阅读排行目的 将CRISPR系统与杂交链式反应(hybridization chain reaction, HCR)结合,构建一种用于副溶血性弧菌快速检测的荧光方法,以实现对病原菌的快速、灵敏、准确检测。 方法 筛选副溶血性弧菌特异性保守序列,设计级联探针(RP/I)及HCR发夹结构,优化反应体系及实验条件,评估该方法的可行性、灵敏度和特异性,并利用副溶血性弧菌污染的水产品验证其抗干扰能力。 结果 仅当靶标存在时,CRISPR/Cas13a才能被激活,反式切割RP/I级联探针,释放出I链并引发HCR反应,产生明显的荧光增强信号。该方法具有良好的检测特异性,可区分单碱基错配、双碱基错配和三碱基错配,并能针对不同菌株有效区分副溶血性弧菌与非靶标菌(如溶藻弧菌、创伤弧菌、哈维氏弧菌、霍乱弧菌和大肠杆菌)。基于纯靶标RNA的检测灵敏度为1.01 pmol/L,在25 pmol/L-10 nmol/L具有良好的线性关系,其回归方程为y=7 236.75×lg CT-RNA-8 590.11,R2=0.99。本研究方法可快速检测多种水产品中副溶血性弧菌提取的RNA,检测结果与实时荧光定量逆转录PCR (real-time reverse transcription quantitative PCR, RT-qPCR)一致。 结论 本研究建立的CRISPR/Cas13a-HCR荧光检测方法可快速、准确地检测副溶血性弧菌,且具有良好的灵敏度、特异性和准确性。
植物内生菌是生活在植物组织内部或间隙的无致病性微生物群体,构成了植物微生态环境的关键组成部分。它们种类繁多,广泛分布在宿主植物的不同部位,具有物种多样性、宿主植物多样性、分布多样性和功能多样性。内生菌通过分泌植物生长调节激素,提高宿主植物对营养物质的吸收能力,从而促进植物生长;还能通过增强宿主植物对非生物胁迫和生物胁迫的抗逆性,间接促进植物生长。此外,内生菌能够产生丰富的次生代谢产物,这些化合物具有抗菌、抗病毒、抗氧化等多种生物活性,为新药开发、天然产物提取以及生物农药的研制提供了广阔前景。内生菌在农业、工业及医药领域具有广泛应用,例如作为生物防治剂提高农作物产量、生产天然色素及香料、开发新型药物等。然而,内生菌研究仍面临诸多挑战,包括种类鉴定与功能验证、内生菌与宿主互作的分子机制解析,以及实际应用技术与安全性评价等。
目的 探讨Kelch样ECH相关蛋白1 (Kelch-like ECH-associated protein 1, KEAP1)对单纯疱疹病毒1型(herpes simplex virus type 1, HSV-1)复制的影响,为抗单纯疱疹病毒研究提供理论依据。 方法 通过qPCR和Western blotting试验检测人视网膜色素上皮细胞(ARPE-19细胞)感染HSV-1后KEAP1-NRF2信号通路及病毒分子的mRNA和蛋白表达情况。构建KEAP1沉默和过表达的ARPE-19细胞株,采用Western blotting检测KEAP1沉默和过表达对核因子红细胞2相关因子2 (nuclear factor erythroid 2-related factor 2, NRF2)信号通路的影响。用KEAP1沉默和过表达细胞株感染HSV-1,采用qPCR检测病毒mRNA表达变化,采用免疫荧光和Western blotting检测病毒蛋白表达变化,采用空斑形成试验检测病毒滴度变化。用KEAP1沉默细胞株感染HSV-1,采用Western blotting检测不同时间点NRF2信号通路和病毒蛋白的表达情况。 结果 KEAP1沉默可激活NRF2信号通路,促进HSV-1的复制;KEAP1过表达可下调NRF2信号通路,抑制HSV-1的复制。这一结果与先前研究中关于NRF2信号通路上调及活化可抑制HSV-1复制的结论相矛盾。进一步研究发现,KEAP1沉默诱导的NRF2上调在HSV-1感染后受到显著抑制。 结论 KEAP1在宿主细胞抗HSV-1感染过程中发挥重要作用,其与NRF2的相互作用在抗病毒免疫应答中具有复杂的生物学功能。
