基因工程菌Pichia pastoris连续培养的生长及抑制动力学

在同一稀释率μ（μ＝0．14h^-1）下用不同浓度的甘油流加进行连续培养,研究甘油浓度对基因工程菌毕赤酵母（Pichia pastori）生长的影响。结果表明甘油浓度对细胞生物量（DCW和WCW）、底物得率系数（Yx/s）、底物比消耗速率（qs）、呼吸熵（RQ）与二氧化碳释放率（CER）都有影响,在低甘油残留浓度（＜63．3g／L）下,甘油是激活剂,菌体生长符合Monod方程,Ks＝19．62g／L,甘油激活常数Ka＝19．45g／L;而在高甘油残留浓度（＞63．3g/L）下甘油是抑制剂,菌体生长特征符合Haldance方程,Ks＝0．014g／L,K1=156．67g／L。毕赤酵母生长的甘油抑制浓度为55．2g／L。     

大肠杆菌DH5α及其耐乙酸突变株生长和产乙酸规律

大肠杆菌DH5α的耐乙酸突变株DA19在复合培养基中有生长优势，最大比生长速率提高，产乙酸减少，对乙酸的耐受力增加。在基本培养基中DA19生长优势更加明显，消耗葡萄糖速率加快，单位菌体产乙酸得率YA/X比DH5α低，以消耗葡萄糖为基准的菌体得率YX/G提高。在添加乙酸的基本培养基中，DA19细胞浓度高于DH5α，更快利用葡萄糖。DA19在高葡萄糖浓度下(102g／L)也能良好生长，菌体浓度达26g／L，YX/G为0．257g／g。在变速补料分批培养中，DA19可以有效地控制乙酸的生成，细胞浓度达到20g／L，YX/G为0．360g／g，为其在高密度培养中的应用奠定了基础。     

啤酒酵母培养条件对ATP生产的影响 Ⅰ.供氧对酵母合成ATP活性的影响

结合酵母细胞酶促合成ＡＴＰ的活性测试，在５Ｌ发酵罐中培养啤酒酵母，考察了通气对菌体生长和细胞活性的影响。实验结果表明：通气量的变化，对菌体的生长速度和得率具有明显的调节作用；采用氧限制方法培养的啤酒酵母用于ＡＴＰ生产时得率可达到１００％。通气量６．０Ｌ／（Ｌ·ｈ）时培养的酵母细胞用于ＡＴＰ生产的效率比在通气量６０Ｌ／（Ｌ·ｈ）下培养的酵母细胞提高５０％以上。     

啤酒酵母培养条件对ATP生产的影响：I.供氧对酵母合成ATP活？…

结合酵母细胞酶促合成ＡＴＰ的活性测试，在５Ｌ发酵罐中培养啤酒酵母，考察了通气对菌体生长和细胞活性的影响。实验结果表明：通气量的变化，对菌体的生长速度和得率具有明显的调节作用；采用氧限制方法培养的啤酒酵母用于ＡＴＰ生产时得率可达到１００％。通气量６．０Ｌ／（Ｌ·ｈ）时培养的酵母细胞用于ＡＴＰ生产的效率比在通气量６０Ｌ／（Ｌ·ｈ）下培养的酵母细胞提高５０％以上。     

重组毕赤酵母表达猪胰岛素前体代谢参数分析和动力学模型

采用发酵过程参数相关分析理论,分析了毕赤酵母在不同发酵阶段利用不同碳源时的生理代谢参数变化特征。同时,研究了不同比生长速率下重组毕赤酵母表达猪胰岛素前体补料分批发酵过程,建立蛋白表达阶段的细胞生长非结构模型,结果表明:比生长速率和甲醇浓度符合Monod方程,最大比生长速率(μmax)为0.101h-1,基质的半饱和常数(Ks)为0.252g/L,细胞得率系数YX/S=0.386g/g,细胞维持系数m=0.011g/(g·h)。当比生长速率为0.016h-1时猪胰岛素前体(PIP)最大比形成速率(qp,max)达0.098mg/(g·h)。该模型能较好预测毕赤酵母表达阶段细胞生长和PIP表达的发酵趋势,用其控制发酵过程,目标蛋白PIP产量为优化前的1.5倍,达0.976g/L。     

两阶段控制甘油浓度提高1,3-丙二醇发酵水平

克雷伯氏菌(Klebsiella pneumoniae)分批发酵生产1,3-丙二醇(1,3-PD),根据菌体生长、产物生成和补料可将发酵过程分成4个阶段.不同阶段控制不同的底物浓度会对菌体生长和产物生成产生不同的影响.研究发现,菌体生长阶段(阶段Ⅱ)底物浓度控制在6.0 g/L最适合菌体生长,产物主要生成阶段(阶段Ⅲ)底物浓度控制在18.9 g/L最适合产物生成,菌浓可达7.83 g/L,最终1,3-PD的浓度为68.5 g/L,摩尔转化率为61%,生产强度为2.21 g/(L·h).     

