褐藻糖胶是一种具有多种生物活性的硫酸化多糖，主要存在于褐藻的细胞壁，在海洋无脊椎动物如海参和海胆中也有发现，因其良好的抗肿瘤和免疫调节作用而被广泛研究。不仅如此，褐藻糖胶与化疗药物联合治疗肿瘤，不仅增强抗肿瘤功效，还减轻了化疗所带来的不良反应。褐藻糖胶的功能与结构、相对分子质量、硫酸基团取代度、单糖组成、藻类来源以及采集时间密切相关。从褐藻糖胶促进细胞凋亡、诱导细胞周期阻滞、抗血管生成及细胞迁移以及对免疫细胞的激活等方面综述了其抗肿瘤和免疫调节作用的研究进展，为其开发利用及临床应用提供理论指导。

[背景]海洋环境中分离到的微泡菌属菌株具有多糖降解能力,在环境中可以作为糖类代谢的重要执行者参与海洋碳循环过程.[目的]测定 2株微泡菌属菌株的多糖降解活性,通过与微泡菌属其他菌株基因组比较分析 2 株菌的多糖降解基因特征.[方法]通过 3,5-dinitrosalicylic acid(DNS)定糖法测定多糖降解活性,同时利用高通量测序技术对菌株基因组序列进行测定与组装,并与其他基因组注释结果进行比较分析.[结果]分离得到 2 株微泡菌属菌株YPW1 和YPW16,二者均为潜在新种.结果表明,菌株YPW1 能够降解琼胶、褐藻胶、果胶、几丁质、木聚糖、淀粉、普鲁兰等 7 种多糖,而菌株YPW16 仅可降解淀粉和普鲁兰.基因组分析表明,YPW1 具有上述 7 种多糖的降解酶基因,但菌株YPW16 只具有淀粉酶与普鲁兰酶降解基因.相较于其他微泡菌属菌株,菌株 YPW1 多糖降解范围、多糖降解酶基因种类与丰度较高,但菌株 YPW16 多糖降解范围却较为狭窄.由此可知,多糖降解酶基因在微泡菌属基因组中的分布差异性较大.[结论]本研究为微泡菌属提供了 2 株潜在的新型菌株资源,为生物多糖降解提供了生化工具,也为研究微泡菌属菌株中多糖降解基因分布与相关菌属的生态功能奠定基础.

目的 探讨褐藻素是否对脂多糖(LPS)激活的小胶质细胞诱导神经元细胞损伤具有保护作用.方法 采用LPS活化BV2 小胶质细胞构建小胶质细胞激活模型.将BV2 细胞分为 6 组:正常对照组、LPS组、低剂量褐藻素治疗组、高剂量褐藻素治疗组、正常低剂量褐藻素对照组、正常高剂量褐藻素对照组.采用酶联免疫吸附试验(ELISA)检测各组BV2 细胞上清中肿瘤坏死因子(TNF)-α和白细胞介素(IL)-6水平;通过活性氧(ROS)试剂盒和线粒体膜电位试剂盒,采用流式细胞术分别检测各组BV2 细胞的ROS水平和线粒体膜电位;采用CCK-8 检测各组BV2 细胞条件培养基与SH-SY5Y细胞共培养24 h后SH-SY5Y细胞的细胞存活率;采用膜联蛋白(Annexin)Ⅴ-异硫氰酸荧光素(FITC)试剂盒、流式细胞仪检测各组SH-SY5Y细胞的凋亡情况.结果 与正常对照组相比,LPS组TNF-α、IL-6水平明显增加(P<0.05);与LPS组相比,高、低剂量褐藻素治疗组TNF-α和IL-6水平均明显降低(P<0.05).正常对照组和正常低、高剂量褐藻素对照组TNF-α和IL-6水平均无明显差异(P>0.05).LPS组相较于正常对照组,BV2 细胞ROS水平显著升高(P<0.05);高、低剂量褐藻素治疗组较LPS组BV2细胞ROS水平则显著降低(P<0.05).正常对照组和正常低、高剂量褐藻素对照组ROS无明显差异(P>0.05).与正常对照组相比,LPS组BV2 细胞线粒体膜电位显著降低(P<0.05);高、低剂量褐藻素治疗组与LPS组相比,BV2 细胞线粒体膜电位均显著升高(P<0.05).正常对照组和正常低、高剂量褐藻素对照组线粒体膜电位无统计学差异(P>0.05).LPS激活的BV2细胞条件培养基与SH-SY5Y共培养后,SH-SY5Y细胞存活率明显降低,细胞凋亡率明显增加(P<0.05);高、低剂量褐藻素治疗组与LPS组相比,SH-SY5Y细胞存活率均明显升高,而凋亡率则均明显降低(P<0.05).正常对照组和正常低、高剂量褐藻素对照组细胞存活率和凋亡率均无统计学差异(P>0.05).结论 褐藻素可能通过减少促炎因子的释放、改善JC-1、抑制氧化应激水平,抑制小胶质细胞的过度活化和减少神经元凋亡,因而具有神经保护功能.

