合成生物学在蛋白质功能材料领域的研究进展 被引量：6

1

作者 王盼 朱晨辉 +1 位作者 赵婧 范代娣 《合成生物学》 CSCD 2021年第1期46-58,共13页

蛋白质功能材料具有良好的生物相容性、可降解性和多功能性,在医药、军事和纺织等领域应用价值巨大。然而,材料蛋白具有分子量大、高频氨基酸多和翻译后修饰特殊等独特性,导致其在人工细胞合成中存在表达率低、各功能元件与底盘细胞适... 蛋白质功能材料具有良好的生物相容性、可降解性和多功能性,在医药、军事和纺织等领域应用价值巨大。然而,材料蛋白具有分子量大、高频氨基酸多和翻译后修饰特殊等独特性,导致其在人工细胞合成中存在表达率低、各功能元件与底盘细胞适配性差、结构及功效不稳定等瓶颈,严重限制了这些蛋白的高效生产与应用。掀起第三次生物技术革命的合成生物学技术,以“基因调控,工程设计”为核心,可用于产品的精准化设计与高效合成,实现人类对可持续发展工业模式的期待。本文介绍了蛋白质功能材料的应用及发展,以蛋白高效合成及功能需求为导向,从蛋白分子的定向设计、细胞工厂构建与适配调控以及蛋白材料加工应用等方面阐述蛋白质功能材料的合成策略,以实现其功能定向强化及工业化生产。目前以合成生物学的科学理念为指导,对生命体进行不断改造与优化,以实现细胞工厂定向合成蛋白,结合理性设计的材料模块,赋予蛋白质在生产过程的智能可控以及性能的更新升级是研究的热点。展望未来,讨论了蛋白质功能材料在面向产业应用过程中需要克服的挑战,为性能优异的蛋白质功能材料广泛应用提供可能。 展开更多

关键词 合成生物学 蛋白质功能材料 高频氨基酸 适配调控 装配加工

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人造蛋白功能材料的生物合成及应用 被引量：2

2

作者 曾丹 储建林 +1 位作者 陈燕茹 范代娣 《合成生物学》 CSCD 2021年第4期528-542,共15页

人造蛋白功能材料具有良好的生物相容性和生物可降解性,来源广泛且功能多样,是一类理想的生物材料,在生物工程、医药、军事和纺织等领域具有广泛的应用前景。然而,现阶段蛋白功能材料的微生物合成仍存在表达量低、性能不稳定等问题,严... 人造蛋白功能材料具有良好的生物相容性和生物可降解性,来源广泛且功能多样,是一类理想的生物材料,在生物工程、医药、军事和纺织等领域具有广泛的应用前景。然而,现阶段蛋白功能材料的微生物合成仍存在表达量低、性能不稳定等问题,严重限制了这些蛋白材料的高效生产与应用。合成生物学在工程化理念的指导下,为人造蛋白功能材料提供了“精准设计-系统构建-调控表达-工程应用”的研究策略。本文介绍了蛛丝蛋白、蚕丝蛋白、类人胶原蛋白和贻贝蛋白等主要蛋白功能材料的生物合成研究进展,并阐述了人造蛋白细胞工厂的构建、蛋白的调控表达和其在组织工程材料等领域的应用现状。具有动态响应特性的人造蛋白功能材料是未来的研究方向。 展开更多

关键词 人造蛋白功能材料 合成生物学 细胞工厂 表达调控 工程应用

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人参皂苷的定向生物转化研究进展 被引量：11

3

作者 赵婧 王盼 +3 位作者 刘彦楠 傅荣湛 段志广 范代娣 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第3期1238-1247,共10页

