因与菌株 DSM1 的酸耐受性密切相关.本研究有助于进一步探究凝结芽孢杆菌酸耐受的机制,也为构建耐酸菌株提供了基础.

    凝结芽孢杆菌DSM1乳酸转运蛋白比较转录基因表达

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    多酶级联反应合成能够促进肠道益生菌生长的纤维寡糖

    郑棚王雷胡美荣魏华...
    3406-3420页
    查看更多>>摘要：聚合度 2‒6 的可溶性纤维寡糖是一种具有多种生物功能的低聚糖,它能够促进双歧杆菌(Bifidobacteria)、副干酪乳杆菌(Lactobacillus paracei)等肠道益生菌的增殖,因此对人体肠道微生态具有调节作用.本研究通过在大肠杆菌中表达纤维寡糖磷酸化酶(cellodextrin phosphorylase,CDP),构建Cc 01 菌株,并与之前构建的COS 01 菌株联合使用,建立了基于COS 01、Cc 01 的三酶级联反应催化底物葡萄糖和蔗糖合成纤维寡糖反应体系.经过优化后,最终可溶性纤维寡糖的产量达到97 g/L,纯度约为 97%,其中含有纤维二糖(16.8 wt%)、纤维三糖(49.8 wt%)、纤维四糖(16.4 wt%)、纤维五糖(11.5 wt%)和纤维六糖(5.5 wt%).在纤维寡糖对益生菌株生长促进作用的测试中,以菊粉、低聚木糖、低聚果糖为基准,干酪乳杆菌(WSH 004)、副干酪乳杆菌(WSH 005)以及嗜酸乳杆菌(WSH 006)利用纤维寡糖(聚合度2‒6)为碳源进行生长后,益生菌的生物量(OD600)相比对照增加约 2 倍.该研究证明了三酶级联反应能够高效合成纤维寡糖,并表明聚合度 2‒6 的纤维寡糖是一类具有促进肠道微生物增殖的功能性碳水化合物.

    纤维寡糖全细胞催化磷酸化酶功能性碳水化合物肠道益生菌

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    普鲁兰酶在需钠弧菌中的分泌表达与发酵优化

    张玉华段绪果
    3421-3435页
    查看更多>>摘要：普鲁兰酶是一种淀粉脱支酶,因其分子量较大,胞外分泌表达难度较高.需钠弧菌(Vibrio natriegens)是一种新型的蛋白表达宿主,拥有高效的蛋白合成效率.本研究使用基因组整合T7 RNA聚合酶表达框的V.natriegens VnDX为宿主,构建了产全长普鲁兰酶PulA及其截短突变体 PulN2 的重组需钠弧菌,分析了信号肽、发酵温度、诱导剂浓度、甘氨酸浓度及发酵时间等条件对产酶的影响,并且对比了 2 种普鲁兰酶在V.natriegens VnDX与大肠杆菌(Escherichia coli)BL21(DE3)中的胞外产酶能力.研究结果显示,普鲁兰酶PulA和PulN2 在V.natriegens VnDX中的胞外酶活为 61.6 U/mL和 64.3 U/mL,分别为E.coli BL21(DE3)最大酶活力的 110%和 62%.上述结果表明V.natriegens VnDX可以分泌表达大分子量的全长普鲁兰酶PulA,本研究可为其他大分子量蛋白在V.natriegens VnDX中的分泌表达提供参考和借鉴.

    需钠弧菌普鲁兰酶分泌表达发酵条件优化

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    白腐真菌对酸性橙7的脱色降解

    游梦思赵振陈敏耿艺帆...
    3436-3450页
    查看更多>>摘要：偶氮染料广泛应用于纺织、造纸和包装等行业,因其具有三致性、结构稳定且难降解,已成为染料废水处理的研究热点之一.本研究以白腐真菌作为脱色菌株,考察了不同白腐真菌对偶氮类染料酸性橙 7(acid orange 7,AO7)的脱色降解,探讨了AO7 染料的浓度、pH、温度以及脱色时间对染料脱色率的影响,同时应用紫外-可见光谱吸收法、红外光谱吸收法、高效液相色谱法和气相色谱-质谱法对AO7 的降解产物进行分析,并对其产物进行植物毒性实验,以推断AO7 可能的降解途径及其降解产物的毒性.结果表明:在pH 4.5、28℃条件下,刺芹侧耳(Pleurotus eryngii)和杂色云芝(Trametes versicolor)的混合菌丝脱色降解 100 mg/L AO7,24 h脱色率可达 93.46%.推测 AO7 可能的生物降解途径:AO7 偶氮键断裂生成对氨基苯磺酸和 1-氨基-2-萘酚;接着对氨基苯磺酸脱去磺酸基,生成对苯二酚;同时 1-氨基-2-萘酚开环生成邻苯二甲酸和对羟基苯甲醛,之后进一步降解生成苯甲酸;最后对苯二酚和苯甲酸继续氧化成其他小分子中间体、H2O和CO2.植物毒性实验表明,P.eryngii和T.versicolor混合菌丝对AO7 脱毒效果较好.以上研究为探究白腐真菌在工业废水中降解偶氮类染料的应用奠定基础.

