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    γH2AX、53BP1及RAD51焦点用于分析DNA双链断裂损伤
    王依朝, 樊丽, 王红霞, 杨思路, 崔雅妮, 段奕鋆, 段静静, 任来峰, 苏文
    生物学杂志    2020, 37 (1): 16-.   DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2020.01.016
    摘要6277)      PDF   
    γH2AX、53BP1及RAD51焦点(foci)是DNA双链断裂(DSBs)损伤修复的评价指标。其中,γH2AX分析应用最为广泛,但最新有研究发现其并不完全与DSBs损伤一致。系统分析了DNA损伤时γH2AX、53BP1及RAD51 foci的动力性变化及其在DSBs损伤评估中的合理应用。结果表明,在电离辐射处理时,γH2AX和53BP1 foci具有高度一致性,均可反映DSBs损伤及修复的动力性变化,而RAD51 foci仅出现在部分损伤细胞中,与其主要参与同源重组修复一致。在喜树碱(CPT)处理时,γH2AX呈现两种染色类型(亮而离散的foci和泛核磷酸化),53BP1 foci仅出现在亮而离散的γH2AX foci阳性细胞且与其高度一致。结果提示,单独γH2AX染色阳性并不能准确代表DSBs损伤,而应结合53BP1 等染色来综合分析DSBs损伤程度;RAD51 foci分析仅能反映部分细胞的DSBs损伤修复(主要是同源重组)情况。
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    UDP-糖生物合成的研究进展
    陈归航, 李 春, 冯旭东
    生物学杂志    2023, 40 (2): 95-.   DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2023.02.095
    摘要2464)      PDF   
    尿苷二磷酸(UDP)-糖是糖基化修饰利用的一类重要糖供体,从合酶途径、磷酸化酶途径和激酶途径总结UDP-糖的体内合成过程,由于关键酶的缺乏,只有UDP-葡萄糖(UDP-Glc)能从以上3种途径快速合成。通过特定功能酶能够实现UDP-糖之间快速转化,这种转化以UDP-葡萄糖为起始物,以UDP-葡萄糖醛酸(UDP-GlcA)为中间体,在此基础上,概述特定功能酶催化UDP-糖合成的最新进展,探讨脱氢酶、脱羧酶、异构酶和还原酶在UDP-糖转化中的重要作用。最后,剖析UDP-糖合成的现存问题,展望UDP-糖合成的未来研究方向,旨在为更快地挖掘UDP-糖基供体的作用潜能和实现更加高效低成本的糖基化修饰提供新思路。
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    干扰TLR4对LPS感染鸡HD11细胞免疫炎症的影响
    李 欢, 孙红艳, 于智勇, 孙长花
    生物学杂志    2022, 39 (4): 72-.   DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2022.04.072
    摘要335)      PDF   
    Toll样受体(toll-like receptor, TLR)成员TLR4可识别革兰氏阴性细菌的脂多糖(lipopolysaccharide, LPS),参与宿主免疫炎症反应。研究旨在通过干扰基因TLR4,以阐释TLR4对炎性细胞因子基因表达水平和鸡巨噬细胞HD11凋亡的影响,为完善TLR4在鸡免疫反应中的分子调控机制提供一定依据。不同剂量LPS感染鸡HD11细胞,检测感染后不同时间点TLR4及免疫炎性相关基因表达量。设计3条TLR4基因干扰片段,分别转染鸡HD11细胞,qRT-PCR和流式分别检测LPS感染前后TLR4和免疫炎性相关基因表达量以及细胞凋亡。结果显示,1 μg/mL LPS感染8 h时诱导基因TLR4、IL-1β、IL-8和IL-6的表达效果最佳。成功干扰TLR4基因后,LPS感染鸡HD11细胞时促炎因子基因IL-1β、IL-6、IL-8和TNF-α表达量显著性降低(P<0.05),且有效抑制细胞凋亡;但抗炎因子基因TGF-β和IFN-α的表达水平不受影响(P>0.05)。结果说明,调节TLR4基因的表达可直接影响细胞对LPS的炎症反应,为控制过度炎症反应提供新思路和干预靶点,对缓解应激性病理损伤和提高家禽健康具有实践意义。
