已有样品/n本发明提供了一种趋磁细菌及利用其制备磁性磁小体的方法。从淡水中分离出一种能产生磁性磁小体的趋磁螺菌Magnetospirillumsp.ME-1。该菌株为大小2.62~4.83x0.44~0.62μm的趋磁螺菌，含有由10~31个磁小体颗粒组成的磁小体链，磁小体成分为四氧化三铁（Fe3O4），形态为立方八面体或立方体，大小为26-40nm。该菌株发酵性能优良，所产生的磁小体具有极大的产业化推广前景

上海交通大学生命科学技术学院、微生物代谢国家重点实验室吴更教授与武汉大学王连荣、陈实教授团队合作，揭示了细菌DNA硫化修饰中催化第一步反应的半胱氨酸脱硫酶发生构象变化，使其活性位点半胱氨酸朝向底物半胱氨酸移动5.5埃以发起攻击的催化机制。最新研究成果以“Structural Analysis of an L-Cysteine Desulfurase from an Ssp DNA Phosphorothioation System”为题发表在《mBio》杂志上。刘立琼等为第一作者，吴更、王连荣为通讯作者，上海交通大学生命科学技术学院、微生物代谢国家重点实验室为第一单位。本文是团队自2018年Nature Communications上发表的细菌采用SBD结构域识别硫化修饰DNA的结构机理及2020年Nature Microbiology上发表的II型DNA硫化修饰系统的SspB、SspE晶体结构的延续和扩展。 在细菌的DNA硫化修饰（不管是早先发现的Dnd修饰系统还是新近发现的Ssp修饰系统）途径中，都由一个半胱氨酸脱硫酶催化第一步的反应，即半胱氨酸脱硫酶的活性位点半胱氨酸对底物半胱氨酸上的硫原子发起亲核攻击反应，将活化的硫原子转移到半胱氨酸脱硫酶的活性位点半胱氨酸上，以进行后续的将硫原子加进DNA的反应。2020年4月初团队在Nature Microbiology上发表的文章“SspABCD-SspE is a phosphorothioation-sensing bacterial defense system with broad antiphage activities”，从探索海洋弧菌的高频单链磷硫酰化修饰入手，通过比较基因组学和分子遗传学手段，鉴定出以SspABCD为修饰元、SspE为限制元的单链磷硫酰化限制-修饰系统。该系统与之前发现的磷硫酰化（以DndABCDE为修饰元以产生双链DNA磷硫酰化、DndFGH为限制元）的Dnd系统均迥然不同，并首次阐明了细菌磷硫酰化限制-修饰系统赋予宿主抑制噬菌体入侵的能力。同时，通过结构生物学和生物化学手段，解析了SspB蛋白的晶体结构，揭示其两个保守motif的关键残基对其DNA缺刻酶活性非常重要；解析了SspE蛋白的晶体结构，发现其N端结构域有依赖于DNA磷硫酰化修饰的NTP水解酶活性，而其C端结构域有DNA缺刻酶活性，从而阐明了该系统DNA磷硫酰化修饰与限制两部分功能耦合的分子机理。研究还发现SspABCD作为修饰蛋白在宿主基因组DNA上产生磷硫酰化修饰，SspE作为限制元能够感应基因组DNA上的磷硫酰化修饰从而区别宿主自身与外源的遗传物质，并利用其核酸酶活性对入侵噬菌体的DNA进行大范围的缺刻，从而抑制噬菌体DNA的复制。 本研究解析了新发现的II型DNA硫化修饰系统中的半胱氨酸脱硫酶SspA（来源于弧菌）与底物半胱氨酸的复合物晶体结构，分辨率为1.8埃。结构揭示SspA通过其天冬酰胺N150和精氨酸R340残基来识别底物半胱氨酸，如果将这两个残基突变则会严重破坏细菌的DNA硫化修饰。在结构中，SspA的活性位点半胱氨酸C314与底物半胱氨酸的距离长达8.9埃，这就产生了一个有趣的问题——SspA是怎么催化脱硫反应的？通过计算机分子动力学模拟，作者发现SspA的活性位点半胱氨酸C314在催化过程中向底物半胱氨酸移动了5.5埃，从而把它们之间的距离缩短到便于发生反应的范围内。本研究通过简正模式分析，发现弧菌的SspA、大肠杆菌的IscS、链霉菌的DndA（这两个都是I型DNA硫化修饰系统的）的活性位点半胱氨酸虽然处在不同的相对位置和不同的二级结构上，但都有着向各自的底物半胱氨酸的运动。 本研究进一步通过在上海光源BL19U2生物小角X射线散射（简称SAXS）线站收集的数据，从头搭建了SspA在溶液中结构的分子模型。发现SspA在溶液中的结构与分子动力学模拟后SspA的结构更为接近，它们之间的SAXS数据的χ2偏差只有1.04埃，远低于从SspA的晶体结构推算出的SAXS数据之间的χ2偏差3.70埃。这从实验上证实了前述的计算机分子动力学模拟和简正模式分析的结果。 弧菌SspA的活性位点半胱氨酸在催化过程中，活性位点半胱氨酸朝向底物半胱氨酸移动了5.5埃的距离 （A）分子动力学模拟  （B）简正模式分析   （C）小角X射线散射实验数据与晶体结构经过分子动力学模拟后的结果和晶体结构的比较   本研究通过X射线晶体结构解析、分子动力学模拟、小角X射线散射等多种研究手段的结合，揭示了细菌DNA硫化修饰这一神奇现象中催化关键的第一步半胱氨酸底物脱硫反应的酶的催化机理，解答了半胱氨酸脱硫酶家族是如何克服活性位点半胱氨酸与底物半胱氨酸之间很长的距离这一长期悬而未决的问题，使人们对于细菌DNA硫化修饰的认识和理解又前进了一步。该研究获国家自然科学基金（31872627、31670106）的支持。​​​​

