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解析致病菌细胞壁成分胞壁酸翻转酶结构功能机制
中国科大陈宇星教授、周丛照教授和孙林峰教授课题组合作阐明了金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）胞壁酸（WTA）翻转酶TarGH转运WTA的机制和TarGH特异性抑制剂Targocil的抑制机制。该研究成果在线发表在微生物领域专业杂志mBio上。耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）是主要的临床致病菌之一，其引发的感染难以治愈甚至可能致死。由于近年来抗生素滥用，出现了对所有的β-内酰胺类药物都具有抗性的MRSA菌株。研究表明S. aureus细胞壁主要成分WTA是引起耐药性的关键因素之一。在革兰氏阳性菌中，WTA是一类共价连接在肽聚糖上的阴离子多聚物。WTA在细菌分裂、生物膜形成、宿主定殖以及细菌感染等过程中起着重要作用。因此，WTA合成路径中的关键酶是新型抗菌药物的重要靶点。在S. aureus中，WTA合成前体是N-乙酰葡糖胺修饰的多聚核糖醇长链，其通过共价键连接在锚定在细胞膜上的脂质载体Und-PP上。该Und-PP连接的多聚核糖醇长链前体先在细胞内完成合成，最后通过ABC转运蛋白TarGH翻转出细胞膜。作为最具潜力的抗生素靶标之一，TarGH及其抑制剂得到广泛研究。先导化合物小分子Targocil是近期被鉴定出来特异性抑制TarGH效率较高的抑制剂，但是其抑制的分子机制并不清楚。为阐明TarGH转运WTA的机理以及Targocil的抑制机制，作者用冷冻电镜方法，解析了金黄色葡萄球菌WTA翻转酶TarGH的同源蛋白，来自Alicyclobacillus herbarius菌的TarGH结构。其同源性为50%。TarGH结构总体分辨率为3.9 Å，其核心结构区域分辨率达到3.6Å。由于未结合ATP，TarGH结构处于开口朝向细胞内的构象状态。基于结构，作者计算出了底物转运通道，通过对组成通道的氨基酸残基性质分析并结合生理实验，阐明了底物特异性识别机制。通过结构比对作者提出TarGH及其同源蛋白利用“曲柄连杆”原理来实现底物转运的分子机制。具有类似结构特点的ABC转运蛋白都可以利用这一机制通过相对微小的总体构象变化转运较大的底物。作者进一步通过生化实验和计算机模拟确定了Targocil结合TarGH的精确位点，并阐明了其抑制TarGH转运胞壁酸的分子机制。
中国科学技术大学
2021-04-10
重组大肠杆菌生产磷脂酶D及转酯化产品开发
"磷脂酶 D （PLD）是一类具有水解作用和磷酰基转移作用的酶, 在磷脂改性方面发挥着重要作用。它可以将大量磷脂酰胆碱(PC) 催化合成为自然界稀有的磷脂质，如磷脂酰乙醇胺(PE)、磷脂酰丝氨酸(PS)和磷脂酰甘油(PG)等，合成的磷脂质在医药和食品工业具有很大的应用前景。但由于来源不足和价格高，PLD的工业应用一直受到限制。本项目通过基因工程和微生物发酵技术，解决了PLD工业化应用中难表达和表达量不足的难题，利用重组大肠杆菌发酵实现了PLD的高水平表达，其酶活为106 U•L-1，产量为748 mg•L-1，分别比目前报道的最高水平提高了100倍和20倍；同时，本项目还建立了一种简单有效提取重组PLD的方法，可望大大降低PLD的生产成本。本技术先进，应用前景看好，如按106 U•L-1的发酵水平生产，成本约100元人民币/1000 U，目前市场售价在3000-6000元/1000 U，利润空间很大。 "
厦门大学
2021-04-10
茶树咖啡碱合成酶基因启动子TCSP及其应用
本发明提供茶树咖啡碱合成酶基因启动子TCSP及其在制备转基因植物中的应用.本发明以茶树DNA为模板,用GenomeWalking方法克隆得到茶树TCS基因启动子序列,然后利用Gateway技术构建重组植物表达载体pKGWFS7TCSP,采用农杆菌介导的烟草遗传转化,以表达GUS基因的方式进行启动子活性功能验证.本发明首次从茶树中克隆出特异性咖啡碱合成酶基因启动子TCSP,并验证了其活性,对于揭示茶树咖啡碱合成的机理,生物调控茶树咖啡碱的含量具有重要意义.