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    合成生物学及其研究进展
    严伟, 信丰学, 董维亮, 周杰, 章文明, 姜岷
    生物学杂志    2020, 37 (5): 1-.   DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2020.05.001
    摘要1473)      PDF   
    合成生物学汇聚并融合了生命科学、工程学和信息科学等诸多学科,是现代生物学最具发展潜力的领域之一。它以工程化设计为理念,构建标准化的元器件和模块,融会工程科学原理, 采用自下而上的策略,对已存在的系统或体系进行全新的合成与改进,以揭示生命规律和构筑新一代生物工程体系,为生命科学开创了一种全新研究模式。继“DNA 双螺旋发现”和“人类基因组测序计划”之后,合成生物学正在开启新的生物技术革命。作为一个新兴的“汇聚”型学科,随着 DNA 合成技术的进步和合成生物学理念的深入,合成生物学已经在多个研究方向取得了长足发展。通过介绍合成生物学的概念,概述了合成生物学的基本研究内容以及在天然产物、医学、能源和工业等领域的研究进展,并展望了合成生物学的发展前景。
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    神经酰胺从头合成途径关键代谢酶的研究进展
    李玉慧, 陈成
    生物学杂志    2020, 37 (4): 90-.   DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2020.04.090
    摘要1961)      PDF   
    神经酰胺是调控细胞分化、增殖、凋亡,调节机体衰老与肿瘤免疫等重大生命活动的重要活性脂质,同时也是糖鞘脂等一系列重要生理鞘脂合成的通用前体。作为鞘脂代谢的中心,神经酰胺在机体内的合成与降解受到严格调控,其合成包括从头合成途径、鞘磷脂酶途径及补救途径。尽管从头合成途径对于神经酰胺在机体内的合成量贡献仅为5%~10%,但近年来对该条途径中关键代谢酶的研究却表明了它们与诸多疾病密切相关,这也说明了该途径在机体生命活动中的复杂性与重要性。旨在系统性地综述神经酰胺从头合成途径关键代谢酶的研究进展,为深入了解该途径以及关键代谢酶的功能提供理论参考,同时也为今后针对该途径的个性化药物开发奠定基础。
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    植物响应非生物胁迫的分子机制
    陈柯岐, 邓星光, 林宏辉
    生物学杂志    2021, 38 (6): 1-.   DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2021.06.001
    摘要3922)      PDF   
    通过对现有研究的梳理和分析,综述植物应答极端温度、干旱、水淹和盐胁迫的分子机制。结合不同非生物胁迫对植物生长发育的影响,介绍植物响应逆境的信号感知方式和信号转导途径;分析基因表达调控过程中重要转录因子的调控机制以及胁迫耐受性产生期间重要次生代谢产物的作用方式。最后,从多信号网络调控机制以及农业可持续发展的角度,对未来的研究方向作了展望。
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    常压室温等离子体技术在微生物诱变育种中的研究进展
    陆 欢, 沈 玲, 尚晓冬, 刘建雨, 王瑞娟, 杨 慧
    生物学杂志    2023, 40 (4): 92-.   DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2023.04.092
    摘要554)      PDF   
    主要阐述常压室温等离子体诱变(ARTP)技术的概念、诱变机理和影响诱变效果的因素,以微生物和食用菌诱变育种为主要内容,重点介绍ARTP诱变技术在细菌、放线菌和酵母等微生物菌种改良和提升生物合成能力方面的应用,以及在食用菌新品种选育等研究中的应用,分析ARTP诱变技术在微生物和食用菌育种研究中具有的优势以及面临的挑战,并说明今后研究重点是通过提高快速筛选目标菌株的技术水平,结合高通量测序、转录组和蛋白质组等多组学技术,深入探究经ARTP诱变后微生物和食用菌的遗传规律和调控生物活性物质合成的机制,以期通过新技术的建立和应用,为食用菌和微生物育种研究提供新思路,进而推动微生物和食用菌的种质创新及产业可持续发展。