本成果可用于临床耐药性支原体、肺炎链球菌、嗜血流感杆菌等引起的重症肺炎，以及耐药性化脓链球菌等引起的软组织感染。本候选化合物的优势是双靶标，不仅仅抑制蛋白质合成，还抑制DNA复制过程，既提高了抗耐药菌活性，还大大减低了耐药性突变，提高临床使用寿命。 一、项目分类 关键核心技术突破 二、技术分析 抗生素滥用，新型抗耐药菌抗生素缺乏，预计2050年因耐药菌感染死亡的人数将超过“头号杀手”癌症（死亡人数820万）的死亡人数。大环内酯抗生素是临床上很重要的一类抗生素。阿奇霉素等在治疗支原体肺炎和上下呼吸道细菌性感染疗效显著。但临床上耐多药细菌的普遍流行使得抗生素疗效降低乃至丧失。我国部分地区重症加强治疗病房（ICU）患者多重耐药菌（MDR）的感染率已达36.12%，且因感染而死亡患者占ICU总死亡患者50%以上。2016年全球统计显示下呼吸道感染是前五大死因之一，其中主要是社区获得性肺炎。我国抗生素制剂市场中，高端高效抗生素供应严重不足，低端仿制药品过剩，自主知识产权缺乏。 本成果可用于临床耐药性支原体、肺炎链球菌、嗜血流感杆菌等引起的重症肺炎，以及耐药性化脓链球菌等引起的软组织感染。本候选化合物的优势是双靶标，不仅仅抑制蛋白质合成，还抑制DNA复制过程，既提高了抗耐药菌活性，还大大减低了耐药性突变，提高临床使用寿命。该化合物结构不同于临床上国内外使用以及临床在研的各类大环内酯结构，具有较高的结构新颖性和独特的作用机制。

发现血清抗性菌最重要的代谢特征为甘氨酸-丝氨酸-苏氨酸代谢通路显著下调，采用外源甘氨酸、丝氨酸或苏氨酸重编细菌代谢组，可以大大提高对血清补体的敏感性，同时也可以提高对抗生素的敏感性。其主要机制为外源甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸促进三羧酸循环中α-酮戊二酸的积累，以抑制ATP合酶；同时高浓度甘氨酸抑制嘌呤通路合成ATP; 使ATP合成的两条主要途径同时受到抑制，导致ATP生成下降；进而下调cAMP/CRP复合物，上调细菌外膜补体结合蛋白HtrE, NfrA和YhcD表达。高浓度的甘氨酸还可以增加质子动力势，促进血清补体与补体结合蛋白的结合，逆转血清抗性，实现血清补体高效杀菌（如上图所示）。甘氨酸促进补体杀菌在人血清、小鼠血清、猪血清、鱼血浆和对虾血浆均获得相似结果，在BALB/c小鼠和Rag1-/-（无T- 和B- 细胞免疫）细胞缺陷小鼠体内也得到证实，为控制人类和动物养殖病原菌感染提供了新的思路。       该研究不仅在解决百年难题上取得突破性进展，且在机制上有两个新发现：一是发现一条新的能量代谢调节通路，二是发现代谢物可以优于基因调控来主导物质代谢流向。

