肺炎链球菌感染既可导致严重的侵袭性疾病，如脑膜炎、脓毒症及肺炎等，也可导致更为常见的轻症感染，如鼻窦炎及中耳炎等。致病原肺炎链球菌常定植在人类鼻咽部，主要通过飞沫传播，婴儿和低龄儿童是主要的带菌者。据估计2015年全球有583万5岁以下儿童死亡，其中约29.4万由肺炎链球菌感染所致，另外有23 300名儿童死于人类免疫缺陷病毒与肺炎链球菌共感染。发展中国家的肺炎链球菌患病率和死亡率高于工业化国家，大部分肺炎链球菌相关死亡发生于亚洲和非洲地区。在2006年以前，肺炎链球菌结合疫苗(PCV)尚未广泛纳入国家免疫计划，据报道，当时欧洲2岁以下婴儿的侵袭性肺炎链球菌性疾病(IPD)年平均发生率为44.4/10万，美国为167/10万。每年有70万～100万的2岁以下婴儿因肺炎链球菌性疾病死亡，这相当于该年龄组疫苗可预防疾病死亡人数的28%。近年来耐β内酰胺酶和大环内酯类抗生素的肺炎链球菌分离株不断增加。多重耐药现象普遍，增加了临床医师治疗肺炎链球菌感染的难度。在过去的30年里，中国儿科医师在肺炎链球菌及肺炎链球菌性疾病方面做了很多出色的研究。一部分研究是关于临床分离株，尤其是侵袭性疾病菌株的血清型、抗生素耐药及分子分型的多中心监测。对抗原及抗体测定在肺炎链球菌性疾病诊断中的价值进行了评估，还对死于肺炎儿童的肺组织切片进行了回顾性研究，证实了肺炎链球菌作为潜在致病原的重要作用。此外还发现，肺炎链球菌的血清型、抗生素耐药性及分子分型在中国不同时期、不同地区存在差异。近年来肺炎链球菌导致的重症肺炎并不少见，部分病情恶化出现脓胸、脓毒症甚至休克。肺炎链球菌感染还可导致溶血尿毒综合征等特殊疾病的发生。在本期专刊里，有来自多位专家关于上述内容的报道。当前所用的肺炎链球菌疫苗安全、有效。与第1次批准的7价肺炎链球菌疫苗相比，现在所用疫苗内血清型数量的增加代表着在降低肺炎链球菌性疾病相关患病率及病死率的战斗中，尤其是在发展中国家获得了重大进展。世界卫生组织在世界范围内推荐将PCV纳入儿童免疫计划。自从2008年7价肺炎链球菌疫苗引入中国以来，中华医学会及国际肺炎链球菌专家委员会(PACE)在每年的肺炎日都会举办一系列活动来促进儿科医师和家长重视儿童肺炎及肺炎链球菌性疾病。世界各国的儿科医师都非常重视疫苗及免疫计划。2009年中华医学会儿科学分会呼吸学组制定了第1个关于肺炎链球菌及肺炎链球菌性疾病的专家共识。2012年出版了肺炎链球菌性疾病临床检验规程的专家共识。在本期专刊里，将刊出由来自不同领域的儿科专家们共同撰写的中国儿童肺炎链球菌性疾病诊断、治疗和预防专家共识。本共识表达了来自于临床医师的各种观点和见解，希望给儿科医师、儿童保健工作者以及预防医学工作者提供帮助和指导。

紫色杆菌素(violacein)是某些特殊微生物代谢过程中产生的一种蓝紫色吲哚衍生物,具有干扰生物膜、抑制细胞增殖、抗氧化、抗炎等生物活性,是极具开发价值的天然微生物紫色色素,在抑菌、抗肿瘤、抗病毒、生物染料等方面具有广泛的应用.野生型原始菌株产紫色杆菌素普遍存在产量低、产量不稳定等缺陷,制约了紫色杆菌素的工业化生产及应用.对紫色杆菌素的生物活性、基因组成、基因调控和产量提高等方面进行总结,旨在为进一步通过生物技术手段提高紫色杆菌素的产量提供理论基础.

[目的]为实现生物合成重要化合物 2-萘乙醇,探索利于 2-萘乙醇合成的基因组合.[方法]向酿酒酵母BY4741发酵液中外源添加 2-萘丙氨酸,运用高效液相色谱法进行产物检测;绘制BY4741 的生长曲线和产量曲线,添加不同浓度 2-萘丙氨酸到BY4741 发酵液中并检测BY4741 生长和生产情况;对BY4741 进行代谢工程改造,构建过表达Ehrlich途径 6 个基因的质粒并转化进BY4741 中;发酵 6 株改造菌株,检测产物产量.[结果]发酵液中检测到了推测产物 2-萘乙醇,代谢工程改造菌株相较于野生型BY4741 菌株产量均有所提升,其中过表达ARO9和ARO10基因使得 2-萘乙醇的产量在外源添加 1 mmol/L 2-萘丙氨酸的情况下达到 0.258 mmol/L,转化率达到野生型的 2.3 倍.[结论]在酿酒酵母中实现了 2-萘乙醇的生物合成,探索出ARO9 和ARO10 是利于 2-萘乙醇生物合成的基因组合,为工业生产 2-萘乙醇提供了一种新的生物合成方法.