    白腐真菌酸性橙7生物降解路径植物毒性

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    异柠檬酸脱氢酶基因调控对拉格酵母抗自溶性能的影响

    叶可嘉吴豪博刘春凤钮成拓...
    3451-3463页
    查看更多>>摘要：啤酒酵母的自溶会影响啤酒的风味和品质,对酵母自溶的调控是工业啤酒生产的迫切需求.前期在啤酒酵母自溶的研究中发现柠檬酸循环相关基因对酵母自溶有较大影响.为探究柠檬酸循环中异柠檬酸脱氢酶基因调控对自溶的影响,在典型拉格啤酒酵母(Saccharomyces pastorianus H.)Pilsner中对IDP1和IDP2基因进行了破坏和过表达.结果发现IDP1基因的破坏能提高酵母的抗自溶能力,自溶 96 h抗自溶指数为 8.40,比原始菌提高了 1.5 倍.IDP1基因的破坏提高还原型辅酶Ⅱ(nicotinamide adenine dinucleotide phosphate,NADPH)的供应,NADPH/NADP+的比值为1.94,发酵结束时胞内ATP水平比原始菌提高 1.8 倍,活性氧(reactive oxygen species,ROS)相比原始菌减少 10%.IDP2基因的缺失造成酵母快速自溶和NADPH供应的减少,自溶 96 h抗自溶指数为 4.03,NADPH/NADP+的比值为 0.89.发酵结束时胞内 ATP水平相比原始菌减少 8%,ROS是原始菌的 1.3 倍.本研究进一步阐释了柠檬酸循环相关基因对酵母自溶的调控机理,为选育自溶性能可控的优良酵母提供了理论基础.

    拉格酵母抗自溶性能柠檬酸循环NADPH

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    线粒体自噬基因对酿酒酵母抗氧化性能的影响

    程万琪侯骞尧刘春凤钮成拓...
    3464-3480页
    查看更多>>摘要：线粒体自噬是指细胞通过自噬的机制选择性地清除线粒体的过程,对维持细胞内稳态具有重要作用.为探究线粒体自噬基因对酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)细胞抗氧化性能的影响,本研究分别构建了线粒体自噬相关基因ATG8、ATG11、ATG32的缺失和过表达菌株,发现在过氧化氢(H2O2)胁迫 6 h后,过表达ATG8、ATG11基因显著降低了细胞内活性氧(reactive oxygen species,ROS)含量,分别仅为初始状态的 61.23%和 46.35%,并显著提高了菌株线粒体膜电位(mitochondrial membrane potential,MMP)和腺嘌呤核苷三磷酸(adenosine-triphosphate,ATP)含量,有助于提高菌株的抗氧化性能.另一方面,基因ATG8、ATG11、ATG32的缺失会导致线粒体损伤及细胞活力显著下降,同时造成胞内ROS失衡,H2O2 胁迫6 h后,其胞内ROS含量显著升高至初始状态的174.27%、128.68%和 200.92%.结果表明,ATG8、ATG11和ATG32可能是调控酵母抗氧化能力的潜在靶点.本研究为进一步研究通过调节线粒体自噬提高酵母抗氧化活性提供了新的线索.

    线粒体自噬ATG基因氧化应激抗氧化性能

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    基于半理性设计提高疏棉状嗜热丝孢菌脂肪酶催化特异性

    马亚迪尤翠萍张国强李江华...
    3481-3493页
    查看更多>>摘要：甘油二酯(diacylglycerol,DAG)是油脂代谢的中间产物,在人体中具有重要的生理功能,主要通过脂肪酶水解油脂制备.但对 1,2-甘油二酯(1,2-diacylglycerol,1,2-DAG)、1,3-甘油二酯(1,3-diacylglycerol,1,3-DAG)的检测分离方法及脂肪酶的催化特异性的研究较少,限制了其广泛应用.基于以上问题,本研究首先通过超临界流体色谱与蒸发光散射检测器联用,优化检测分析参数,建立了 1,2-DAG(0.025‒0.200 g/L)和 1,3-DAG(0.025‒0.150 g/L)的高效定量检测方法.进一步基于疏棉状嗜热丝孢菌脂肪酶(Thermomyces lanuginosus lipase,TLL)与三油酸甘油酯的分子对接,挑选了 5 个潜在底物结合位点并通过定点饱和突变构建了突变体库,利用超临界流体色谱方法对突变体催化特异性进行筛选.突变文库中I202V表现出最高的 1,3-位置选择特异性,较野生型TLL提高了 11.7%.本文基于半理性设计方法实现了对TLL位置催化特异性的改造,并建立了一种能够高效分离检测DAG位置异构体的方法,为脂肪酶催化特异性研究提供了参考.

