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 太原师范学院生物系, 山西 晋中 030619 西北大学生命科学学院, 陕西 西安 710069
2 太原师范学院地理科学学院, 山西 晋中 030619
3 西北大学生命科学学院, 陕西 西安 710069
金属β-内酰胺酶（MβLs）可以水解几乎所有的β-内酰胺类抗生素, 这是导致细菌感染治疗中产生耐药性的主要机制。 迄今为止, 由于缺乏临床批准的抑制剂, 这已成为全球关注的问题。 最近来自粘质沙雷氏菌的SMB-1被发现是一种新型的B3亚类MβL, 它可以灭活几乎所有含β-内酰胺环的抗生素。 为了明确SMB-1与β-内酰胺类抗生素的特异性分子识别和作用机制, 采用内源性荧光光谱、 同步荧光光谱、 三维荧光光谱及分子对接方法对碳青霉烯类抗生素亚胺培南(IMIP)与金属β-内酰胺酶SMB-1之间的相互作用机制进行探究。 猝灭光谱结果表明IMIP可以使SMB-1内源性荧光猝灭, 且猝灭机制为动态和静态组合猝灭, 其中静态猝灭为主, 结合常数Ka为16.11×103 L·mol-1（277 K）, 表明两者之间具有很强的结合力; 根据Van’t Hoff方程得出结合过程中的热力学参数ΔG<0, ΔH=-79.65 kJ·mol-1, ΔS=-238.69 J·mol-1, 说明两者的结合是由焓变和熵变共同驱动的, 且氢键和范德华力为主要作用力; 同步荧光结果中, 随着IMIP浓度的增加, SMB-1最大发射波长均发生蓝移4.4和2.9 nm, 表明Tyr和Trp残基参与IMIP与SMB-1的结合过程; 三维荧光光谱中IMIP加入后, SMB-1的Peak B和Peak C强度显著降低, 表明SMB-1与IMIP作用之后的微环境和构象发生了改变, 与同步荧光结果一致。 分子对接结果中IMIP的β-内酰胺环进入SMB-1的结合口袋, 而侧链因空间位阻效应位于活性口袋的外部, 表明SMB-1主要是识别IMIP的核心结构, 与其R2侧链的作用较弱; 与IMIP参与作用的氨基酸残基包括Ser175, Thr177, Gln157, His215和Glu217, 表明这些氨基酸残基与活性部位的两个锌离子是设计具有强亲和力的SMB-1抑制剂的关键因素; 结合自由能也为负值, 表明两者的结合是一个自发放热的过程, 与荧光结果一致。 该研究提供了对SMB-1与IMIP的识别和结合的见解, 可能有助于设计β-内酰胺酶新底物和开发对超级细菌具有抗性的新抗生素。
金属β-内酰胺酶SMB-1 亚胺培南 荧光光谱 分子对接 相互作用 SMB-1 from Serratia marcescents Imipenem Fluorescence spectra Molecular docking Interaction 光谱学与光谱分析
2023, 43(7): 2287
辐射研究与辐射工艺学报
2023, 41(6): 060401
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 河南科技大学食品与生物工程学院, 食品加工与安全国家级教学示范中心, 食品加工与质量安全控制河南省 国际联合实验室, 功能食品资源研究与利用河南省教育厅科技创新团队, 河南 洛阳 471023
2 中原食品实验室, 河南 漯河 462300
乙醇脱氢酶(ADH)在酒精代谢过程中起着关键作用, 通过激活ADH活性可以促进人体对乙醇的吸收, 进而解酒保肝。 对ADH与表没食子儿茶素没食子酸酯(EGCG)的相互作用进行探究, 采用紫外可见光谱、 荧光光谱、 傅里叶变换红外光谱等多光谱法和分子对接法研究了ADH与EGCG的结合机理, 采用差示扫描量热仪测定ADH 和EGCG-ADH复合物的热变性温度, 进而分析二者的热稳定性变化, 并通过扫描电镜表征EGCG-ADH复合物的形貌和结构。 研究表明, EGCG激活了ADH的催化活性, 激活率为33.33%。 EGCG作用于ADH引起其微环境变化和二级结构变化, 形成了结合位点数接近于1的复合物, 范德华力和氢键对其稳定性起着重要作用; 相较于ADH, EGCG-ADH的二级结构中α-螺旋含量降低而β-折叠含量升高; 分子对接结果进一步证实了EGCG苯环羟基与周围氨基酸之间的氢键有利于保持配合物的稳定性, 而EGCG和ADH之间存在的范德华力和正烷基是ADH活性被激活的主要原因。 结果证明EGCG通过与ADH结合, 激活ADH的催化活性, 可为制备更加安全高效的解酒剂替代品提供理论指导。
乙醇脱氢酶 表没食子儿茶素没食子酸酯 相互作用 光谱法 分子对接 Alcohol dehydrogenase (ADH) Epigallocatechin gallate (EGCG) Interaction Spectroscopic Molecular docking 光谱学与光谱分析