稀有人参皂苷是人参的重要活性成分,但其含量极低或需经过肠道转化才能产生,工业生产中常通过去糖基、脱水等方法将常见人参皂苷转化为稀有人参皂苷。基于此,本文概述了人参皂苷的构效关系及常用转化方法,总结了微生物、酶法定向转化人... 稀有人参皂苷是人参的重要活性成分,但其含量极低或需经过肠道转化才能产生,工业生产中常通过去糖基、脱水等方法将常见人参皂苷转化为稀有人参皂苷。基于此,本文概述了人参皂苷的构效关系及常用转化方法,总结了微生物、酶法定向转化人参皂苷的最新进展,着重介绍了益生菌、食药用真菌转化人参皂苷制备功能食品,以及糖苷酶筛选和组合在提高人参总皂苷转化效率及产率等方面的研究进展;同时探讨了基因工程、溶剂工程、固定化酶等技术对人参皂苷转化效率、产率的影响,展望了蛋白质工程、合成生物学等方法在人参皂苷转化及合成方面的潜在应用价值,为稀有人参皂苷的规模化生产提供了基础。 展开更多

关键词 人参皂苷 生物转化 微生物催化 酶催化 离子液体

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厌氧发酵产氢细菌的分离和鉴定及产氢特性 被引量：2

4

作者 马晓轩 李珊珊 +4 位作者 范代娣 陈火晴 朱晨辉 骆艳娥 米钰 《化学工程》 CAS CSCD 北大核心 2010年第3期68-71,共4页

获得优良的产氢菌株,鉴定并研究其产氢特性,为提高其产氢能力提供基础。对样品进行预处理和葡萄糖梯度驯化处理后,采用厌氧培养技术分离单菌落,进行菌株形态学观察、生理生化试验及16S rDNA分子生物学鉴定,并采用分批式厌氧发酵研究其... 获得优良的产氢菌株,鉴定并研究其产氢特性,为提高其产氢能力提供基础。对样品进行预处理和葡萄糖梯度驯化处理后,采用厌氧培养技术分离单菌落,进行菌株形态学观察、生理生化试验及16S rDNA分子生物学鉴定,并采用分批式厌氧发酵研究其产氢特性。结果表明:其中产氢最优的菌株FML-C1为肠杆菌属细菌,葡萄糖为其产氢的最优碳源,氮源则以酵母粉和蛋白胨混合最佳,最适生长和产氢温度为35℃,最佳初始pH值为6.0,该条件下菌株的气相末端产物中氢体积分数达56.51%。菌株FML-C1为一株良好的厌氧发酵产氢菌,可进一步优化其产氢工艺,以提高其产氢能力。 展开更多

关键词 生物制氢 菌种筛选 分离鉴定 16S RDNA 厌氧发酵

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类人胶原蛋白与Ca(Ⅱ)相互作用的荧光光谱研究 被引量：1

5

作者 俞园园 刘学谦 《化学工程》 CAS CSCD 北大核心 2013年第9期1-4,共4页

为了制备具有实际应用价值并能应用于人体的类人胶原蛋白-钙螯合物,采用荧光猝灭光谱法和紫外-可见吸收光谱法研究不同温度下类人胶原蛋白(HLC)分子与无机金属Ca(Ⅱ)离子间的相互作用,其中Ca(Ⅱ)离子的浓度为1.0×10-5—1.0×10... 为了制备具有实际应用价值并能应用于人体的类人胶原蛋白-钙螯合物,采用荧光猝灭光谱法和紫外-可见吸收光谱法研究不同温度下类人胶原蛋白(HLC)分子与无机金属Ca(Ⅱ)离子间的相互作用,其中Ca(Ⅱ)离子的浓度为1.0×10-5—1.0×10-4mol/L。实验结果表明:无机Ca(Ⅱ)离子能够猝灭类人胶原蛋白分子的内源荧光,并形成HLC-Ca(Ⅱ)复合物;依据Stern-Volmer方程可知在类人胶原蛋白与Ca(Ⅱ)的结合过程中,动态猝灭和静态猝灭这2种猝灭机制同时存在;类人胶原蛋白分子与Ca(Ⅱ)离子以摩尔比1∶1形成蛋白-金属螯合物;根据273 K和298 K时Ca(Ⅱ)与HLC分子之间的结合常数以及相应的热力学参数可确定二者间的结合是自发反应过程,其中疏水作用力占据主导地位。因此,本研究为类人胶原蛋白-Ca(Ⅱ)复合物的大规模制备和进一步应用研究提供了理论依据和实验指导。 展开更多

