p62是机体内普遍存在的一种含有6个结构域的多功能蛋白。p62参与选择性自噬降解泛素化底物，并已成为监测细胞自噬的重要生物标志物。除此之外，p62还参与氧化应激、细胞营养感知、细胞凋亡和代谢重编程等众多生物学过程。p62的表达受TFEB等转录因子的调控。既往研究发现p62基因突变与神经系统等疾病密切相关，近来还发现p62参与维护肾小球足细胞、系膜细胞和肾小管上皮细胞的正常功能。基于p62蛋白功能的多样性与重要性，该蛋白有望成为治疗肾脏疾病的靶点之一。

[背景]磁性纳米颗粒介导分离(magnetic nanoparticle-mediated isolation,MMI)技术是近年来发展起来的一种无须底物标记就能从复杂菌群中分离活性功能微生物的方法,目前尚无研究报道该技术应用于难降解污染物 3,3′,4,4′-四氯联苯(3,3′,4,4′-tetrachlorobiphenyl,PCB77).[目的]从土壤中筛选 PCB77 活性降解菌并研究其污染物降解特性.[方法]利用磁性纳米颗粒(magnetic nanoparticles,MNPs)富集原位活性PCB77 降解菌群,通过高通量测序分析细菌群落变化,经平板筛选得到PCB77 降解菌,并研究其对多氯联苯和多溴联苯醚的降解特性.[结果]基于MMI技术获取的富集培养液能够高效地转化 PCB77,与对照组相比底物降解效率从 6%提升至 79.3%,同时该富集培养液中细菌物种多样性显著降低,群落组成发生明显变化.从对照组和MMI处理组中分别筛选到PCB77 降解菌红球菌CT2 和类芽孢杆菌MT2,发现红球菌为对照组中唯一的优势物种,而MMI处理组的优势物种由红球菌和类芽孢杆菌共同组成.菌株MT2 对PCB77 具有优异的降解能力,唯一碳源条件下对PCB77 的降解率高达 65.2%,接近于富集菌群的降解效果,并显著高于菌株CT2(26.3%).同时,菌株MT2 也对多种多氯联苯和多溴联苯醚表现出相对更好的降解效果.[结论]通过 MMI 技术有效富集出 PCB77 的高效降解菌群,并从中筛选到多氯联苯高效降解菌Paenibacillus sp.MT2,为发展高效的多氯联苯污染土壤生物修复技术提供了理论参考.

在漫长的进化过程中,细菌为了适应各种各样的环境,进化出了多种大分子分泌系统以帮助菌体生存以及侵袭宿主[1].迄今为止,在细菌中己发现了 Ⅰ～Ⅸ型分泌系统(Type Ⅰ-Ⅸ secretion systems,T1SS～T9SS),这些分泌系统以一步式或两步式途径将底物跨膜转移至胞外[2-4].

前期苦荞转录组分析显示了一个介导黄酮类物质合成相关的黄酮合成酶基因FtFLS1.为进一步了解FtFLS1基因的结构、功能和基因多样性,本研究通过同源比对和保守序列分析筛选得到苦荞FLS基因家族共104个成员,其根据同源性和结构域分为10个亚族,FtFLS1属于DF8亚族.同时,启动子分析结果显示上游1500 bp启动子序列中有2个MeJA响应元件,据此,本研究分析了FtFLS1在苦荞不同器官中的表达量差异及其在MeJA不同处理时间下苦荞中的表达量差异,结果显示,FtFLS1在茎和叶中的表达相近且均要明显高于其在根中的表达,同时FtFLS1在苦荞中的表达也随着MeJA处理时间的增加而显著提高.为进一步验证FtFLS1的功能,本研究克隆了FtFLS1的CDS序列,以此构建FtFLS1的过表达苦荞毛状根株系并检测了它们的黄酮类物质含量,结果显示,相对于正常诱导的苦荞毛状根,FtFLS1的过表达毛状根明显积累了3类黄酮合成酶的下游产物:山奈酚、槲皮素和芦丁,而黄酮合成酶的底物二氢山奈酚和二氢槲皮素的含量明显降低.此外,本研究还分析了200份不同群体苦荞中FtFLS1基因的多样性,结果显示:北方群体、南方群体和喜马拉雅野生群体均拥有明显不同的FtFLS1基因型分布,其中北方群体和南方群体呈现明显的分化,研究结果为探索FtFLS1介导的黄酮类物质合成以及了解荞麦驯化过程提供了思路和参考.

芥子油苷是一类含氮、硫的植物次生代谢物质,它与其水解酶黑芥子酶共同组成了十字花目植物特有的防御系统.黑芥子酶和芥子油苷分别储藏在植物的不同细胞或同一细胞的不同区域.当植物受到机械损伤或病虫侵袭时,底物和酶接触,芥子油苷被降解成多种具有生物活性的物质.这些降解产物可对昆虫及病原菌表现出较强的毒害作用,也有可能作为信号分子启动植物其它防御机制,如气孔的关闭、细胞程序性死亡及细胞壁胼胝质累积等.本文对近年来黑芥子酶防御系统的最新研究成果进行了综述,介绍了芥子油苷和黑芥子酶的合成及分布、芥子油苷降解产物的多样性、芥子油苷-黑芥子酶系统对昆虫和病原菌的防御作用和防御机制及芥子油苷的代谢与初生代谢的关系,并对目前该领域研究中存在的问题和研究趋势进行了讨论.

