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在高溫熱泉極端環(huán)境烷烴代謝的微生物進化與起源
滇藏熱泉生態(tài)系統(tǒng)中蘊含著豐富的微生物資源，包含大量的系統(tǒng)發(fā)育位置未知且功能奇特的神秘、新穎的微生物類群。課題組結(jié)合宏基因組學測序技術(shù)和生物信息學手段從中重構(gòu)出14個具有甲烷/烷烴代謝能力的微生物基因組（圖1），其系統(tǒng)發(fā)育多樣性極高且獨特，廣泛分布于韋斯特古菌門、哪吒古菌門(Nezharchaeota)等TACK超級門中。值得一提的是，該課題組首次于奇古菌門(Thaumarchaeota)中發(fā)現(xiàn)其具有產(chǎn)甲烷功能。此前，奇古菌門以其好氧氨氧化能力而為眾人所熟知，而課題組首次對其厭氧狀態(tài)下產(chǎn)甲烷能力的發(fā)現(xiàn)表明我們目前對此門認知的局限性，神秘的自然界或?qū)⑦h遠超出我們的認知。此外，組學技術(shù)的發(fā)展或?qū)⒅敢覀儗ζ溥M化歷史進行更全面的認知。課題組對這些未知生命的代謝特征進行了揭示，并發(fā)現(xiàn)除卻傳統(tǒng)的氫營養(yǎng)型產(chǎn)甲烷菌外，還有多種氫依賴的甲基營養(yǎng)性產(chǎn)甲烷菌，他們可吸收熱泉生態(tài)系統(tǒng)中多種甲基底物以完成甲烷的產(chǎn)生（圖2）。通過進化基因組分析，課題組還對古菌祖先的進化起源進行了推測，研究發(fā)現(xiàn)對于具有產(chǎn)甲烷能力的微生物類群，其甲烷代謝關(guān)鍵基因mcrABG相對較為保守，并無明顯的水平基因轉(zhuǎn)移時間發(fā)生；而對于烷烴氧化的微生物類群，水平基因轉(zhuǎn)移對其多樣性塑造有著深遠影響。基于甲烷代謝基因的保守性，課題組對其祖先序列進行了序列重構(gòu)，從而來推測祖先序列的最適生長溫度，結(jié)果表明具有mcrABG標記基因的微生物類群或起源于高溫生境（圖3）。另外，由于 TACK和ASGARD超級門中，以及廣古菌門中大部分支系均具有甲烷/烷烴代謝能力，且相應微生物相比其它同支系微生物有著更為悠久的進化歷史，因此，課題組猜測地球早期生命中，古菌的祖先或具有甲烷和烷烴代謝能力。
中山大學
2021-04-13
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抗細菌生物膜活性的YycG組氨酸激酶抑制劑新型藥物
● 項目簡介：細菌生物膜是細菌互相粘連形成的模樣物，對大多數(shù)抗生素耐藥，其耐藥性比浮游菌可高達100倍。近年來細菌生物膜疾病日益嚴重、治療難度極大，目前尚無抗細菌生物膜藥物上市。YycG/YycF雙組分信號轉(zhuǎn)導系統(tǒng)對細菌的生長和生物膜形成具有重要的調(diào)控作用，可以作為理想的藥物靶標篩選抗生物膜先導化合物。對先導化合物優(yōu)化改造，評價其藥效，研究候選藥物的藥代動力學特征并對其安全性進行初步評價，探討其成藥性，可能產(chǎn)生創(chuàng)新性強、具有自主知識產(chǎn)權(quán)的候選新藥。● 應用前景：通過生物信息學分析，在表皮葡萄球菌全基因組中共發(fā)現(xiàn)了16對雙組分信號轉(zhuǎn)導系統(tǒng)。選擇其中一組YycG/YycF 系統(tǒng)中的組氨酸激酶YycG的保守功能域HATPase_c作為候選抗菌藥物靶點，通過高通量虛擬篩選獲得了具有抑制生物膜作用的小分子化合物，能夠可特異性地作用于葡萄球菌屬等革蘭陽性球菌，對革蘭陰性菌無抑菌作用，且對哺乳類細胞毒性作用低。對表皮葡萄球菌已形成生物膜中的細菌具有殺傷作用，同時也可使細菌生物膜的結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，很好的抑制了生物膜的形成。以其中兩個小分子化合物作為先導化合物，進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化改造，已經(jīng)獲得30個結(jié)構(gòu)新穎的衍生物。通過表皮葡萄球菌生物膜殺傷實驗證明，其中5個化合物的MIC，MBC和抑制生物膜濃度均不同程度的優(yōu)于先導化合物。化合物H5-10的MIC，MBC和抑制生物膜濃度分別達到1.5，3.1，25μM。目前該項目的技術(shù)水平居于國內(nèi)領(lǐng)先、國際先進水平。本項目已申請并獲得授權(quán)2項國家發(fā)明專利。