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    包含ARS/CEN元件的游离质粒在巴斯德毕赤酵母中的稳定性研究
    刘国强, 孙文浩, 张晴业, 周金凯, 白仲虎, 刘秀霞, 杨艳坤
    生物学杂志    2020, 37 (2): 10-.   DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2020.02.010
    摘要1350)      PDF   
    巴斯德毕赤酵母(Pichia pastoris)是应用最为广泛的外源蛋白表达系统之一。目前使用最多的外源蛋白表达策略是使用整合型质粒;游离型质粒由于其高不稳定性,在毕赤酵母中的应用受到极大的限制。将ARS/CEN等元件连接到pPIC9K载体上,构建能够自主复制的游离型质粒pPIC9K-ARS/CEN,通过传代培养检测质粒丢失的方法探究毕赤酵母在细胞传代培养过程中游离质粒的稳定性。无选择压力情况下,包含ARS/CEN元件的游离质粒在细胞培养10代之前具有极高的稳定性,随后游离质粒开始丢失,到第20代质粒丢失率高达92.94%。该研究结果为构建稳定的游离质粒毕赤酵母表达系统提供了良好的支撑,并提供了切实可行的质粒消除方法,为毕赤酵母运用CRISPR/Cas9系统进行多基因编辑提供了良好的研究基础。
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    机器学习助力酶定向进化
    蒋迎迎, 曲戈, 孙周通
    生物学杂志    2020, 37 (4): 1-.   DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2020.04.001
    摘要1579)      PDF   
    酶定向进化技术在生物催化、生物医药、生物技术等领域扮演重要角色。得益于计算速度的大幅提升以及海量数据集的出现,当前人工智能技术发展如火如荼。近年来机器学习等人工智能方法也被应用于蛋白质工程,在复杂酶结构预测、稳定性/选择性/可溶性、指导酶设计等问题中表现出独特的优势,为酶分子设计提供了新的可能。综述了当前机器学习算法及描述符助力酶设计改造方面的应用与进展。
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    微藻合成生物技术发展总结与展望:从底盘细胞到光合生物制造
    栾国栋, 张杉杉, 吕雪峰
    生物学杂志    2021, 38 (2): 22-.   DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2021.02.022
    摘要1235)      PDF   
    光合生物制造技术是一种全新的生物制造模式,其以光合微藻为底盘,将太阳能和二氧化碳在单一过程、单一平台直接转化为生物燃料和生物基化学品,可以同时起到固碳减排和绿色生产的效果。光合生物制造技术走向工程化、规模化、产业化推广和应用,技术核心是开发生长速度快、合成效率高、工业属性强的高效能光合细胞工厂以及与之适配的过程工程技术体系,而技术取得突破的基础和关键则是优质微藻底盘细胞的开发。从微藻底盘细胞的基因组编辑和调控、微藻代谢网络的优化重塑与定向扩展、微藻光合细胞工厂工业应用属性的优化这3个层面,介绍如何应用合成生物学工具和策略开发“可编辑、可控制、可应用”的微藻底盘细胞和光合细胞工厂,进而推动光合生物制造技术在工业环境下的成功应用。
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    结核分枝杆菌Rv0357c蛋白的生物信息学分析与鉴定
    唐王刚, 梅传忠, 高佳慧, 司 雨, 连超群
    生物学杂志    2021, 38 (3): 52-.   DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2021.03.052
    摘要388)      PDF   
