1 湖南农业大学食品科学技术学院, 长沙 410125
2 湖南省农业科学院, 湖南省核农学与航天育种研究所, 长沙 410125
本试验利用电子束及γ射线两种射线对渐狭蜡蚧菌(Lecanicillium attenuatum)3166进行诱变处理, 研究适于渐狭蜡蚧菌诱变选育的吸收剂量以及诱变菌株生物学特性。结果表明: 电子束及γ射线诱变渐狭蜡蚧菌的最适剂量均为200 Gy, 渐狭蜡蚧菌的电子束辐射敏感性D10值为191 Gy、γ射线D10值为366 Gy; 以产孢速率为指标筛选获得突变菌株8株, 其中5株的菌丝生长及产孢速率较出发菌株显著提高, 均为电子束诱变所得, 产孢速率分别较出发菌株提高了30.45%、31.55%、23.66%、64.83%、68.77%; 诱变菌株的胞外几丁质酶比活在培养5 d时达到峰值, 诱变株Ⅱ111、Ⅱ164、Ⅱ181的几丁质酶比活分别较出发菌株显著提高29.29%、54.45%、19.18%, 其中Ⅱ164酶比活可达1 707.41 U/mg prot; 胞外蛋白酶比活在培养7 d时达到峰值, Ⅱ111、Ⅱ164、Ⅱ181的蛋白酶比活分别较出发菌株显著提高17.98%、13.17%、16.50%, 其中Ⅱ111酶比活达到30.71 U/mg prot, 且渐狭蜡蚧菌诱变株生长速率与胞外酶比活有强相关性。本研究为渐狭蜡蚧菌后续的害虫防治及开发利用提供了理论基础。
渐狭蜡蚧菌 辐射诱变 突变菌株 生物学特性 胞外酶比活 Lecanicillium attenuatum radiation mutagenesis mutagenized strain biological property extracellular enzyme specific activity
1 南京工业大学 柔性电子（未来技术）学院，江苏 南京 211816
2 南京医科大学 附属肿瘤医院，江苏 南京 210009
活性酶普遍存在于各种生命活动中，一些疾病与活性酶的异常表达息息相关，精确检测酶的表达水平以及原位成像，为相关疾病的诊断与治疗提供了有力的判断依据。至今，大量的检测技术已经开发出来，其中以分子荧光探针为代表的光学技术具有非侵袭性以及灵敏度高、检测限低、响应时间快和生物相容性好等优势，在检测活性酶上备受青睐。然而，在使用分子荧光探针检测时，由于小分子容易在酶活性位点发生扩散，无法定位，导致探针时空分辨率较差。因此，为提高成像检测的时空分辨率、降低背景干扰和假阳性，原位成像的设计理念随之提出，已成为生物光学成像的研究热点之一。目前，研究者已报道多种分子荧光探针用于酶的原位成像的设计并取得显著效果。本文将深入介绍用于活性酶检测的分子荧光探针的设计策略及其在原位成像中的研究进展，希望为该领域的研究者们提供一些启发。
原位成像 分子荧光探针 活性酶 研究进展 in situ imaging small-molecule fluorescent probes enzyme recent progress
1 1.天津大学 医学工程与转化医学研究院, 天津 300072
2 2.天津大学 理学院, 天津 300350
天然酶对维持生物体生命活动的正常运行具有重要意义, 但天然酶固有的缺点诸如不稳定、反应条件苛刻和提纯成本高等限制了其广泛应用。与天然酶相比, 具有高稳定性、低成本、便于结构调控与改性等优点的纳米酶吸引了科学家们的关注。纳米酶的类天然酶活性和选择性使其在生物医学、环境治理、工业生产等领域得到广泛应用。铜作为人体内必需元素和天然酶活性中心金属之一, 铜基纳米酶受到了人们广泛的关注和研究。本综述重点介绍了铜基纳米酶的分类, 包括铜纳米酶、氧化铜纳米酶、碲化铜纳米酶、铜单原子纳米酶和铜基金属有机框架材料纳米酶等, 并阐述了铜基纳米酶的酶学特性和催化机理, 总结了铜基纳米酶在生物传感、伤口愈合、急性肾损伤和肿瘤治疗等方面的应用, 最后对铜基纳米酶面临的挑战和未来的发展方向进行了总结和展望。
Cu 纳米酶 类酶活性 生物医学应用 综述 Cu nanozyme enzyme-like activity biomedical application review