南京工業(yè)大學
2021-04-13
生物法固定二氧化碳厭氧發(fā)酵制備丁二酸
丁二酸又名琥珀酸，是生物煉制產(chǎn)品工程中最重要的碳四平臺化合物，是制備多種重要化工中間體（1，4-丁二醇、四氫呋喃、g-丁內(nèi)酯等）與生物可降解材料（PBS）的原料，市場需求總量將有望由目前的1.8萬噸擴展至400萬噸。傳統(tǒng)生產(chǎn)方法采用的是從丁烷經(jīng)順丁烯二酸酐通過電解生產(chǎn)，生產(chǎn)污染大，成本高，抑制了丁二酸這一大宗化學品的發(fā)展?jié)摿ΑＩ锓ㄉa(chǎn)丁二酸的主要原料來源廣泛且價格低廉（玉米、廢乳清、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)廢料等），可以減少對不可再生資源的消耗，微生物合成丁二酸的過程中吸收并固定CO2用于菌株的代謝，并最終生成丁二酸，每生產(chǎn)1kg丁二酸，將會有0.37kg的CO2被固定。如果將發(fā)酵生產(chǎn)丁二酸與另一大宗發(fā)酵產(chǎn)品乙醇的生產(chǎn)過程進行耦合，更可將發(fā)酵生產(chǎn)乙醇產(chǎn)生的CO2加以利用，減少溫室氣體的排放，并同時生產(chǎn)出丁二酸、乙醇等產(chǎn)品。該制備技術(shù)具有產(chǎn)物濃度高、原料來源豐富、分離簡便、產(chǎn)品質(zhì)量高等優(yōu)勢。可利用葡萄糖、玉米粉糖化液、纖維素/半纖維素水解糖液并在發(fā)酵中固定二氧化碳氣體作為碳源，在較高葡萄糖濃度下（100g/L）實現(xiàn)了較高濃度產(chǎn)物的累積（60~70g/L），生產(chǎn)強度達1.5g/（L?h），丁二酸提取收率≥80%，產(chǎn)品純度≥98%。擁有具有自主知識產(chǎn)權(quán)的丁二酸生產(chǎn)菌株：產(chǎn)琥珀酸放線桿菌NJ113，該菌株具有良好的丁二酸生產(chǎn)性狀，生產(chǎn)水平目前處于國際先進、國內(nèi)領(lǐng)先。建立了從種子培養(yǎng)、厭氧發(fā)酵、產(chǎn)物分離提取及檢測分析等一系列較為完整的上下游工藝，具有路線簡單、便于操作、綠色清潔等優(yōu)點。
南京工業(yè)大學
2021-04-13
疾病生物標志物的質(zhì)譜超高靈敏檢測和成像新方法
膜蛋白生物標志物的超高靈敏度、高通量、多目標及操作簡便的常壓敞開式質(zhì)譜（AMS）免疫分析新方法。該方法可實現(xiàn)微升級體液中或幾十個細胞表面的疾病蛋白標志物的原位檢測，檢測靈敏度達zeptomole（zmol）水平。實現(xiàn)了血清樣品中CA125等生物標志物的檢測，有望用于卵巢癌和乳腺癌的早期診斷。該平臺還可實現(xiàn)低至25個細胞水平的OVCAR-3和MCF-7細胞表面的重要三種生物標志物（CA125、CEA和EpCAM）的同時、原位表達差異測定，顯示了超高的靈敏度和多目標同時檢測能力，且具有普適性和可拓展性。
北京大學
2021-04-11
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一種催化制備9-芳基多氫吖啶衍生物的方法
（專利號：ZL 201310135455.X） 簡介：本發(fā)明提供一種催化制備9-芳基多氫吖啶衍生物的方法，屬于有機化工技術(shù)領(lǐng)域。制備9-芳基多氫吖啶衍生物的反應中芳香醛、1，3-環(huán)己二酮衍生物與醋酸銨的摩爾比為1：2~3：3~5，雙磺酸根酸性離子液體催化劑的摩爾量是所用芳香醛的3~8%，反應溶劑無水乙醇的用量為物料總質(zhì)量的60~90%，回流反應3~7h，反應壓力為一個大氣壓，反應后冷卻，抽濾，濾渣用95%乙醇重結(jié)晶、真空干燥后得到純9-芳
安徽工業(yè)大學
2021-01-12
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4′-去甲基表鬼臼毒素衍生物及其合成方法和應用
研發(fā)階段/n本發(fā)明公開了4′-去甲基表鬼臼毒素衍生物及其合成方法和應用。本發(fā)明將4′-去甲基表鬼臼毒素的C環(huán)4位的羥基活化后通過親核加成反應，將川芎嗪引入到4′-去甲基表鬼臼毒素的C環(huán)4位，得到式(III)所示的4′-去甲基表鬼臼毒素衍生物衍生物。體外KB細胞凋亡的試驗結(jié)果表明，本發(fā)明4′-去甲基表鬼臼毒素衍生物具有良好的抗腫瘤活性、且安全性好、毒副作用小，可制備成抗腫瘤藥物。
