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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
一类芳香杂环酮类化合物的锂离子二次电池正极材料及应用
本成果发明的一类芳香杂环酮或酮醌类化合物作为锂离子二次电池正极材料，是以具有芳香杂环酮或酮醌为电化学氧化还原位点的有机化合物，包括芳香杂环酮和芳香杂环酮醌类衍生物。该类化合物以芳香共轭酮或酮醌骨架上的羰基与锂离子的反应为作用机制并以羰基为反应活性位点，酮羰基、酮醌羰基是都是有机化合物正极材料中普遍使用的活性官能团之一，能够用于实现较高的比容量、更正的氧化还原电位和更高的放电电位，并作为高比容量、高循环性能的锂离子正极材料。
南京工业大学
2021-01-12
一种镁铁氧/碳复合材料及其制备方法
本发明涉及一种镁铁氧/碳复合材料及其制备方法，将铁源、镁粉、液体碳源混合，转移到密闭反应容器内，密封并置于坩埚炉中，在550‑650℃下反应8‑12h，从而得到复合产物。本发明中镁粉、液体碳源、铁盐同时反应，生产的氧化镁与氧化铁形成均一相镁铁氧，液体碳源形成的碳层恰好包覆在颗粒表面。在此过程中，氧化镁与氧化铁的同步合成，在生成二元氧化物颗粒时，同步热解液体碳源得到碳包覆层，两种物质在化学反应的气氛下相互依附，碳包覆层与二元氧化物颗粒形成理想的核壳结构，一步构建碳复合材料。
曲阜师范大学
2021-05-07
一种牙科用梯度结构金属烤瓷材料及其制备方法
本发明属于口腔修复领域中烤瓷材料的制备和应用技术领域，特别涉及采用镍铬合金为金属基底的梯度烤瓷材料的制备方法。合成一种以白榴石为主晶相的烤瓷粉，其组分的质量百分比为SiO2？66.67％、Al2O3？16.57％、K2O？12.81％、Na2O？2.64％、其它0.89％。在此烤瓷粉中加入梯度调节成分，其组分的质量百分比Ni为30％～40％、Cr为10％～20％、NiO为0％～10％，Cr2O3为40％～50％，将加入了梯度调节成分的烤瓷粉用层堆积法成型并烧结。制备出的成分梯度烤瓷材料具有缓和金瓷间热应力和提高强度等特点，为口腔烤瓷修复的临床应用打下基础。
四川大学
2021-04-11
一种高性能锰酸锂正极材料及其制备方法
本发明针对现有尖晶石锰酸锂和层状锰酸锂正极材料性能的不足，通过原料配比的设计，以及控制合理气氛和热处理温度、时间来制备高性能的锰酸锂正极材料，该材料既有较高的放电比容量，又有优良的循环性能。
四川大学
2021-04-11
一种环氧树脂导热复合材料及其制备与应用
本发明涉及高分子复合材料领域，具体涉及一种导热环氧树脂复合材料及其制备方法。一种导热环氧树脂复合材料，包含如下质量份数的组分：碳纳米管0.5~3.0份；纳米氮化铝0.5~10.0份；硅烷偶联剂0.1~1.0份；硬脂酸0.1~0.5份；环氧树脂60~80份；固化剂8~30份。本发明使用氨基功能化的碳纳米管和偶联剂表面改性的纳米氮化铝为导热填料，分散环氧树脂中，制备具有导热性能的环氧树脂材料，操作工艺简单，一方面可以保证材料的导热性能，另一方面可以降低成本。该复合材料所使用的功能填料的添加量少，产品的稳定性好，可用于电器、电子散热等方面。
华中科技大学
2021-04-10