硫酸盐还原菌因其独特的还原能力可在还原硫酸盐的同时去除重金属,在重金属污染修复领域具有应用潜力。 目的 从海洋沉积物中分离出高效的硫酸盐还原菌株,探究其还原特性及其在Cr(VI)污染修复中的应用前景。 方法 通过富集筛选获得一株高效硫酸盐还原菌,分析该菌株的硫酸盐还原效率、Cr(VI)去除效率,以及在环境胁迫(如pH、硫酸盐浓度、重金属浓度)条件下的菌株代谢响应特性。利用该菌株制备生物硫铁复合材料,并采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪分析生物硫铁复合材料的表征特性,探索该生物硫铁复合材料在Cr(VI)污染修复中的可行性。 结果 经鉴定菌株S5为脱硫弧菌(Desulfovibrio sp.),GenBank登录号为OR140726。菌株S5的蛋白质浓度和硫酸盐还原过程符合S型曲线;该菌株具有一定的耐酸性,在pH为5.0的培养条件下,其OD600值和硫酸盐还原率分别可达0.16±0.01和(83.71±1.49)%。该菌株在硫酸盐浓度为0.5-1.3 g/L范围内均能表现出硫酸盐还原能力,最高还原率可达(92.27±1.20)%;在Cr(VI)浓度为10-30 mg/L条件下,菌株S5具有高效的Cr(VI)去除能力。然而,当Cr(VI)浓度高于30 mg/L时Cr(VI)去除率显著下降。基于菌株S5制备的生物硫铁复合材料具有富含C=O、N-H、Fe-S等官能团及多孔隙、非晶态等表征特性,在较高Cr(VI)浓度范围内Cr(VI)去除率无显著差异,均在85%以上。 结论 菌株Desulfovibrio sp. S5是一株具有高效硫酸盐还原能力和Cr(VI)去除能力的菌株,以其制备的生物硫铁复合材料能够克服较高Cr(VI)浓度的限制,保持较高的Cr(VI)去除率,在Cr(VI)污染修复方面具有明显优势。研究结果为硫酸盐还原菌应用于Cr(VI)污染环境的生物修复提供了基础和科学依据。
吡咯喹啉醌(pyrroloquinoline quinone, PQQ)是继烟酰胺和核黄素之后发现的第三类氧化还原酶辅因子,普遍存在于生物体中参与呼吸链电子传递,具有促进线粒体产生、清除自由基、增强细胞代谢和预防心肌损伤等生理功能,在医药、食品和农业领域具有广泛的应用前景。微生物发酵法是PQQ生产的主要方式,解析PQQ生物合成途径及其调控机制,通过代谢工程选育短周期、高产量的生产菌是PQQ工业化的研究方向之一。本文综述了PQQ的合成途径、高产菌株选育以及微生物发酵生产与分离纯化的研发工作,为深入阐释PQQ的生物合成机制和工业化生产菌株的选育提供参考。
嗜铁素(siderophore)是一类由细菌在缺铁环境下分泌的小分子量、高亲和力的铁螯合分子。假单胞菌可产生嗜铁素高效螯合环境中难溶性的Fe3+,这是细菌适应铁限制环境的关键机制。本文系统综述了假单胞菌嗜铁素的类型、结构特征及其主要合成途径——非核糖体肽合成酶(non-ribosomal peptide synthetase, NRPS),重点介绍了嗜铁素合成受铁调控蛋白、σ因子、群体感应和双组分系统等多层级调控通路的情况。同时,假单胞菌嗜铁素能促进植物对铁的吸收以及环境修复,也是病原菌感染的毒力因子和致腐菌的重要因子。嗜铁素-铁复合物可被细菌特异性识别并主动摄取,这种“特洛伊木马”机制能促使共价偶联的抗生素潜入菌体,从而显著提升抗菌效果。未来研究需深入解析假单胞菌嗜铁素的分子调控网络及其在微生物互作机制中的作用以推动其在农业、医药和环保领域的应用开发。