    为鉴定结核分枝杆菌(Mycobacterium tuberculosis, Mtb)Rv0357c蛋白的生物学功能,进而寻找新的抗Mtb靶点,对Rv0357c进行生物信息学分析,构建了表达Rv0357c的原核表达载体pET-Rv0357c,并在大肠杆菌BL21(DE3)菌株中表达Rv0357c融合蛋白,最后用Co2+亲和层析纯化并对其进行鉴定与活性分析。生物信息学分析表明:Rv0357c是稳定的酸性亲水蛋白,且含有腺苷酸琥珀酸合成酶(AdSS)的2个保守基序和保守的活性位点,同时和人AdSS同工酶(AdSS1和AdSS2)的同源性均低于40%。SDS-PAGE分析证实Rv0357c融合蛋白以包涵体形式表达,亚基分子质量约为48ku,经包涵体溶解、亲和纯化和重折叠,可以得到可溶性目的蛋白(复性率约为63%)。Western Blot检测进一步表明过表达的蛋白为目的蛋白。此外,酶活性测定证实重折叠的Rv0357c融合蛋白有AdSS活性,比活力为0.016 1U/mg。综上,Rv0357c是功能性的AdSS蛋白,这将为Rv0357c的进一步功能鉴定和开发新型抗Mtb靶点奠定基础。
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    BRCA1在同源重组修复中的作用
    赵音珺, 杨小杭
    生物学杂志    2022, 39 (2): 90-.   DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2022.02.090
    摘要971)      PDF   
    在综述同源重组(homologous recombination, HR)修复途径的过程及其产物的基础上,重点介绍BRCA1蛋白结构及其在HR修复途径中的2个主要功能:一是促进DNA末端切除,二是介导重组酶RAD51在DSB位点处的装载。指出乳腺癌和卵巢癌相关基因BRCA1所表达的蛋白参与DNA损伤修复,在HR修复途径中发挥重要作用。最后介绍了近年来Brca1基因突变小鼠的胚胎发育与挽救的相关研究进展。
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    基于多组学的T-ALL差异基因筛选及分析
    李建伟, 岳欣蕾, 胡和智
    生物学杂志    2022, 39 (3): 46-.   DOI: 10.3969/j.issn. 2095-1736.2022.03.046
    摘要432)      PDF   
    采用生物信息学方法分析急性T淋巴细胞白血病(t-cell acute lymphoblastic leukemia,T-ALL)患者转录组和表观遗传组的差异基因,以期筛选出该病的关键基因并探索其发病机制。从GEO与SRA数据库中下载T-ALL的RNA-seq、CTCF ChIP-seq、DNA甲基化数据,分别运用DESeq2、edgeR生物信息学分析软件筛选RNA-seq和ChIP-seq数据的差异基因,运用CHAMP软件筛选DNA甲基化数据的差异基因。从RNA-seq数据、ChIP-seq数据和DNA甲基化数据中分别筛选出5887个、5315个和2196个差异基因,3组数据取交集后得到119个差异基因。构建基因相似性融合网络,筛选出基因间相互作用强且多的48个关键基因。对关键基因进行GO和KEGG通路的功能富集分析,并使用STRING数据库构建蛋白互作网络,借助Cytoscape软件筛选出8个核心基因(CTLA4、CD7、GPR29、CD5、CD247、IL2RB、FASLG和CD274)。经检索CGC与CTD数据库,均表明这8个核心基因有成为T-ALL生物标志物的潜力,为深入探索T-ALL的发病机制及研发相关靶向药物提供帮助。
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    不同年龄段小鼠小脑浦肯野细胞胞体和树突形态的分析
    裴 沛, 汤正权
    生物学杂志    2024, 41 (1): 26-.   DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736
    摘要285)      PDF   
    为探讨小鼠小脑浦肯野细胞形态在不同年龄段的差异,挑选4个年龄段小鼠各5只,分别为14天龄、1月龄、2月龄和1年龄。选择小白蛋白作为浦肯野细胞独特的标记物,利用免疫组织化学方法,对该4组年龄段小鼠小脑的小白蛋白进行免疫荧光染色,在共聚焦显微镜下观察并比较浦肯野细胞胞体和树突形态。结果显示,2月龄小鼠浦肯野细胞树突长度显著高于其他年龄组(P<0.05),1年龄小鼠浦肯野细胞树突长度显著低于其他年龄组(P<0.05),浦肯野细胞胞体面积大小变化则呈现年龄段逐级递减趋势。研究同时分析小白蛋白在该4组年龄段小鼠小脑浦肯野细胞的荧光表达强度,其随年龄段呈现总体上升趋势。结果表明小脑浦肯野细胞胞体大小和树突长度与年龄相关,小白蛋白的表达与其发育呈相反趋势。研究结果提示,小白蛋白对小脑浦肯野细胞发育可能存在重要的调控作用。