褐藻作为第三代生物乙醇生产原料,以其高碳水化合物含量、生产周期短、不与粮争地的优势逐渐被人们所关注.但是在生物乙醇的实际生产中,低成本基础上乙醇产率的提高一直是亟需解决的问题.主要针对褐藻制备生物乙醇的技术困难,综述了适用于大规模生产生物乙醇的预处理技术和糖化发酵技术的研究进展,并由此展望褐藻制备生物乙醇的研究发展新方向.

目的 探讨褐藻糖胶(fucoidan)对二甲基苯蒽(7,12-dimethylbenz (a) anthracene,DMBA)诱发的乳腺肿瘤大鼠肠道屏障损伤的保护作用.方法 60只雌性SD大鼠按体质量随机分为正常对照组(CN)、模型组(M)、低(F1)和高剂量(F2)褐藻糖胶干预组.M组及F1、F2组,大鼠右侧臀部皮下一次性注射100 mg/kg DMBA建立乳腺癌模型,观察各组大鼠乳腺癌发生率及抑瘤率;HE染色观察大鼠空肠粘膜病理学改变;酶联免疫吸附实验(EHSA)检测血浆中D-乳酸(D-LA)和二胺氧化酶(DAO)水平;Western Blot法检测大鼠肠道紧密连接蛋白occludin及ZO-1表达.结果 与模型组比较,F1、F2组大鼠肿瘤潜伏期均延长,肿瘤发生率和平均瘤重量降低(均p＜0.05);抑瘤率分别达到34.5％和49.2％;M组大鼠肠壁受损,绒毛裸露且结构丧失,绒毛高度和隐窝深度降低,经褐藻糖胶干预后,小肠绒毛逐渐恢复栅栏样结构,其绒毛结构接近于CN组;与M组比较,F2组D-LA的浓度显著降低(P＜0.05),F1、F2组DAO的浓度均显著降低(均P＜0.05),F1、F2组occludin及ZO-1的表达均显著升高(P＜0.05).结论 褐藻糖胶对大鼠乳腺肿瘤生长具有一定抑制作用,其作用机制可能修复乳腺癌大鼠受损的肠黏膜屏障相关.

目的 对复合酶法与热水法提取海带褐藻糖胶的效率和提取物结构进行比较.方法 分别采用复合酶法与热水法提取海带褐藻糖胶;环境扫描电镜(ESEM)比较两种方法对海带细胞壁组织显微结构的影响;采用高效液相色谱(HPLC)分析两种方法提取物的单糖组成.结果 复合酶能温和高效地破碎海带的胞壁组织结构,使褐藻糖胶快速溶出,复合酶法与传统热水法比较有更高的褐藻糖胶得率和一次提取率,分别达2.36 %±0.15 %(以海带干重计)和84.89 %.结论 复合酶法提取海带褐藻糖胶效率较高,所制备的褐藻糖胶甘露糖和硫酸根含量较高.

随着大型褐藻生产燃料乙醇以及褐藻寡糖重大药用价值的发现,褐藻胶裂解酶成为国内外多个领域的研究重点.文中对解藻酸弧菌上与褐藻胶降解相关的5个基因分别进行克隆表达,通过SDS-PAGE和酶活性定量测定,发现该基因簇中的4个基因有降解褐藻胶活性.对酶活最高的rAlgV3进行了诱导条件的优化、酶蛋白纯化及酶性质研究,发现优化诱导条件后重组酶rAlgV3的酶活由2.34x 104 U/L上升为1.68× 105 U/L,比优化前提高了7.3倍;对酶性质进行表征发现该酶在4-70℃均有活性,最适反应温度为40℃,在4-20℃酶相对稳定;该酶在pH 6.5-9.0环境下均有较高的酶活,最适pH为8.0;pH稳定性好,在pH 4.5-9.5环境下可以稳定存在;适量的NaC1浓度和Fe2+、Fe3+等离子具有促进酶活的作用,SDS和Cu2+离子可明显抑制酶活力.对该酶的底物特性的研究发现,该酶不仅可以降解褐藻胶中的Poly-M片段,也能降解Poly-G片段,具有广泛底物特性;其降解海藻酸钠主要释放二糖和三糖,是一种内切酶.该酶对于第三代燃料乙醇的发展及褐藻寡糖的生产具有重要作用.