肠易激综合征(irritable bowel syndrome, IBS)是一种以腹痛、腹胀及排便异常为特征的功能性胃肠疾病,其发病机制涉及肠道菌群失衡、免疫激活、肠-脑轴功能障碍等多因素交互作用。传统疗法虽能短期缓解症状,但存在药物副作用、疗效持续性不足等局限性,促使微生物靶向疗法成为研究热点。益生菌是活的微生物,已被证实对人体健康有益。现有研究表明,益生菌可通过定殖竞争抑制致病菌黏附,调节免疫应答,还能借助代谢产物修复肠屏障功能,改善肠道动力与渗透压平衡。本综述探讨了益生菌对IBS患者便秘、腹泻、腹痛腹胀及精神症状的具体作用效果和潜在作用途径。然而,益生菌临床应用仍面临挑战,包括菌株异质性、宿主个体差异以及缺乏标准化治疗方案等。未来需结合多组学技术筛选生物标志物,开发个体化干预策略,并通过动态监测优化疗效,为IBS治疗提供更精准的微生物靶向疗法。
肥胖及其相关代谢性疾病的全球发病率持续上升,已成为重大公共卫生问题。肠道菌群在肥胖的发生发展过程中扮演着关键角色,其组成和功能紊乱与肥胖及其相关并发症直接相关。本文综述了肥胖的遗传、神经内分泌、慢性炎症以及肠道菌群代谢轴等病理机制,重点梳理了脱硫弧菌、巨单胞菌等条件致病菌和乳酸杆菌、嗜黏蛋白阿克曼氏菌等益生菌对肥胖的正、负调控机制,总结了肥胖特征性肠菌在糖尿病、代谢功能障碍相关脂肪性肝病、心血管疾病和高血压发生中的驱动机制,创新性地提出了肥胖疾病的肠菌演变假说,并展望了未来肥胖特征性肠菌的研究趋势以及疾病早期诊断技术的开发前景。本文将为肥胖及相关代谢性疾病的早期诊断和精准干预提供新策略,有助于推动个性化诊疗的发展。
肺炎链球菌(Streptococcus pneumoniae)是一种常见的机会致病菌,可引发急性中耳炎、支气管炎、鼻窦炎、社区获得性肺炎、败血症、化脓性脑膜炎等多种感染性疾病。细胞自噬是一种依赖溶酶体的细胞内降解途径,在细菌感染以及宿主防御病原体感染的过程中发挥双重调控作用。在肺炎链球菌感染时可激活宿主细胞的异源自噬(xenophagy)途径,进而促进胞内细菌的清除;然而,该病原体也进化出多种逃逸策略,包括干扰自噬体成熟、逃避自噬体包裹,甚至劫持自噬通路以促进其在胞内的存活和扩散。近年来,关于肺炎链球菌与宿主细胞自噬系统间动态互作的分子机制及其在细菌感染过程中的作用已取得显著进展,但尚无系统性综述对此进行梳理。本文聚焦于肺炎链球菌与宿主细胞自噬的相互作用网络及其关键作用机制,为抗肺炎链球菌感染的新型靶向治疗策略提供了理论依据和研究思路。
在国家粮食安全面临“人多地少”刚性约束和饲用蛋白原料高度依赖进口的背景下,“向微生物要热量、要蛋白”已成为构建多元化食物供给体系的战略高地。微生物替代蛋白具有不与人争粮、不与粮争地、工业化生产效率高等显著优势,是农业领域典型的“新质生产力”。本文基于全球生物制造发展态势,系统梳理了我国微生物替代蛋白在合成生物学菌种创制、气体发酵、工业化量产等方面取得的进展,深刻剖析了当前面临的优良菌种知识产权受限、规模化生产成本高企、安全评价标准滞后等核心瓶颈。在此基础上,从加强有组织的基础研究、构建“教育科技人才三位一体”的智能制造体系、重塑行业准入与安全监管政策等方面提出了针对性建议,为我国抢占全球生物农业制高点提供决策参考。