关键词 类人胶原蛋白 Ca（Ⅱ） 荧光光谱

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类人胶原蛋白-铜螯合物的制备及相关性质研究 被引量：5

6

作者 俞园园 《化学与生物工程》 CAS 2013年第7期29-32,共4页

采用水体系合成法,以类人胶原蛋白为有机配体制备了类人胶原蛋白-铜螯合物,重点考察了反应体系的pH值和质量配位比对铜螯合率的影响,并利用紫外可见吸收光谱和傅立叶红外光谱对铜螯合物进行分析检测。确定优化的合成条件为:体系pH值11.0... 采用水体系合成法,以类人胶原蛋白为有机配体制备了类人胶原蛋白-铜螯合物,重点考察了反应体系的pH值和质量配位比对铜螯合率的影响,并利用紫外可见吸收光谱和傅立叶红外光谱对铜螯合物进行分析检测。确定优化的合成条件为:体系pH值11.0,类人胶原蛋白与硫酸铜的质量比10∶1。分析结果表明:类人胶原蛋白和无机Cu2+之间存在相互作用,生成的铜螯合物是一种不同于类人胶原蛋白的新化合物;羰基(C=O)和亚氨基(N-H)均与蛋白质-金属螯合物的形成有关,且该螯合物保持了类人胶原蛋白分子本身的α-螺旋结构。为类人胶原蛋白-铜螯合物的进一步研究开发奠定了基础。 展开更多

关键词 类人胶原蛋白 铜 螯合

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荧光光谱法研究类人胶原蛋白与Zn(Ⅱ)的相互作用 被引量：1

7

作者 俞园园 《化学工程》 CAS CSCD 北大核心 2013年第10期9-12,16,共5页

以最终制备对人体安全无毒且补锌效果良好的类人胶原蛋白-锌螯合物为目标,利用紫外-可见吸收光谱法和荧光光谱法对类人胶原蛋白分子(HLC)与金属Zn(Ⅱ)离子之间的相互作用方式和机理进行了研究,其中Zn(Ⅱ)离子浓度为1.0×10-5—1.0&#... 以最终制备对人体安全无毒且补锌效果良好的类人胶原蛋白-锌螯合物为目标,利用紫外-可见吸收光谱法和荧光光谱法对类人胶原蛋白分子(HLC)与金属Zn(Ⅱ)离子之间的相互作用方式和机理进行了研究,其中Zn(Ⅱ)离子浓度为1.0×10-5—1.0×10-4mol/L;并通过荧光猝灭法计算出不同温度下(298 K和273 K)HLC分子与Zn(Ⅱ)离子之间的结合常数以及相应的热力学参数。研究结果表明:Zn(Ⅱ)离子对类人胶原蛋白的内源荧光有猝灭作用;根据Stern-Volmer方程的求解结果可知猝灭机制属于动态猝灭和静态猝灭;类人胶原蛋白分子和Zn(Ⅱ)离子以摩尔比1∶1形成胶原蛋白-锌螯合物;二者间的结合为自发反应,且相互作用力主要为疏水作用力。因此,文中的研究结果对类人胶原蛋白-Zn(Ⅱ)螯合物的工业化制备、理化性质探究以及进一步的应用研究提供了实验依据和理论基础。 展开更多

关键词 类人胶原蛋白 荧光光谱 Zn(Ⅱ)