目的 探讨海洋深层水(deep-sea water,DSW)与褐藻糖胶(fucoidan,FPS)联合用药对胰岛素抵抗(insulin resistance,IR) HepG2细胞内氧化应激水平的影响.方法 制备FPS和硬度为1 000的DSW,并对其理化性质进行分析.采用MTT法检测DSW与FPS联合用药对HepG2细胞增殖的影响,确定与DSW联合用药的FPS浓度.高浓度葡萄糖(30 mmol·L-1)诱导建立IR-HepG2细胞模型,同对给予DSW与不同浓度FPS的联合用药,药物孵育24 h后,测定肝糖输出量和糖原含量,并以二者为指标确定DSW与FPS的最佳联用剂量;然后对胞内活性氧簇(reactive oxygen species,ROS)和丙二醛(malondialdehyde,MDA)含量及超氧化物歧化酶(Superoxide Dismutase,SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(Glutathione peroxidase,GSH-Px)进行测定,并采用Western blot对C-Jun氨基端激酶(c-jun NH2-terminal kinase,JNK)蛋白的表达及磷酸化程度进行检测,观察DSW与FPS对IR-HepG2氧化应激的影响.结果 DSW与50 mg·L-1以内的FPS联合用药不会对细胞增殖产生影响,可以剂量依赖性地降低肝糖输出量,提高糖原水平,其中以DSW与50 mg·L-1 FPS的联用效果最好,而且其联用效果显著优于单用同剂量的DSW或FPS;DSW与50mg· L-1 FPS联用可以显著降低MDA和ROS的水平,提高GSH-Px和SOD的活性,并显著降低JNK的磷酸化程度.结论 DSW与FPS联合用药可降低IR-HepG2细胞内的氧化应激水平,其最佳联用剂量为50 mg·L-1,其保护作用可能与激活抗氧化酶、抑制脂质过氧化反应及抑制JNK通路有关.

目的 对褐藻胶裂解酶基因aly-cob进行外源表达,并优化诱导条件以实现褐藻胶裂解酶的高效表达.方法 以产褐藻胶裂解酶菌株Cobetia sp.WG-007为出发菌株,对克隆得到的褐藻胶裂解酶基因进行稀有密码子改造,构建重组质粒pET-28a(+)-aly-cob,在宿主Escherichia coli BL21 pLysS中进行诱导表达,对发酵培养基、异丙基-β-D-硫代半乳糖苷(IPTG)、诱导温度、诱导时机、诱导浓度及诱导时间进行系统优化以提高酶活.结果 构建了重组菌E.coli BL21 pLysS/pET-28a(+)-aly-cob,最适培养基为SB培养基,最佳诱导条件为OD600为1.0时加入终浓度为0.1 mmol/L的IPTG,在22℃下诱导24h后酶活可达2 403.93 U/mL.结论 成功对优化后的褐藻胶裂解酶基因aly-cob进行外源表达,经诱导表达条件优化后酶活为野生菌酶活的15倍,更具有工业化应用的潜力.

[目的]从北海涠洲岛海域腐烂的马尾藻中分离得到的海洋弧菌 (Vibrio X511) 具有较强的利用褐藻胶能力, 本文利用转录组测序的方法以研究弧菌X511的褐藻胶代谢途径.[方法]采用Illumina Hi Seq2500测序平台对菌株在褐藻胶及葡萄糖培养下的转录组进行测序;比较和分析差异转录本, 利用荧光定量PCR验证测序结果;采用GO (Gene Ontology) 和KEGG (Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes) 对差异转录本进行功能和Pathway注释.[结果]经比较发现, 菌株在褐藻胶培养下相对于葡萄糖的培养共有2024个差异表达基因, 其中1066个基因上调, 958个基因下调;某些普遍存在于代谢途径中的基因在不同培养条件下也存在差异表达;海洋弧菌X511中涉及褐藻胶利用的所有基因以及合成乙醇的关键基因其转录量均有一定程度的上调;此外, 通过分析发现该菌株具有独特的褐藻胶利用方式, 其中的一个代谢过程尚未在弧菌中被报道.[结论]成功解析了海洋弧菌X511的褐藻胶代谢途径, 丰富了生物方法降解褐藻胶的研究, 为大型海藻生物质能源的研究提供有价值的数据支持.