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    uPAR在肿瘤诊断与治疗中的研究进展
    韩倩倩, 周琴, 张兰兰, 吴朋飞, 马腾飞, 马冰冰, 徐昌志, 张部昌
    生物学杂志    2019, 36 (5): 85-.   DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2019.05.085
    摘要663)      PDF   
    尿激酶型纤溶酶原激活物受体(urokinase-type plasminogen activator receptor,uPAR)是一种糖基磷脂酰肌醇锚定蛋白,除调节蛋白质水解外,还可与跨膜受体协同激活细胞内多条信号通路,促进细胞增殖、侵袭及迁移等。uPAR在多种恶性肿瘤中特异性高表达,成为肿瘤诊断和治疗的潜在靶点。目前,肿瘤诊断的成像技术主要有X射线、计算机断层扫描技术、核磁共振以及正电子发射断层扫描(positron emission tomography,PET)等,其中PET因其超高灵敏度和特异性而受到广泛关注。大量研究表明,基于靶向uPAR的小分子和抗体的PET成像能够实现肿瘤细胞的定位及定量检测。同时在肿瘤治疗方面,通过抑制uPA与uPAR相互作用及uPAR蛋白表达等方法能明显抑制结肠癌、乳腺癌、卵巢癌等癌细胞的增殖、侵袭及迁移等。主要综述了基于靶向uPAR的小分子和抗体的PET成像在肿瘤诊断中的作用,以及uPAR在肿瘤靶向治疗中的研究进展。
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    紫花苜蓿(Medicago sativa L.)耐盐碱研究进展
    刘铎, 白爽, 杨庆山, 齐学斌, 梁志杰, 郭魏, 李平
    生物学杂志    2021, 38 (1): 98-.   DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2021.01.098
    摘要720)      PDF   
    综述国内外有关盐碱胁迫对紫花苜蓿影响的研究,分析盐碱胁迫对紫花苜蓿种子萌发、生长发育、光合作用、渗透调节、抗氧化调节、离子平衡调节等各个方面的影响。阐述紫花苜蓿响应盐碱胁迫机制,同时进一步阐述通过外源物质和菌根途径提高紫花苜蓿耐盐碱机理及其可行性,旨在为盐碱地种植紫花苜蓿,实现盐碱地生态修复和发展紫花苜蓿人工草地提供理论支持与实践指导。
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    AITC调控肠嗜铬细胞中血清素的代谢及其生物学功能
    王思瑜, 杨雅丽, 司琪琦, 郭泰林, 黄新河
    生物学杂志    2024, 41 (2): 51-.   DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2024.02.051
    摘要210)      PDF   
    为探讨异硫氰酸烯丙酯(Allylisothiocyanate,AITC)调控肠嗜铬细胞(Enterochromaffin cells,EC)中血清素(5-hydroxytryptamine, 5-HT)的合成及其对EC生物学功能的影响,使用食用级AITC对RIN-14B细胞(大鼠胰腺内分泌细胞系)进行干预处理,采用FLUO-8 AM检测RIN-14B细胞内钙离子浓度,qRT-PCR分析5-HT合成相关基因表达,UPLC测定5-HT含量,以及RNA-seq检测AITC处理后的RIN-14B细胞转录组,并对其结果进行生物信息学分析。结果表明,AITC通过激活离子通道TRPA1使胞内钙离子浓度升高,上调Tph1(色氨酸羟化酶)和Ddc(5-羟色氨酸脱羧酶)的表达,从而促进5-HT合成及分泌。此外,GO和KEGG功能富集分析AITC处理后的RIN-14B细胞差异表达基因发现,AITC主要调控谷胱甘肽代谢和抗氧化、炎症调节等相关通路,提示AITC可能通过刺激EC促进谷胱甘肽代谢来调节肠道稳态,同时参与肠道的炎症调节。以上结果为研究AITC影响EC及肠道更深入的生物学功能提供实验数据与研究思路。