灵菌红素是一种天然的红色三吡咯色素,主要源自于微生物的次级代谢过程,其具有抗菌、抗肿瘤等功能,在医药、环境、染料等领域具有广阔的应用前景.随着合成生物学技术的不断发展,利用微生物发酵法合成灵菌红素是实现灵菌红素工业化生产的有效途径之一.目前,生产灵菌红素的微生物主要以粘质沙雷氏菌为主.本文系统介绍了灵菌红素的结构性质和应用潜力,重点阐述了粘质沙雷氏菌中灵菌红素的合成路径,总结了通过高产菌株选育与改造、发酵工艺优化和转录因子调控等策略提高灵菌红素合成的最新研究进展,分析了不同提取纯化工艺的效率,并对未来灵菌红素的高效合成进行了展望,以进一步提高灵菌红素的工业化生产效率.

二十二碳六烯酸(DHA)作为人体必需的多不饱和脂肪酸,在维护心血管健康、抗癌、支持视觉和脑功能等方面至关重要.传统的深海鱼油提取DHA方法存在鱼腥味重、工艺繁琐等问题,迫使研究者寻求更为高效、环保的替代方案.破囊壶菌(Thraustochytrids)凭借其生长迅速、低重金属污染以及高DHA含量的特性,成为工业化生产DHA的潜力微生物之一.当前在破囊壶菌发酵生产DHA的过程中,依然需要解决一系列关键问题,包括提高发酵产量、降低成本等.本文旨在全面阐述破囊壶菌发酵生产DHA的研究现状,包括菌株筛选与改良、DHA生物合成途径、遗传转化及代谢工程、发酵控制策略等方面.首先,总结归纳了对野生型菌株的自然筛选和诱变改良等方法,不断提高破囊壶菌中DHA产油量.其次,详细介绍了破囊壶菌DHA合成途径的研究进展,着重分析了生物合成途径中关键辅助因子在DHA生产中的作用.此外,概述了外源DNA传递到破囊壶菌细胞的遗传转化技术的应用现状,为提高其遗传转化效率和稳定性提供重要参考.在DHA代谢调控方面,探讨了氮限制对DHA合成的促进作用以及温度和氧气供应对生产效率的影响.最后,对利用破囊壶菌生产DHA存在的主要瓶颈问题和未来发展趋势进行了总结,以推动其在医药、保健品和食品等领域的广泛应用,实现工业规模下的高效生产.

[目的]为解决在D-乳酸工业发酵生产中使用农业粗加工或废弃物等廉价原料(含有少量L-乳酸)而导致终产物D-乳酸光纯降低的问题.[方法]构建了带有不同启动子的L-乳酸脱氢酶基因lldD的表达质粒:pUC19-PLD(PpflBp6)、pUC19-NLD(PnirB)及pUC19-PNLD(PpflBp6-PnirB),并将它们分别转化入大肠杆菌D-乳酸工程菌HBUT-D中,得到菌株HBUT-D3、HBUT-D5 和HBUT-D7.通过LldD的酶活检测以及对NBS培养基(添加 1 g/L L-乳酸)发酵结果的TOPSIS多元评估,优选出可快速去除L-乳酸且不影响D-乳酸发酵的菌株,并使用农业廉价原料进行发酵.[结果]HBUT-D7 的LldD比酶活为64 U/g,L-乳酸的消耗速率为 34 mg/(L·h),D-乳酸的生产强度为 4.09 g/(L·h),综合评估为最优菌株.以玉米浆为原料进行发酵时,HBUT-D及HBUT-D7 的L-乳酸消耗速率分别为 10.41 mg/(L·h)及 34.75 mg/(L·h);D-乳酸生产强度分别为 4.24 g/(L·h)及 3.87 g/(L·h);D-乳酸光学纯度分别为 99.07%及 99.92%.以糖蜜为原料进行发酵时,HBUT-D及HBUT-D7 的L-乳酸消耗速率为6.87 mg/(L·h)和 17.18 mg/(L·h);D-乳酸生产强度分别为 1.93 g/(L·h)及 1.88 g/(L·h);D-乳酸光学纯度分别为 99.22%及 99.99%.[结论]厌氧诱导启动子的表达质粒可提高菌株HBUT-D7 的L-乳酸脱氢酶酶活,使其在使用廉价原料发酵时能有效消除L-乳酸,提高发酵终产物D-乳酸的光学纯度.

