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在高溫熱泉極端環境烷烴代謝的微生物進化與起源
滇藏熱泉生態系統中蘊含著豐富的微生物資源，包含大量的系統發育位置未知且功能奇特的神秘、新穎的微生物類群。課題組結合宏基因組學測序技術和生物信息學手段從中重構出14個具有甲烷/烷烴代謝能力的微生物基因組（圖1），其系統發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)中發現其具有產甲烷功能。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下產甲烷能力的發現表明我們目前對此門認知的局限性，神秘的自然界或將遠遠超出我們的認知。此外，組學技術的發展或將指引我們對其進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，并發現除卻傳統的氫營養型產甲烷菌外，還有多種氫依賴的甲基營養性產甲烷菌，他們可吸收熱泉生態系統中多種甲基底物以完成甲烷的產生（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，研究發現對于具有產甲烷能力的微生物類群，其甲烷代謝關鍵基因mcrABG相對較為保守，并無明顯的水平基因轉移時間發生；而對于烷烴氧化的微生物類群，水平基因轉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，從而來推測祖先序列的最適生長溫度，結果表明具有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
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雙組分信號轉導系統對細菌的生長和生物膜形成具有重要的調控作用，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，可能產生創新性強、具有自主知識產權的候選新藥。● 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現了16對雙組分信號轉導系統。選擇其中一組YycG/YycF 系統中的組氨酸激酶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構發生改變，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，進行結構優化改造，已經獲得30個結構新穎的衍生物。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。目前該項目的技術水平居于國內領先、國際先進水平。本項目已申請并獲得授權2項國家發明專利。
南京工業大學
2021-04-13
生物法固定二氧化碳厭氧發酵制備丁二酸
丁二酸又名琥珀酸，是生物煉制產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。傳統生產方法采用的是從丁烷經順丁烯二酸酐通過電解生產，生產污染大，成本高，抑制了丁二酸這一大宗化學品的發展潛力。生物法生產丁二酸的主要原料來源廣泛且價格低廉（玉米、廢乳清、工農業生產廢料等），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1kg丁二酸，將會有0.37kg的CO2被固定。如果將發酵生產丁二酸與另一大宗發酵產品乙醇的生產過程進行耦合，更可將發酵生產乙醇產生的CO2加以利用，減少溫室氣體的排放，并同時生產出丁二酸、乙醇等產品。該制備技術具有產物濃度高、原料來源豐富、分離簡便、產品質量高等優勢。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）實現了較高濃度產物的累積（60~70g/L），生產強度達1.5g/（L?h），丁二酸提取收率≥80%，產品純度≥98%。擁有具有自主知識產權的丁二酸生產菌株：產琥珀酸放線桿菌NJ113，該菌株具有良好的丁二酸生產性狀，生產水平目前處于國際先進、國內領先。建立了從種子培養、厭氧發酵、產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、綠色清潔等優點。
南京工業大學
2021-04-13
疾病生物標志物的質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譜（AMS）免疫分析新方法。該方法可實現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
一種多功能生物化學實驗用試管固定裝置
本實用新型涉及實驗設備領域，具體涉及多功能生物化學實驗用試管固定裝置,包括固定臺，固定臺上設置有升降桿，升降桿頂端轉動連接有試管固定臺，且轉動連接處設置有鎖緊裝置，試管固定臺上設置有試管放置孔，試管放置孔上設置有彈性固定夾；固定臺上分別設置有加熱裝置和冷卻裝置。本實用新型所述的試管固定裝置操作方便，無需將試管取下即可實現試管的加熱、冷卻等操作，結構簡單，使用更加靈活。而且采用風冷技術，可以防止溫差
青島農業大學
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、支撐結構、用于掃描識別的掃描模塊、用于3D打印的打印模塊，基礎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構的支撐腳；所述的支撐結構上設置有基礎運動模塊，所述的基礎運動模塊設有插槽，所述的掃描模塊和打印模塊上設有與所述插槽配合的統一插頭；基站模塊控制掃描模塊、打印模塊和基礎運動模塊的工作。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
三光子磷光銥(III)配合物的合理設計并用于生物成像研究
發展了一種理論計算與實驗測試相結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，他們發現不改變配合物母體結構，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。 利用三光子顯微共聚焦/磷光壽命成像技術，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）和低的激發功率（980 nm飛秒激光功率為0.5 mW），就可以有效地實現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，發現其以980 nm激光激發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圖。這是首次使用銥(III)配合物作為三光子磷光染料實現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異生物成像能力的金屬配合物磷光染料。
中山大學
2021-04-13
高濃度含鹽難生物降解有機工業廢水組合處理工藝
本發明的高濃度含鹽難生物降解有機工業廢水組合處理工藝,包括以下步驟:冷凍法預處理,冷凍法包括人工冷凍法和自然冷凍法,人工冷凍法是將所述廢水置于冷凍場中冷凍,溫度為0～-30℃,待廢水凍結到固液比為1∶4～4∶1時,取出凍結的冰樣,用凈水沖洗后,融化,待后續光催化處理備用;自然冷凍法是在自然溫度為2～-15℃條件下對廢水進行冷凍處理。光催化法深度處理,將冰樣融水進行光催化降解,控制光催化劑的投加量、光照時間、體系PH值參數來控制處理工藝運行。有益效果是均可對高濃度含鹽有機廢水如垃圾滲濾液、染料中間體廢
天津城建大學
2021-01-12
一種與肝癌相關的非編碼RNA生物標志物及其應用
項目成果/簡介:肝癌（Hepatocellular carcinoma, HCC）是全球第五大常見的消化道惡性腫瘤，也是全球第三大致死性癌癥。我國肝癌病發率位居全球首位，肝癌已成為嚴重威脅我國人民健康和生命的疾病。由于肝癌的早期診斷缺乏可靠的生物標志物，肝癌患者通常在肝癌晚期才被診斷，其5年生存率僅為15%。目前肝癌診斷主要依賴于影像學檢查或者血液活檢中的甲胎蛋白（AFP）標志物等手段。但這些傳統方法對
清華大學
2021-01-12