嗜酸性细菌，如氧化亚铁硫杆菌、脱氮硫杆菌、排硫硫杆菌、嗜酸硫杆菌等需要在酸度较强的环境下生长，通常具有很强的耐酸性，试验表明，采用一些常规的包埋固定方法，如琼脂包埋法、海藻酸钙包埋法、聚丙烯酰胺包埋法、卡拉胶包埋法、明胶戊二醛包埋法等，细菌的生物活性并不是很高，限制了这类细菌在固定化中的应用。 

苏云金芽孢杆菌（Bt）15A3菌株是南开大学在国家 “九五”重点攻关项目和津市科技攻关计划项目的资助下获得的、含有9种以上高效杀虫蛋白基因优势组合的野生菌株，属国内外尚未开发的苏云金芽孢杆菌科默尔亚种，具有自主知识产权。该菌株发酵性能极佳，采用25吨通用型发酵罐进行生产，发酵液效价在6000国际单位以上，不需浓缩工艺制备即超过国家一级品的毒力，发酵水平居国内领先、国际先进水平。试生产的悬浮剂、可湿性粉剂和高含量原粉的性能指标均超过国家农业部发布的苏云金芽孢杆菌制剂标准。同时还开发出适用

提出了细菌代谢状态决定细菌耐药性，建立了通过关键代谢物逆转细菌耐药性以控制耐药菌的新策略（Peng et al., Cell Metabolism, 2015）。在寻找新的逆转细菌耐药性的代谢物质中，发现谷氨酸（glutamate）可以逆转细菌耐药性。其在进入细菌后，不是遵循已知的TCA循环进行代谢（柠檬酸-异柠檬酸-酮戊二酸-琥珀酸辅酶A-琥珀酸-延胡索酸-苹果酸-草酰乙酸-柠檬酸），而是在草酰乙酸的基础上逐步生成磷酸烯醇丙酮酸、丙酮酸、乙酰辅酶A再从柠檬酸进入三羧酸循环，即柠檬酸-异柠檬酸-酮戊二酸-琥珀酸辅酶A-琥珀酸-延胡索酸-苹果酸-草酰乙酸-磷酸烯醇丙酮酸-丙酮酸-乙酰辅酶A-柠檬酸，形成一个全新的循环，故命名为丙酮酸循环（P循环）。进一步的试验证明，P循环是一条正常的生物有氧氧化的最终代谢途径。P循环消耗草酰乙酸, 而TCA循环消耗乙酰辅酶A。糖类、脂类和氨基酸可以直接进入P循环，而糖类和脂类进入TCA循环需要先转变为乙酰辅酶A，说明P循环才利于糖的利用。更重要的是，将P循环多于TCA循环的基因或酶进行相应的缺失或抑制，其对TCA循环的影响与缺失或抑制TCA循环中的基因或酶的影响一致，说明TCA循环耦合在P循环中。综上所述，该研究的创新点主要包括：1）P循环对于调控生物体内能量平衡发挥着重要的作用；2）TCA循环为P循环提供草酰乙酸，是P循环的一条重要旁路；3）P循环调控TCA循环；4）P循环在代谢物逆转细菌耐药性起到关键作用。

以张启发院士为首的研究团队利用转基因和分子标记辅助选育技术培育出抗水稻螟虫和水稻主要病害的杂交水稻恢复系、其产量、品质性状同目前大面积推广的杂交水稻品种相当，节本增效、环境保护效益显著。目前，部分品种（系）已完成转基因水稻商品化生产的各种安全评价程序和实验环节，如果获得国家许可将很快应用于商品化种植，其经济社会生态效益极其显著。

  超级电容器是一种介于传统电容器和电池之间的新型储能元件，与传 统电容器相比具有更大的容量，与二次电池相比具有更高的功率密度和更长的 充¤放电循环寿命。是一种新技术含量高的科技产品。超级电容器技术特点为：（1）比功率高（能够提供几百W¤Kg 到几千W¤Kg的功率密度）；（2）大电流快速充电特性好；（3）电压与容量的模块化；（4）使用温度范围宽，为－40°C～＋70°C；（5）循环使用寿命长，可达10 万次；（6）无污染，真正免维护；（7）价 格低；（8）不需冷却及其它附属设备。北京科技大学在（1）集电极材料；〔2〕高活性、高比表面积炭材料；〔3〕粘合剂和隔膜材料；〔4〕无机和有机电解质；〔5〕高电压、大容量超级电容器等方面展了系统研究开发。前期开发出了作为混合动力电动车辅助电源用的超级电容器样品.