[目的]以白音华褐煤为底物,利用从我国多地煤矿及污水处理厌氧罐中富集-混合-驯化得到的高效混合菌群进行产气,分析其群落组成并优化产气条件.[方法]采用Miseq高通量测序分析混合菌群结构,通过Plackett-Burman (P-B)和Box-Behnken (B-B)试验对褐煤产气影响因素和条件进行筛选和优化.[结果]本源和外源微生物样本混合样品(HN+MD+WT)经驯化后菌群产气效率最高.该样品菌群中细菌群落多样性丰富,以变形菌门的脱硫弧菌属Desulfovibrio (15.07％)、拟杆菌门的屠场杆状菌属Macellibacteroides (14.6％)、厚壁菌门的梭菌属Clostridiaceae (9.77％)、互营菌门的脱硫代硫酸盐弧菌属Dethiosulfovibrio (8.76％)以及热袍菌门Oceanotoga属(8.66％)为主.古菌全部为广古菌门,其群落多样性则较为单一,其中甲烷卵圆形菌属Methanocalculus (80.28％)占据绝对优势.Plackett-Burman (P-B)试验结果表明温度、CoCl2添加量和NiCl2添加量是影响褐煤产气的关键因素;Box-Behnken (B-B)试验结果表明最优产气条件为:温度36℃,CoCl2添加量0.17 g/L,NiCl2添加量0.02 g/L,最优条件下褐煤累计产甲烷量(周期20 d)达到159.33 μmol/g.[结论]经过驯化可以得到高效的产气菌群,优化培养条件可使产气效率明显提高.

作为新型Ⅲ型聚酮合酶,米曲霉来源的CsyB能够依次接受一个起始单元为短链脂肪酰辅酶A、一个延伸单元为丙二酰辅酶A和另一个延伸单元为乙酰乙酰辅酶A的3个底物形成短链的csypyrone B1-3.基于CsyB的晶体结构分析,显示它的活性中心存在一个长约16(A)的能够接受脂肪酰辅酶A结合通道,这个通道很可能能够接受多种底物.为了检测该酶的底物多样性,将CsyB基因导入到存在长链脂肪酰辅酶A前体的大肠杆菌中表达.高效液相结果显示,相比对照菌株,重组菌株产生了一系列长链的csypyrone衍生物.利用紫外可见光特征吸收值和高分辨液相色谱-质谱联用仪对这些新产物作了初步分析.对3个具有羟基的csypyrone产物的结构进行了核磁共振一维谱和二维谱的详细鉴定,确定了其羟基的位置.上述结果显示,CsyB具有广泛的底物特异性,不但可以接受多种长链饱和或不饱和脂肪酰辅酶A,还可以接受具有羟基修饰的长链脂肪酰辅酶A作为底物.

细胞色素P450是一类广泛存在于动植物和微生物中的亚铁血红素-硫醇盐蛋白超家族,参与外源物质如药物、除草剂、杀虫剂和许多持久性难降解有机污染物等的生物氧化和降解.基于近年来文献综述P450酶的命名及分类、结构和催化机制,并总结微生物来源的P450酶在代谢和降解异源物质方面取得的研究进展.P450基因超家族主要依赖于氨基酸序列一致性进行统一命名和分类;P450酶结构虽较为保守,但其对底物的识别位点缺乏保守性,是构成其催化多样性的结构基础;细菌和真菌来源的部分P450酶能够代谢和降解异源物质,如多环芳烃、除草剂等,但效率较低,实际应用可能性较小.未来结合各种组学,需继续挖掘高效降解异源物质的P450酶资源,并对已有对异源物质有降解作用的P450酶进行蛋白分子改造,提高其活性并实现污染环境的生物修复.

植物水通道蛋白不仅仅在根系输送水分, 而是具有底物和细胞定位的多样性的基因家族, 因而对植物生理和发育过程, 包括种子发芽、侧根发生、碳固定和营养吸收等都有重要的贡献.番茄基因组中共有44个水通道蛋白基因.这些基因可分为TIP、PIP、NIP和SIP 4个亚家族.这4个亚家族具有不同的功能和亚细胞定位.在番茄十号染色体水通道蛋白聚集位点上的5个基因与一号染色体上的一个基因是直系同源水通道蛋白, 相似度都很高, 同属于PIP亚家族.番茄水通道蛋白大多在根部表达量较高, 在茎、叶、花等部位表达较低.不过Solyc03g096290.2.1和Solyc01g094690.2.1基因在花中表达量最高.此外, 有个别基因表达量稳定在较高的水平, 包括Solyc06g074820.2.1和Solyc08g081190.2.1.这些基因的功能可能不仅是吸收和转运水分, 是否有其他的转运底物, 在植物抗逆和发育过程中是否有调控作用, 是下一步研究的重点.番茄全基因组中的水通道蛋白进行检索和分析, 对番茄分子生物学研究和种质改良都有重要的意义.

植物在生长及适应环境的过程中会吸收很多有益或有害的物质,自身也会产生大量代谢物,植物对这些物质的转运是植物生长发育及适应环境的重要环节,有多种转运蛋白家族参与其中.多药和有毒化合物排出转运蛋白(MATEs)是生物体中重要的转运蛋白家族之一,而植物中MATE基因的丰富程度要远远高于其他生物.根据植物MATEs的蛋白结构,这些基因被分为4个主要的亚家族,即MATE I,MATEⅡ,MATEⅢ和MATE IV.同一亚家族或同一MATE基因簇的基因还具有相同或相似的功能.植物MATEs定位于细胞的各种生物膜上,如细胞质膜、液泡膜、高尔基膜及囊泡膜等.此外,一些MATEs的表达还具有组织特异性,它们转运的底物也具有多样性和特异性,使得MATEs呈现出多种生物学功能.它们在外源性物质的排出、次生代谢产物的转运和累积、铁转运、铝脱毒和植物激素信号传递及植物的抗病性等方面都起着重要作用.该文对MATEs的发现、基因分类、亚细胞定位及生理功能等方面进行了概述,对深入研究该基因家族提供了思路,对该基因家族的应用进行了展望.