安徽农业大学
2021-04-29
关于蛋白质订书机酶实现高效多肽-多肽偶联反应
高效的 多肽 - 多肽偶联反应对于 制备蛋白 - 药物缀合物、调控蛋白质拓扑结构、生物成像 、化学生物学 等 领域 具有重要的意义 ，并因其可基因编码的特性 而 备受关注 。目前， 研究 报道 此类连接方法 并不太多 见 ，其中 分选酶（ sortase ） 或 蝶豆粘酶 -1 （ butelase 1 ） 介导的偶联反应具有较好的底物 序列特异性 ， 内含肽 （ intein ） 介导的蛋白质连接方法 可实现 可基因编码的高效主链连接， 而 转谷氨酰胺酶 （ transglutaminase ） 则 可以 介导 非特异性的 侧链异肽键 偶联 。近年来 ， 多肽 - 蛋白质反应对 的 蓬勃发展 为此类工具 的 发展 提供了新的契机 。 已 有 谍连接酶（ SpyLigase ）和探连接酶（ SnoopLigase ） 介导 的多肽 - 多肽偶联体系 见诸报道 ，但其效率仍 有 待提高， 而 其 细 胞内的应用前景仍有待探索。 最近 ， 张文彬课题组发展了 独特的具有无序结构的 谍订书机 酶 （ SpyStapler ），可实现 谍标签 （ SpyTag ）和北大 标签 （ BDTag ）在 细 胞内和 细 胞外的高效偶联 （图 1 ） 。
北京大学
2021-04-11
重组大肠杆菌生产磷脂酶D及转酯化产品开发
磷脂酶D（PLD,EC 3.1.4.4）是一类广泛存在于各种生物体的酶，具有水解作用和磷酰基转移作用（见图1）。作为一种酶制剂，PLD的转磷脂酰活性尤为重要，被用于制备具有生物活性的稀有磷脂。其中，以大豆磷脂酰胆碱（PC）为底物，PLD酶法制备磷脂酰丝氨酸（PS），受到广泛关注。PS作为脑健康营养补充剂，相继被美国FDA、日本HBM和中国国家卫生计生委所认证，列为新资源食品。相较于提取自牛脑和植物的PS，生物酶法制备的PS，避免了食品安全和植物源含量低的问题。进一步，一些新的结构和功能磷脂，通过PLD转磷脂酰反应被合成出来，例如，磷脂酰鲨肝醇、磷脂酰葡萄糖、心磷脂类似物、磷脂酰酪醇、磷脂酰萜烯和磷脂酰丝氨醇，它们中一些具有抗癌和抗氧化活性。
直到现在，受限于磷脂酶D来源不足和价格高（链霉菌属PLD，≥150 units/mg，6516.9¥/1000 U，Sigma公司），其工业上的广泛应用受到限制。例如，文献报道的PLD最高产量在104-105U·L-1，而制备转化得到每公斤PS，需要2.6×106U的PLD。这一障碍的主要原因是高水平表达的PLD对宿主的严重细胞毒性，导致细胞死亡。
历经5年时间，从上游到下游整体设计，我们解决了毒性蛋白（磷脂酶D，PLD）异源表达难的问题（质粒不稳定、蛋白合成时间短、细胞生长抑制和裂解），PLD生产达到目前世界最高水平106U·L-1(748 mg·L-1)（提高20倍）；同时发展一种简单有效提取重组磷脂酶D的方法（无需破碎、无需添加溶菌酶和有机溶剂、室温进行），PLD生产成本有望降低20倍以上。按照实验室规模的一台5 L发酵罐，年产量可以提供3.5×108U的磷脂酶D，满足100 kg的PS转化需求计算（不计算PLD重复利用率），扩大反应器体积至100-1000 L，PLD产量可满足制备2-20吨PS的需求。