为探究气候变化背景下，小麦-大豆轮作体系中小麦季施用硝化抑制剂对大豆土壤无机氮、N2O排放及相关酶活性的后效作用，在控制气室内设置了不同的大气CO2浓度(400和600 μmol/mol)和气温(环境温度T和T+2℃)，在此基础上测定了小麦季添加硝化抑制剂时大豆土壤的硝态氮和铵态氮的含量、土壤硝化-反硝化相关酶活性以及N2O排放量。结果表明，小麦季添加硝化抑制剂配合麦秸还田，使大豆土壤的硝态氮和铵态氮均有所增加，但是对土壤硝化-反硝化酶的活性影响较小。升温(ET)使大豆土壤硝态氮含量显著增加，而铵态氮含量显著降低; 大气CO2浓度增加(EC)或同时升高气温和CO2浓度(ECT)，土壤硝态氮和铵态氮的含量均有所增加，但与环境高温和CO2浓度(CK)下的无机氮含量差异不显著。不同环境条件下的土壤硝化-反硝化酶的活性没有明显规律。在ET和ECT条件下，大豆生长季N2O排放总量均显著高于CK处理，且添加硝化抑制剂使N2O排放量降低。EC与CK条件下的N2O排放量差异较小，但在CK条件下，硝化抑制剂处理的N2O排放量显著高于普通尿素处理。综上所述，在气温和CO2浓度升高背景下，硝化抑制剂的合理施用有利于大豆土壤有效氮的增加，但是温度升高(ET和ECT)使N2O排放量增加，在此条件下添加硝化抑制剂可以减少N2O的排放，单独升高CO2浓度(EC)时，N2O排放的变化不明显。本研究可为未来气候变化背景下的小麦-大豆轮作施肥管理及农田N2O减排提供理论支持。
大豆 气候变化 土壤硝态氮 酶 soybean climate change soil nitrate nitrogen N2O N2O enzyme
江南大学 化学与材料工程学院, 无锡 214122
金属纳米材料人工酶以其高稳定性和低成本的特点而被广泛用于生物传感与催化领域。本研究采用[1-甲基-3- 乙基咪唑][二氰胺]离子液体([EMIM][DCA])与氯化钌反应形成[EMIM]3[Ru(DCA)6]离子液体, 将蚕丝溶解于[EMIM]3[Ru(DCA)6]后经高温碳化得到钌-生物质碳纳米材料。结果显示, 钌-生物质碳纳米材料具有优异的分散性, 平均直径为7.5 nm的钌纳米粒子可均匀地分散在碳片表面, 表现出较强的类氧化酶活性。基于杀虫剂毒死蜱对钌-生物质碳酶活性的抑制作用, 建立了一种测定毒死蜱的比色方法。钌-生物质碳酶能催化3,3′,5,5′-四甲基联苯胺氧化生成蓝色产物。毒死蜱能抑制钌-生物质碳人工酶的活性, 从而导致蓝色产物的吸光度下降。当毒死蜱浓度在10~80 ng/mL之间, 反应体系的吸光度随毒死蜱浓度增大而线性下降, 检出下限为6.5 ng/mL。本方法的灵敏度和稳定性明显优于现有技术, 已成功应用于桃果实中毒死蜱农药残留的快速测定。
金属离子液体 钌纳米粒子 类氧化酶 有机磷杀虫剂 比色检测 metal ionic liquid Ru nanomaterial oxidase-like enzyme organophosphorus insecticides colorimetric detection
广西石油资源加工及过程加强化技术重点实验室, 广西大学化学化工学院, 广西 南宁 530000
血管紧张素转化酶(ACE)是一种含锌离子的羧二肽酶, 通过肾素-血管紧张素系统和激肽释放酶-激肽系统进行血压调节。 食源血管紧张素转化酶抑制肽(ACEIP)可抑制ACE的活性对高血压控制有利。 以鲣鱼蛋白分离出的ACE抑制肽Leu-Lys-Pro(LKP)为原料, 采用荧光光谱法、 紫外-可见光谱法、 圆二色谱法、 等温滴定量热法(ITC)以及分子对接技术研究了LKP对ACE的抑制机理。 荧光光谱结果表明, LKP能够有效猝灭ACE的内源荧光, 猝灭机制为静态猝灭, 两者结合可形成较稳定的复合物, ACE中色氨酸和酪氨酸残基所处的微环境疏水性减小, 导致极性增强。 紫外、 圆二色谱结果表明, LKP与ACE结合会导致ACE构象发生改变, ACE与LKP结合后二级结构比未结合时松散, 为紧密-松散-稍紧密的变化过程。 ITC测得LKP与ACE结合的焓变(ΔH)、 熵变(ΔS)、 化学计量比(n)以及结合常数(Ka)等热力学参数, 结果表明两者结合反应是由熵驱动的自发吸热过程, 结合力主要为疏水作用, 确定LKP与ACE相互作用的结合位点数约为1, 且随温度升高而增加。 LKP与ACE的结合常数Ka分别为2.2×103, 0.9×103和5.3×103, 说明两者亲和力较小。 分子对接结果表明, ACE活性中心的S1口袋的氨基酸残基Gln281, Lys511与LKP形成氢键相互作用, His353, His513与LKP具有疏水作用, LKP主要通过疏水作用与ACE结合, 氢键稳定蛋白空间结构。 该研究对了解ACE抑制肽与ACE的作用机制提供了一定的帮助, 为开发新的治疗高血压药物建立一定的理论基础。