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类人胶原蛋白的聚集行为与固定化方法

8

作者 邢建宇 范代娣 +3 位作者 薛文娇 朱晨辉 马晓轩 马戎 《化学工程》 CAS CSCD 北大核心 2010年第6期75-78,共4页

类人胶原蛋白(HLC)具有特殊的结构特点,能够和多种生物分子发生相互作用,将其固定化作为介质在分离纯化中具有一定的实用价值。通过考察不同的溶液组成和环境因素对HLC之间聚集行为的影响,使用环氧氯丙烷将HLC固定在Sepharose微球表面... 类人胶原蛋白(HLC)具有特殊的结构特点,能够和多种生物分子发生相互作用,将其固定化作为介质在分离纯化中具有一定的实用价值。通过考察不同的溶液组成和环境因素对HLC之间聚集行为的影响,使用环氧氯丙烷将HLC固定在Sepharose微球表面制成具有一定分离纯化功能的介质。结果表明:在固定化过程中,HLC浓度的影响较小,而温度、pH值影响较大,葡萄糖、CaCl2对于HLC的自聚合表现出较强的抑制作用。最终确定在温度为45℃,pH=9.0的环境条件下,每1 mL Sepharose微球添加15 mg HLC,葡萄糖质量浓度15%,CaCl2浓度0.3 mol/L的反应体系中,能够有效实现HLC的固定化。 展开更多

关键词 重组HLC 环氧氯丙烷 固定化

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溶氧探测补料技术发酵生产类人胶原蛋白的研究

9

作者 薛文娇 范代娣 《化学工程》 CAS CSCD 北大核心 2011年第10期6-10,共5页

在重组大肠杆菌发酵生产类人胶原蛋白(HLC)过程中,快速确定不同反应器中的补料速率,抑制乙酸产生,高水平表达HLC。采用溶氧探测补料技术,在不同规模反应器中,分批-补料培养重组大肠杆菌生产HLC,根据脉冲补料方式时溶氧信号的响应特征来... 在重组大肠杆菌发酵生产类人胶原蛋白(HLC)过程中,快速确定不同反应器中的补料速率,抑制乙酸产生,高水平表达HLC。采用溶氧探测补料技术,在不同规模反应器中,分批-补料培养重组大肠杆菌生产HLC,根据脉冲补料方式时溶氧信号的响应特征来辩识是否产生乙酸并确定补料速率。在实验室规模获得的最终细胞密度和HLC质量浓度分别为69.1,13.1 g/L,该值和以前根据比生长速率优化的结果基本一致;放大到中试规模(500 L)时,非诱导培养时最终细胞密度由实验室规模的80.3 g/L下降到54.1 g/L,但乙酸质量浓度和实验室规模基本相同;优化诱导时机后获得的最终细胞密度和HLC质量浓度分别为51.7,9.6 g/L,表达水平和实验室规模基本相同。利用溶氧探测补料技术分批-补料培养重组大肠杆菌,可以抑制乙酸的产生,高水平表达HLC。 展开更多

关键词 溶氧探测补料技术 乙酸 重组大肠杆菌 类人胶原蛋白

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种子扩大培养过程对类人胶原蛋白规模化生产的影响

10

作者 薛文娇 范代娣 《化学与生物工程》 CAS 2011年第6期29-32,共4页

为了建立最优的类人胶原蛋白(HLC)的种子扩大培养过程,考察了三级种子培养过程中不同移种阶段和不同种子培养基对发酵过程的影响。结果表明,在对数期后期移种,HLC产率最高;当种子培养基中葡萄糖浓度为20 g.L-1时,其后发酵过程所需的培... 为了建立最优的类人胶原蛋白(HLC)的种子扩大培养过程,考察了三级种子培养过程中不同移种阶段和不同种子培养基对发酵过程的影响。结果表明,在对数期后期移种,HLC产率最高;当种子培养基中葡萄糖浓度为20 g.L-1时,其后发酵过程所需的培养时间较短,HLC表达量较高,HLC平均产率最高,达到0.518 g.L-1.h-1。 展开更多