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    鱼腥草素钠及与红霉素联用对产膜表皮葡萄球菌lrgB 的影响
    官妍, 许甘霏
    生物学杂志    2020, 37 (2): 41-.   DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2020.02.041
    摘要270)      PDF   
    程序性细胞死亡(Programmed cell death,PCD)常被认为是真核生物所独有,其中占主导地位的是凋亡;而与真核生物凋亡类似的细菌Cid/Lrg系统近年来也被人们所关注。表皮葡萄球菌是导致医院内感染最主要的病原菌之一;而表皮葡萄球菌致病与其易在人体内置的人工装置(关节、隐形眼镜、心脏瓣膜、留置导管等)表面形成生物膜密切相关。为评估鱼腥草素钠及其与红霉素联用对表皮葡萄球菌溶解死亡和形成生物膜的影响,采用连续稀释法,测定鱼腥草素钠、红霉素、万古霉素对表皮葡萄球菌的最低抑菌浓度(MIC);荧光定量PCR测定鱼腥草素钠及其与红霉素联用、红霉素、万古霉素等对表皮葡萄球菌作用后不同时间段lrgB(受lytSR调控的基因B)的转录水平;显微镜下观察鱼腥草素钠及与红霉素联用对表皮葡萄球菌生物膜形态的影响情况。实验发现,鱼腥草素钠及与红霉素联用在作用伊始,对lrgB表达均有显著上调作用(P<0.05);亚抑菌浓度的鱼腥草素钠与红霉素联用在作用6、12、24和48 h时,对lrgB表达亦有显著下调作用(P<0.05);形态学观察亦证实了亚抑菌浓度的鱼腥草素钠与红霉素联用对表皮葡萄球菌生物膜的破坏作用。实验结果证实,鱼腥草素钠及与红霉素联用,在特定浓度下可调节lrgB的表达,因此具有抑制和破坏表皮葡萄球菌生物膜的形成,促进细菌溶解、死亡等作用的可能。
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    Lrp家族转录调控因子的研究进展 
    柯美兰, 吴杭, 张部昌
    生物学杂志    2019, 36 (6): 69-.   DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2019.06.069
    摘要871)      PDF   

    亮氨酸应答调控蛋白(Leucine responsive regulatory protein, Lrp)是原核生物中一类重要的转录调控因子,主要由保守的N端DNA结合结构域和响应配体的C端结构域构成,广泛分布于细菌和古生菌中。除氨基酸外,C末端还能够响应其他一些小分子化合物,通过微调DNA结合结构域的空间分布、蛋白的构象和寡聚体形式将信号转化为应答。Lrp可以作为全局或局部转录调控因子,参与控制微生物氨基酸代谢、菌毛生成、重金属转运、多肽运输、能量代谢等多种重要的生理过程。其还可作为“富足/饥饿”调控蛋白协助微生物适应外界多变的环境。近期发现放线菌中Lrp对抗生素生物合成的分子调控作用具有普适性。从Lrp的分布、结构特征、配体种类及响应方式、调控机制,以及在细菌与古生菌中的生物学功能等方面,进行了全面系统地阐述,以期为深入研究Lrp作用的分子机制提供指导。


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    在耐热的马克斯克鲁维酵母中构建微生物细胞工厂
    王冬梅, 洪泂
    生物学杂志    2020, 37 (1): 1-.   DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2020.01.001
    摘要744)      PDF   
    马克斯克鲁维酵母具有耐高温、高生长速率、可利用广泛的碳源等优点,作为微生物细胞工厂的宿主菌有很大优势。野生型的马克斯克鲁维酵母在生产菊糖酶、乙醇、苯乙醇及乙酸乙酯等产品上有了一些研究成果;为了进一步提高其作为微生物细胞工厂的生产效率,也可对该酵母进行基因工程改造,其遗传操作系统包括宿主菌、外源基因的表达方法和基因敲除方法也逐渐建立和完善;在此基础上以马克斯克鲁维酵母为平台通过工程改造构建的微生物细胞工厂具有了一定的高效生产重组蛋白、乙醇、木糖醇、乳酸、果糖、虾青素等产品的能力。但是马克思克鲁维酵母在多种碳源的共利用、抑制物耐受、高浓度底物和产物的耐受等方面能力仍需进一步提高。
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