血管紧张素转化酶 抑制肽 光谱法 等温滴定量热 分子对接 Angiotensin I-converting enzyme (ACE) Inhibitory Peptides Spectroscopic method Isothermal titration calorimetry Molecular docking 光谱学与光谱分析
2022, 42(7): 2107
1 湖南省微生物研究院, 长沙 410009
2 湖南省农用微生物应用工程技术研究中心, 长沙 410009
为了提高凝结芽孢杆菌(Bacillus coagulans)X3角蛋白酶的水解效率, 对其粗酶液的酶学性质及降解羽毛角蛋白的效果进行了研究。结果表明, 粗酶液的最适反应温度为60℃, 最适pH为7.0～8.0, 在70～80℃时具有较好的热稳定性。金属离子中Ca2+、Mn2+对角蛋白酶活性起促进作用, Cu2+、Ni2+强烈抑制角蛋白酶活性, 而Na+、Mg2+、Fe3+对酶活性无显著影响。化学试剂苯甲基磺酰氟(PMSF)、乙二胺四乙酸(EDTA)对酶活性有较强的抑制作用, β-巯基乙醇和二硫基苏糖醇(DTT)可显著提高酶活性, 十二烷基磺酸钠(SDS)和二甲基亚砜(DMSO)对酶活性没有显著影响。优化条件下降解羽毛, 产物中游离氨基酸的总量高达4.322 6 mg/mL, 主要种类为缬氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、谷氨酸。研究结果为菌株X3酶解角蛋白废弃物提供了技术支撑。
凝结芽孢杆菌 角蛋白酶 酶学性质 羽毛角蛋白 游离氨基酸 Bacillus coagulans keratinase enzyme characteristics feather keratin free amino acid
1 1.广西大学 化学化工学院, 南宁 530004
2 2.广西大学 广西碳酸钙产业化工程院, 广西钙基材料创新协同中心, 南宁 530004
3 3.崇左南方水泥有限公司 广西钙基材料创新协同中心, 崇左 532201
纳米酶由于其独特、高效、稳定的催化性质而在生化反应中备受关注。本研究以碳酸钙微球为绿色模板剂, 多巴胺为氮源与碳源, 合成了氮掺杂中空碳球(N-HCSs)。以3,3°,5,5°-四甲基联苯胺(TMB)为底物, 采用紫外分光光度法探究了N-HCSs的类氧化物酶的催化活性, 并研究其催化机理。结果表明, N-HCSs具有氧化物模拟酶催化活性, KOH活化后氮掺杂中空碳球的催化活性提高了3倍; N-HCSs氧化物模拟酶催化反应符合Michaelis-Menten方程, 活化前后的米氏常数Km分别为0.105和0.083, 对底物具有良好的亲和能力; N-HCSs氧化物模拟酶催化反应中起主要作用的活性氧基团是超氧阴离子(O2•-)。本研究为高活性无机非金属类氧化物模拟酶的设计和制备提供了理论依据。
氮掺杂中空碳球 氧化物模拟酶 反应机理 N-doped hollow carbon sheres oxidase-like enzyme reaction mechanism
1 山西农业大学 分子农业与生物能源研究所, 太谷 030800
2 山西农业大学 农学院, 太谷 030800
3 中国石油大学(华东)生物工程中心, 青岛 266580