关键词 种子扩大培养过程 移种阶段 种子培养基 重组大肠杆菌 类人胶原蛋白

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海栖热袍菌耐热葡聚糖内切酶EG12B基因的克隆表达及酶学特性分析 被引量：1

11

作者 王珊珊 任艳艳 +2 位作者 张涛 路宏朝 王令 《家畜生态学报》 北大核心 2019年第4期20-26,共7页

为了促进家畜对纤维素饲料的消化吸收,提高饲料利用率,改善畜产品品质,本研究基于海栖热袍菌(Thermotoga maritima)的基因组信息,通过筛选获得一段具有潜在耐热特性的葡聚糖内切酶基因(EG12B)序列。经删除预测信号肽和优化密码子偏好性... 为了促进家畜对纤维素饲料的消化吸收,提高饲料利用率,改善畜产品品质,本研究基于海栖热袍菌(Thermotoga maritima)的基因组信息,通过筛选获得一段具有潜在耐热特性的葡聚糖内切酶基因(EG12B)序列。经删除预测信号肽和优化密码子偏好性,运用基因工程手段将成熟肽EG12B基因克隆至原核表达载体pET-28a中,成功构建了重组表达质粒pET28-EG12B。转化至大肠杆菌BL21(DE3)感受态细胞中,经重组菌发酵培养及IPTG诱导表达,实现了EG12B在大肠杆菌系统中的胞内高效表达,表达量约占全细胞总蛋白的36%。通过细胞超声破碎、镍离子亲和层析以及热处理分离纯化,获得了电泳纯重组酶EG12B。酶学特性分析表明,该重组酶的最适反应温度为90℃,最适反应pH为5.2,在70℃下保温1 h,酶活力基本维持不变。表明葡聚糖内切酶EG12B具有优越的耐热性和良好的热稳定性,为进一步作为饲料添加剂用于纤维素饲料关键技术的开发和畜产品品质的提升奠定了理论基础。 展开更多

关键词 海栖热袍菌 葡聚糖内切酶 克隆表达 酶学特性 饲料添加剂

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基于静电喷雾法萝卜硫素微胶囊的制备与表征 被引量：4

12

作者 王枭 孟官丽 +3 位作者 王齐蕾 汪浪红 范代娣 吕新刚 《食品科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第7期113-119,共7页

使用静电喷雾法制备不同壁材的萝卜硫素(sulforaphane,SF)微胶囊,通过表征微胶囊表面形貌、分子间相互作用、热行为、体外释放情况以及在高温下的贮存稳定性,研究食品级聚合物对SF的微胶囊化作用,从而筛选出适合静电喷雾包封SF的壁材。... 使用静电喷雾法制备不同壁材的萝卜硫素(sulforaphane,SF)微胶囊,通过表征微胶囊表面形貌、分子间相互作用、热行为、体外释放情况以及在高温下的贮存稳定性,研究食品级聚合物对SF的微胶囊化作用,从而筛选出适合静电喷雾包封SF的壁材。结果表明,微胶囊平均粒径在427.80~1 857.04 nm之间,呈球状,表面光滑。相比壳聚糖,玉米醇溶蛋白(Zein)和明胶(gelatin,Gel)是更有效的SF递送载体,Zein-SF、Gel-SF的包封率分别为(95.83±2.37)%、(95.11±2.82)%。傅里叶变换红外光谱确认了SF微胶囊中SF的存在;热重分析结果显示SF微胶囊在300℃的高温下才大量降解,有较高的热稳定性。SF微胶囊在模拟胃肠液和食物基质的最终释放率在80%~90%之间,具有良好的胃肠溶解和释放性能;同时,微胶囊化处理后的SF耐热性显著提高。本研究结果有助于进一步开发SF递送载体,促进其产业化应用。 展开更多

关键词 萝卜硫素 微胶囊化 静电喷雾 表征 体外释放 稳定性

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