厦门大学
2021-01-12
一种利用过硫酸盐及负载铁锰双相复合氧化石墨烯去除水中内分泌干扰物的方法
一种利用过硫酸盐及负载铁锰双相复合氧化石墨烯去除水中内分泌干扰物的方法，它涉及一种去除水中内分泌干扰物的方法。本发明的内容是要解决现有去除水中内分泌干扰物的方法去除效率低，成本高，副产物多，吸附剂难回收和不能大规模去除特定有机污染物的问题。方法：一、将过硫酸盐与预处理的水混合；二、调节反应pH值；三、制备负载铁锰双相复合氧化石墨烯；四、投加负载铁锰双相复合氧化石墨烯；五、采用外磁场分离负载铁锰双相复合氧化石墨烯，即完成一种利用过硫酸盐及负载铁锰双相复合氧化石墨烯去除水中内分泌干扰物的方法。使用本发明的方法去除水中内分泌干扰物的去除率可达85％～95％。本发明可以去除水中残余内分泌干扰物。
四川大学
2016-09-29
掺铝氧化锌薄膜的退火真空度和氩离子溅射清洗工艺控制
掺铝氧化锌薄膜（ AZO ）成本低廉、无毒环保，溶胶凝胶法制备 AZO 薄膜具有工艺简单、成膜均匀性好、易于精确掺杂等优点，而后续处理工艺则是提高溶胶凝胶法制备的透明导电薄膜性能的关键。为此我们研究 105 到 10-4 Pa 大真空度范围退火条件下的电阻率变化规律，发现：电阻率的降低集中在相对狭窄的真空度范围，其中在 100 Pa 到 10 Pa 之间，电阻率陡降了 2 个数量级。电阻率在 10 Pa 退火时达到最小值，继续提高真空度（减低气压），电阻率不再继续降低。这一研究结果不仅澄清了以往对溶胶 - 凝胶法制备透明薄膜后续工艺处理的模糊认识，而且对实际生产工艺具有重要的指导意义，例如以此为根据，选择合适的真空度退火，达到既满足产品的性能指标，又能节能减排的最佳效果。 XRD 与 XPS 的分析表明中真空下氧空位、锌填隙、以及 Al3+ 对 Zn2+ 离子的取代是中真空度下电阻率陡降的主要原因。此外，利用 Ar+ 离子对退火后的样品进行反溅射清洗，能进一步提高电导率。更重要的是能在薄膜表面形成具有一定的凹凸起伏的绒面结构，能将入射太阳光分散到各个角度。用作太阳能电池电极时，能有效增强太阳能电池内的光吸收材料对入射太阳光的捕获，提高光能利用率。
辽宁大学
2021-04-11
透平压缩机的跨临界二氧化碳热泵循环系统
当前环境问题已成为一个重要的全球问题，其中臭氧层破坏和温室效应问题 引起人们高度重视。传统的热泵热水器以氟利昂作为工质，不符合环保要求，而 人工合成的制冷剂又可能对环境造成潜在的、不可预知的危害。因此，开发环保 意义上的热泵热水器具有重要价值。 热泵热水器是以消耗少部分电能为代价，通过热力循环，将环境介质水、地 热源、空气等储存的能量加以发掘利用，用来生产热水。CO2 作为自然工质，以 其环保性、经济性、安全性、优良的传热特性、大单位容积制冷量等综合优势， 成为热泵工质的首选。由于其较低的临界温度，循环一般处于跨临界状态下运行。 所谓跨临界循环就是压缩机的吸气压力低于临界压力，但是排气压力高于临界压 力，工质在高压侧换热主要通过显热交换完成，其蒸发温度低于临界温度，循环 吸热过程仍在亚临界条件下，换热依靠潜热，高压侧温度和压力相互独立，使得 系统多了一个自由度或者可控参数。相较于常规亚临界循环，CO2 跨临界循环中 气体冷却器所具有的较高排气温度和较大温度滑移正好和冷却介质的温升过程 相匹配，温差不可逆损失减小，有利于提高系统性能，非常适用于家用水的加热。 而且 CO2 跨临界循环的容