功能性便秘是近几年比较常见的一种肠道疾病。越来越多的证据证明一些生物源功能活性物质对于治疗便秘有积极的疗效。螺旋藻富含多糖化合物, 且具有广泛的生理功能。本文分析不同剂量螺旋藻多糖(PSP)对地芬诺酯诱导便秘小鼠的治疗效果, 检测各组小鼠的体重、首次排便时间和数量、肠道酶活性, 菌群组成以及相关功能基因表达等。结果显示, PSP低、中、高剂量组小鼠六小时内排便数量都显著增加(P<0.05), 且首次排黑便时间缩短。同时, 小鼠的体重增长没有受到显著影响。PSP治疗后, 便秘小鼠肠道内木聚糖酶和蛋白酶活性恢复到正常组水平(P<0.05)。此外, PSP处理改变了便秘小鼠肠道主要微生物菌群组成, 上调了一些有益功能基因的丰度, 从而达到缓解便秘的效果。PSP处理上调KO0845(葡萄糖激酶)丰度水平, 能维持机体血糖平衡。这些发现表明, PSP饲喂处理可显著改善小鼠肠道微生态, 缓解小鼠便秘病症, 为解决慢性便秘提供一种有效的食疗方案。
螺旋藻多糖 便秘小鼠 肠道酶活性 菌群丰度 功能基因 Spirulina polysaccharide constipation mice enzyme activity bacterial abundance functional gene
Author Affiliations
Abstract
National Engineering Laboratory for Fiber Optic Sensing Technology, Wuhan University of Technology, Wuhan 430070, China
An improved glucose sensitive membrane (GSM) is prepared by immobilizing glucose oxidase (GOD) onto a mixture of silica mesocellular foams (SiMCFs) and SiO2 nanoparticles (SiNPs) and then trapping it in a polyvinyl alcohol (PVA) gel. The membrane is coated onto a gold-glass sheet to create a surface plasmon resonance (SPR) sensor. A series of experiments are conducted to determine the optimized parameters of the proposed GSM. For a GSM with a component ratio of SiMCFs : SiNPs = 7 : 3 (mass rate), the resonance angle of the sensor decreases from 68.57° to 63.36°, and the average sensitivity is 0.026°/(mg/dL) in a glucose concentration range of 0 mg/dL-200 mg/dL. For a GSM with a component ratio of SiMCFs : SiNPs = 5 : 5 (mass rate), the resonance angle of the sensor decreases from 67.93° to 63.50°, and the sensitivity is 0.028°/(mg/dL) in a glucose concentration range of 0 mg/dL - 160 mg/dL. These data suggest that the sensor proposed in this study is more sensitive and has a broader measurement range compared with those reported in the literature to date.
Surface plasmon resonance sensor glucose sensitive membrane immobilized enzyme silica mesocellular foams Photonic Sensors
2019, 9(4): 309