    脂肪酶甘油二酯半理性设计超临界流体色谱位置异构体

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    一种来自乳酸乳球菌的新型氨肽酶A的制备及特性分析

    田鑫刘金洲何忠会陈琳方...
    3494-3507页
    查看更多>>摘要：氨肽酶A(aminopeptidase A,Pep A)能特异性地水解N末端为谷氨酸(glutamic acid,Glu)或天冬氨酸(aspartic acid,Asp)的肽链,提高蛋白质的水溶性和食物的风味,在食品工业和肉类加工中具有一定的应用前景.本研究采用全基因合成的方式获得了乳酸乳球菌(Lactococcus lactis ssp.lactis)IL1403 氨肽酶A(Lactococcus lactis-Pep A,Lc-Pep A)的编码基因,将该基因克隆并导入毕赤酵母(Pichia pastoris)GS115(His4),在毕赤酵母中实现了Lc-Pep A的高效分泌表达,表达产物经鉴定和纯化制备后,进行了生物学特性的分析.结果表明,Lc-Pep A具有较强的底物特异性,对 2 种底物谷氨酸对硝基苯胺(glutamic acid-p-nitroaniline,Glu-pNA)和天冬氨酸对硝基苯胺(aspartic acid-p-nitroaniline,Asp-pNA)具有相似的催化活力和酶动力学参数.Lc-Pep A是一种金属蛋白酶,最适反应温度为 60℃,最适pH为 8.0,具有较宽的热稳定性和酸碱稳定性.金属离子Co2+、Mn2+及Zn2+等对酶活力具有不同程度的激活作用,而Ni2+和Cu2+对酶活力具有强烈的抑制作用.Lc-Pep A 对常规蛋白酶抑制剂不敏感,但能被金属蛋白酶抑制剂、EDTA 及二硫键还原剂抑制.这些研究为Lc-Pep A的生产和指导该酶的应用打下了坚实的基础.

    氨肽酶A乳酸乳球菌食品工业肉类加工

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    热葡糖苷酶地芽胞杆菌NCIMB 11955高效电转感受态细胞电转体系的建立

    卜瑞红杨志恒李子龙张国建...
    3508-3519页
    查看更多>>摘要：热葡糖苷酶地芽胞杆菌(Geobacillus thermoglucosidasius)是一种革兰氏阳性兼性厌氧菌,因其高温生长速度快、不易染菌的特性,作为下一代工业生物技术的候选底盘,已被广泛用于生产生物燃料和高附加值的化学品.然而,相比于经典的模式菌株大肠杆菌(Escherichia coli),热葡糖苷酶地芽胞杆菌因其转化效率低,限制了其作为底盘菌株的高效应用.本研究的目的是开发一种能够提高该菌株电转化效率的方法.本研究通过敲除该菌株中预测的限制性内切酶基因,添加细胞壁弱化剂和细胞膜抑制剂,优化目标菌株高效感受态细胞的制备,从而提高转化效率.热葡糖苷酶地芽胞杆菌的 4 个限制性内切酶基因的敲除可以使感受态细胞电转化效率提高至 1.2×104 CFU/(μg DNA);在敲除株的基础上,分别通过添加吐温 80、DL-苏氨酸和甘氨酸进一步优化感受态细胞转化效率,其中吐温80的添加使感受态细胞电转化效率提高22.5倍左右,DL-苏氨酸的添加可以使感受态细胞电转化效率增加44倍,甘氨酸的添加可以使感受态细胞电转化效率进一步提高334倍左右,优化整合添加各类试剂后感受态细胞电转化效率在限制性内切酶缺失菌株的基础上提高至4.6×106 CFU/(μg DNA),相对野生型菌株提高了 3 个数量级.这为热葡糖苷酶地芽胞杆菌的高效遗传操作和代谢工程奠定了基础.

    热葡糖苷酶地芽胞杆菌转化效率限制修饰系统电转感受态细胞

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    "新工科"背景下"生物化工大实验"课程教学设计与实践

    唐冬芳周青青罗小芳汪美凤...
    3520-3529页
    查看更多>>摘要："生物化工大实验"是湖南科技学院生物工程专业集中实践教学环节的必修课程,是在"新工科"背景下为提高本专业学生综合素质而开设的实验课程.课程实验项目为综合性实验及设计性实验,其内容主要结合了永州市地方特色资源、研究平台和工科人才特征合理编制而成.授课过程中,综合运用符合课程特点的启发式教学、科研案例导入式教学和互动式教学等方法,提高学生学习的兴趣,激发学生的创新能力和实践应用能力.通过课程考察和课后调查发现,生物工程专业学生的知识迁移和应用能力明显提升,学科竞赛和项目立项成绩优异.因此,基于对本课程授课内容和方法的实践及不断完善,课程教学质量得到了全面提高,为培养生物工程专业高水平创新型、应用型工科人才夯实了基础.

    生物化工大实验新工科地方特色资源工科人才

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