2023, 43(11): 3622
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
1 1.中国科学院大学 中丹学院, 北京 101408
2 2.中国科学院 生物物理研究所, 北京 100101
细菌和病毒一直对人类健康构成威胁。SARS-CoV-2已经在世界各地肆虐了近三年, 给人类健康带来了巨大危险。面对细菌的抗药性和抗生素治疗效果不佳等种种挑战, 人们迫切需要新的方法来对抗致病微生物。最近, 具有内在酶活性的纳米酶作为一种有前途的新型“抗生素”, 通过催化生成大量活性氧, 在生理条件下表现出卓越的抗菌和抗病毒活性。此外, 基于纳米酶的治疗中, 纳米材料在独特的物理化学特性(如光热和光动力效应)的帮助下可以增强治疗效果。本文综述了纳米酶在抗菌、抗病毒-方向的研究进展, 从机制角度系统总结分析了纳米酶消除细菌、病毒等微生物的原理, 对未来的新型纳米抗菌抗病毒材料的研发方向及其所面临的挑战进行了展望, 为开发下一代抗微生物感染纳米酶提供了思路。
纳米酶 抗微生物 催化 抗菌 抗病毒 综述 nanozyme anti-microbial catalyze antibacterial antivirus review 杨佳羽 1,2,3,4曾俊添 1,2,3,4奚邦朝 1,2,3,4刘国镪 1,2,3,4[ ... ]张东旭 1,2,3,4,*
1 厦门大学 公共卫生学院，福建 厦门 361102
2 厦门大学 分子疫苗学和分子诊断学国家重点实验室，福建 厦门 361102
3 厦门大学 国家传染病诊断试剂与疫苗工程技术研究中心，福建 厦门 361102
4 国家药品监督管理局传染性疾病检测技术研究与评价重点实验室，福建 厦门 361102
核酸现场快速检测具有便捷、操作简单、无需专用实验室、报告快速等优点，能在机场、社区医院、海关、野外等各种复杂环境中进行检测。建立了一种可应用于核酸现场快速检测仪器的荧光检测系统，包括非共聚焦式的正交光路与多通道检测集成结构。前者信噪比高、小型便捷；后者切换效率高，能满足多重检测，其嵌合结构极大降低了通道间的荧光串扰。实验证明，系统的检测下限低于1.6 μg/mL，荧光检测梯度性R2值（确定系数）均大于0.99，重复性测试的CV（coefficient of variance）值不超过1.27%。通道间荧光串扰测试表明，通道间无串扰问题，巨细胞病毒培养液的扩增实验准确性与稳定性较好，表明该系统能够针对多重检测进行有效荧光激发与采集。
核酸现场检测 聚合酶链式反应 荧光 实时 on-site nucleic acid detection polymerase chain reaction fluorescence real-time
1 湖南省农业科学院 湖南省核农学与航天育种研究所/湖南省农业生物辐照工程技术研究中心 长沙 410125
2 湖南大学隆平分院 长沙 410125
以不同含水量的芦苇木质纤维素（以下简称芦苇）为试验材料，采用5 MeV电子束辐照处理，研究了电子束辐照对不同含水量芦苇化学组分、超分子结构、粉碎粒径及酶解性能的影响。结果表明：不同含水量的芦苇经电子束辐照后均发生降解，超分子结构受到破坏，粉碎后小粒径颗粒显著增加，酶解转化率大幅度提高；当吸收剂量相同时，不同含水量芦苇的表观形貌、超分子结构及粉碎粒径分布没有明显区别，但酶解转化率与含水量呈负相关，含水量5%、10%和50%的芦苇经过500 kGy 电子束辐照后，纤维素酶解转化率分别22.24%、19.76%和18.57%，半纤维素酶解转化率分别为25.04%、23.84%和19.56%，经过1 000 kGy电子束辐照后，含水量5%、10%和50%的芦苇纤维素酶解转化率分别为54.09%、47.27%和49.24%，半纤维素酶解转化率分别62.30%、53.25%和47.83%；当吸收剂量为500 kGy时，含水量为5%的芦苇纤维素、半纤维素较含水量10%和50%芦苇降解严重，而当吸收剂量为1 000 kGy时，含水量为50%的芦苇纤维素、半纤维素则较含水量5%和10%的芦苇降解严重，并且较含水量5%和10%的芦苇，含水量为50%的芦苇纤维素、半纤维素更多地被降解为非糖类物质。
电子束 辐照 含水量 芦苇 木质纤维素 结构 酶解 Electron beam Irradiation Moisture content Phragmites australis Lignocelluloses Structure Enzymatic hydrolysis 辐射研究与辐射工艺学报
2023, 41(2): 020401