西安交通大学
2021-04-10
基于过期医疗药品的二氧化碳缓蚀剂及其制备方法与应用
本发明公开了一种基于过期医疗药品的二氧化碳缓蚀剂及其制 备方法与应用，其中该二氧化碳缓蚀剂按照质量百分比包括：5％至 12％的过期丙硫氧嘧啶，8％至 20％的过期茴三硫，1％至 5％的表面 活性剂，20-40％极性有机溶剂，20-40％短链醇。本发明通过对构成二 氧化碳缓蚀剂的关键组分及其来源、配比进行改进，尤其采用过期丙 硫氧嘧啶和过期茴三硫这两类过期医疗药品，通过控制这两类过期药 品在该二氧化碳缓蚀剂中的质量百分
华中科技大学
2021-01-12
水热法制备氢氧化镁阻燃剂的研究与工业开发
1 成果简介长期以来我国制盐行业对资源的利用主要集中在制盐方面，而对于制盐副产物的综合利用及深加工方面重视不足。制盐中副产的苦卤(氯化镁含量高达百分之十以上)利用率小于20%，不但造成资源的严重浪费，而且破坏了周边地区的生态平衡。我国目前盐化工行业对镁资源利用十分薄弱，仅有少部分镁盐被用来生产廉价的六水氯化镁（ 300~400 元/吨）和七水硫酸镁（ 500~600 元/吨），其余大部分闲置在海盐区。因此镁资源的高度利用直接关系到含盐资源（海水、盐湖、地下卤水等）的可持续开发。 在镁系产品中，阻燃型氢氧化镁由于国内外市场潜力很大而独具魅力。随着塑料工业的快速发展，对阻燃型热塑性高聚物的需求与日俱增，对阻燃剂的需求特别是对无毒、抑烟、热稳定性高的氢氧化镁阻燃剂的需求将更为迫切。氢氧化镁阻燃剂可用于各种复合材料如电线、电缆、家电、建材，尤其适合与加工温度较高的 PP、 PA、 POM 等聚合物配合使用。 我国从 80 年代后期开始进行氢氧化镁的研究与开发， 1998 年不同规格氢氧化镁总生产能力约为 1.0~1.2 万吨/年，但绝大部分产品性能较差，表现为形状不规则，粒径分布宽，纯度低，比表面积偏大，团聚现象明显，限制了氢氧化镁阻燃剂的工业应用。2 应用说明清华大学近年来一直致力于氢氧化镁阻燃剂的研究与开发，经过多年努力，现已开发出氢氧化镁阻燃剂的常温合成-水热改性技术，产品性能指标达到国际同类企业的标准。该项技术以制盐行业副产的氯化镁为主要原料， 产品附加值高（保守售价 10000 元/吨）。现已完成千吨级工业中试并通过青海省鉴定。3 技术指标形貌：六方片状；粒径： 0.2~1.5 微米；纯度： ³97 %（ 视原料纯度而定）；比表面积： 小于 25m2/g 。图 1 我系研制的氢氧化镁阻燃剂产品 图 2 日本的氢氧化镁阻燃剂产品（ 1.5~2 万元/吨）4 效益分析按年产 2000 吨规模计，成本:约 5000 元/吨， 售价： 10000 元/吨， 年创产值（万元）：2000´10000¸10000=2000， 年创利税（万元）： 2000´(10000-5000)¸10000=1000。
清华大学
2021-04-13