为了提高褐藻胶降解菌株Cobetia sp.20产褐藻胶裂解酶的能力,利用响应面法优化其发酵产褐藻胶裂解酶的培养基.首先利用单因素法分别对发酵培养基中的不同碳源、碳源添加量、不同氮源、氮源添加量以及氯化钠添加量、磷酸二氢钾添加量、硫酸镁添加量和pH进行探究,研究各因素对产酶的影响.在单因素实验的基础上,通过Plackett-Burman试验确定Cobetia sp.20发酵培养基中影响产酶的主要因素.通过响应面试验建立回归方程.研究结果表明,Cobetia sp.20最优发酵培养基配方为褐藻胶15.00 g/L、硫酸铵7.50 g/L、氯化钠15.00 g/L、硫酸镁0.50 g/L、磷酸二氢钾5.30 g/L、硫酸亚铁0.01 g/L、pH值7.58.优化后酶活为142.79 U/mL,比优化前提高了 26.36％.褐藻胶裂解酶活的提高,为褐藻胶裂解酶的工业化生产提供了参考.

利用异源重组表达系统表达外源蛋白是基因工程研究的重点.巴斯德毕赤酵母(Pichia pastoris)是一种甲基营养型酵母,由于其易于遗传操作、高水平分泌外源蛋白、翻译后修饰等特点,已成为工业应用中蛋白质生产的重要菌株,常被用于酶制剂的生产.然而,部分外源蛋白在毕赤酵母系统中的表达水平较低,仍有待提升的空间.因此,进一步探索提升毕赤酵母中外源蛋白表达量的原理和方法,将对降低毕赤酵母表达系统工业化生产成本,提高经济效益,具有重要的意义.本文主要从基因水平、转录水平、翻译水平、折叠分泌水平、抗逆水平、发酵工艺六个方面归纳总结了近年来毕赤酵母提高外源蛋白表达的优化策略的研究进展,旨在为提高外源蛋白在毕赤酵母表达系统中的表达水平提供有益参考.

目的 选育他克莫司高产菌株,优化培养基配方,提高发酵产量.方法 采用原生质体融合技术对2株筑波链霉菌进行基因组重排,并经响应面设计对发酵培养基配方进行优化.结果 以紫外灭活作为遗传标记经过4轮基因组重排育种后,摇瓶筛选获得3株高产菌株,其中菌株FK22-71菌丝球松散、椭圆状,发酵浸泡液颗粒状.该菌株稳定高产,采用响应面设计优化后的配方在50 L罐发酵产量平均达1684 mg/L.结论 基因组重排技术应用于他克莫司高产菌株选育,可大幅提高发酵产量,为其工业化发酵生产奠定了基础.

[背景]冠突散囊菌LYEC03 是从陕西泾阳茯砖茶中分离得到的主要发酵菌株.[目的]研究冠突散囊菌LYEC03 菌株的基因组信息及其发酵枇杷花产品的特性,从分子水平阐明冠突散囊菌的发酵机制.[方法]应用形态和显微形态观察、ITS序列鉴定、重测序及框架图测序对所分离的菌株LYEC03 进行鉴定和基因组信息解析,采用所分离的菌株LYEC03 发酵枇杷花,研究冠突散囊菌对枇杷花主要功效成分及抗氧化性能的影响.[结果]陕西泾阳茯砖茶中分离得到的主要发酵菌株LYEC03 确定为冠突散囊菌.菌株LYEC03 与参考基因组覆盖率高,含有丰富的纤维素酶、蛋白酶、氧化酶和脂肪酶相关基因;基因组相关整体变异较小,其中假设蛋白、碳水化合物激酶、纤维素酶家族糖基水解酶、位点 2 蛋白酶家族蛋白、多酚氧化酶和谷胱甘肽过氧化物酶等与菌株生长、能量代谢调节、产纤维酶、产蛋白酶和产氧化酶相关的基因发生了变异.菌株LYEC03 基因组序列长度30 623 602 bp、GC含量 51.70%、编码 13 033 个基因、编码基因占比 55.74%,参与了碳水化合物代谢、氨基酸代谢、外源生物降解代谢、能量代谢、脂质代谢与萜类化合物和聚酮类化合物的代谢等多种物质的代谢途径转化过程.菌株LYEC03 生长、主要功效成分含量的变化与总抗氧化活性、2,2-二苯基-1-苦基肼(2,2-diphenyl-1-picrylhydrazine,DPPH)自由基清除率和羟自由基清除率 3 个抗氧化指标变化一致,均呈现先增加后缓慢降低的趋势.[结论]冠突散囊菌的发酵特性与其基因组纤维素酶、蛋白酶和氧化酶基因的含量丰富密切相关,对冠突散囊菌的基因组信息分析及其发酵特性研究有利于其发酵产品性能的提升,并为其在食品、轻工业及医药等方面的应用提供科学依据.