湖北工業(yè)大學
2021-01-12
一種促進細胞生長的柞蠶絲素的生物礦化方法
本發(fā)明涉及一種促進細胞生長的柞蠶絲素的生物礦化方法。目前還沒有一種操作容易，既快速，又能制備出具有高的生物相容性的柞蠶絲素的生物礦化方法。本發(fā)明依次包括如下步驟：將柞蠶蠶繭剪碎，投加到Na2CO3水溶液中脫膠得柞蠶絲素纖維；將柞蠶絲素纖維投加到LiSCN水溶液中溶解后透析，冷凍和干燥后制成柞蠶絲素粉末，再在六氟丙酮中溶解得柞蠶絲素溶液；將柞蠶絲素溶液滴加到塑料板上風干得到柞蠶絲素膜；將柞蠶絲素膜浸漬于CaCl2水溶液中，用水和丙酮清洗，風干，再浸漬于Na2HPO4水溶液中，用水和丙酮清洗，風干，重復操作20-35次，從而制得成品。本發(fā)明的工藝簡單，制備周期短，制備而成的生物材料沒有細胞毒性。
浙江大學
2021-04-13
一種模塊化便攜式生物3D打印機
本實用新型公開了一種模塊化便攜式生物3D打印機。包括基座、支撐結(jié)構(gòu)、用于掃描識別的掃描模塊、用于3D打印的打印模塊，基礎(chǔ)運動模塊以及基站模塊；所述的基座上設置有方孔；所述方孔用于安裝支撐結(jié)構(gòu)的支撐腳；所述的支撐結(jié)構(gòu)上設置有基礎(chǔ)運動模塊，所述的基礎(chǔ)運動模塊設有插槽，所述的掃描模塊和打印模塊上設有與所述插槽配合的統(tǒng)一插頭；基站模塊控制掃描模塊、打印模塊和基礎(chǔ)運動模塊的工作。通過將生物3D打印機打印過程的高度抽象與功能抽離，將不同的功能設計成不同的模塊，每個模塊只負責一項工作，大大提高了打印機的空間利用率，縮小了打印機的體積，為便攜式生物3D打印機設計提供了一種思路。
浙江大學
2021-04-13
低碳氮比氨氮廢水厭氧氨氧化自養(yǎng)生物處理技術(shù)
近些年來，我國水環(huán)境中的氮素污染問題日益嚴重，藍藻爆發(fā)、“水華”、 “赤潮”等水體富營養(yǎng)化現(xiàn)象頻發(fā)，大量高濃度的低碳氮比氨氮廢水未能得到妥 善處理，已經(jīng)嚴重影響到我國多種行業(yè)的正常發(fā)展。我國氮素污染問題日益嚴 重，而傳統(tǒng)脫氮工藝流程長，氧耗大，反硝化碳源不足，脫氮效果低。 厭氧氨氧化工藝是是近年來新興的含氮廢水處理技術(shù)，是目前最經(jīng)濟、最 簡潔的生物脫氮工藝之一，非常適用于低碳氮比廢水的處理。厭氧氨氧化技術(shù) 與傳統(tǒng)生物脫氮技術(shù)相比，它無需曝氣和堿度補償，也無需投加有機碳源，從 而節(jié)省了大量能源和物料，大幅降低了廢水處理成本。較傳統(tǒng)脫氮工藝，該技 術(shù)可節(jié)省 60%以上的能耗，減少 70%的剩余污泥產(chǎn)量。
山東大學
2021-04-13
三光子磷光銥(III)配合物的合理設計并用于生物成像研究
發(fā)展了一種理論計算與實驗測試相結(jié)合的三光子熒光染料有效篩選方法，設計、合成了一類具有三光子磷光的新型銥(III) 配合物，并成功將其用于生物熒光成像研究。在研究中，他們發(fā)現(xiàn)不改變配合物母體結(jié)構(gòu)，僅通過引入一些特殊的官能團修飾，能有效地將配合物的三光子躍遷幾率和量子產(chǎn)率提升近四倍，極大地改善了銥(III)配合物的三光子光物理性質(zhì)。 利用三光子顯微共聚焦/磷光壽命成像技術(shù)，銥(III)配合物3PAIr2只需低的染色濃度（50 nM）、短的孵育時間（5分鐘）和低的激發(fā)功率（980 nm飛秒激光功率為0.5 mW），就可以有效地實現(xiàn)細胞水平的快速線粒體磷光成像。利用大鼠腦部海馬體切片生物模型，完成了3PAIr2在組織切片層面的深度測試，發(fā)現(xiàn)其以980 nm激光激發(fā)的三光子磷光成像可以達到約500 微米的穿透深度，這個距離是以750 nm激光激發(fā)的雙光子磷光成像深度的兩倍。同時在通過雙親性聚合物DSPE-PEG2000包裹后，利用3PAIr2-DSPE-PEG2000進一步嘗試小鼠開顱情況下的腦血管生物熒光成像，得到了450 微米的小鼠腦血管成像深度和三維高分辨率腦血管重構(gòu)圖。這是首次使用銥(III)配合物作為三光子磷光染料實現(xiàn)了對完整顱骨下腦血管的高穿透和高分辨觀測。不僅為三光子熒光染料的合理設計提供了一條簡便、行之有效的途徑，還獲得了一類具有優(yōu)異生物成像能力的金屬配合物磷光染料。
中山大學
2021-04-13