重组巴斯德毕赤酵母高密度培养中铵离子浓度的影响

采用Mut^s表型的重组毕赤酵母生产血管生长抑制素，表达阶段流加甘油—甲醇混合碳源以提高菌体密度和血管生长抑制素的表达水平，菌体密度可达174g／L，约是表达阶段采用甲醇为单一碳源的发酵过程的3倍。菌体密度的提高导致表达阶段发酵液中铵离子浓度下降很快，当发酵液中的铵离子浓度低至40mmol／L时，影响了血管生长抑制素的表达。改变pH调节方式并在发酵后期添加25mmol／L(NH4)2SO4使发酵液中铵离子浓度维持在150mmol／L以上，血管生长抑制素的表达产量达到108mg／L。     

葡萄糖供应速率对大肠杆菌表达及分泌人表皮生长因子的影响

采用一株大肠杆菌BL 21(DE 3)[pBLMVL 2EGF]生产人表皮生长因子(hEGF),其中hEGF表达由PL启动子控制并通过phoA信号肽分泌到胞外。实验结果表明:诱导阶段以恒定比供应速率流加葡萄糖时,流加速率对hEGF的表达和分泌有很大影响。当葡萄糖比供应速率为0.122g/(g.h)时,hEGF表达水平最低,分泌效率最差,只有37.5%;随着葡萄糖比供应速率的增加,胞外和胞内hEGF比生产速率明显增加,当葡萄糖比供应速率为0.196 g/(g.h)时,单位菌体产生的hEGF水平最高(121.6 m g/g),其中分泌至胞外的hEGF占42%。此外,诱导前补充有机氮源有利于提高诱导初始hEGF的生产速率。     

大肠杆菌乙酸耐受株的代谢流分布

通过在基本培养基中的连续培养，比较了大肠杆菌耐乙酸突变株JL3碳源基本代谢流量分布与出发株JM101的差异，发现随比生长速率的增大，两者进入磷酸戊糖途径的碳流增加，进入三碳羧环的碳流减少。在相同的比生长速率下，突变株JL3中分配于磷酸戊糖途径的碳流所占比例高于JM101，在比生长速率0．626h^-1时，JL3进入磷酸戊糖途径的 占摄入碳流的33．2％，而JM101只占9．0％。计算得到J3力JM101关于ATP的最大菌体得率为10．2g/mol和5．68g／mol，维持系数为64．5mmol/(g.h)和82．3mmol/(kg.h），表明JL3的能量代谢效率高于JM101。     

生物过程尾气质谱仪在乳酸发酵工艺控制中的应用

将生物过程尾气分析质谱仪及相应的Biostar处理软件成功应用于乳酸发酵过程中,通过实时监测发酵过程中不同阶段和不同发酵条件下菌体生理代谢参数的动态变化,并对其进行多参数相关分析,阐明了发酵过程中杂质组成的合成代谢过程;利用尾气分析质谱仪进行微耗氧发酵过程供氧水平的精确控制,当菌体的摄氧率控制在0.70 mmol /(L·h)时,凝结芽孢杆菌乳酸的最佳合成速率能达到2.78 g/(L·h);同时在以玉米淀粉水解糖液为基质的乳酸发酵过程中,通过对菌体生理代谢参数变化与残糖的消耗和副产物生成过程进行相关分析,建立了根据生理参数的变化进行发酵过程终点快速判定方法,实现了L 乳酸发酵产量和质量的在线控制策略。     

雷公藤红素对结肠癌细胞株HCT-116生长的影响及其作用机制

目的探讨雷公藤红素（CSL）对人结肠癌细胞株HCT-116生长的影响及可能的作用机制。方法采用不同浓度的CSL处理HCT-116细胞,MTT法检测细胞生长的抑制率;流式细胞术（FCM）检测细胞周期;透射电镜观察细胞凋亡形态变化;荧光底物法检测细胞蛋白酶体活性;Westernblot检测p27、Bax的表达变化。结果CSL明显抑制HCT-116细胞生长,呈现时间、剂量依赖性;流式细胞术显示CSL可阻止细胞周期于G0/G1期;电镜下观察部分细胞具有典型的凋亡细胞形态特征;CSL对HCT-116细胞糜蛋白酶活性具有明显的抑制作用,其效应呈现浓度依赖性;CSL干预后细胞内p27、Bax蛋白表达明显增加。结论CSL具有抑制结肠癌HCT-116细胞的生长、阻滞细胞周期、诱导凋亡的作用,其分子机制可能与其抑制细胞内蛋白酶体活性,导致p27、Bax蛋白降解受阻有关。     

柠檬酸对 CHO 细胞生长和代谢的影响

研究了重组中国仓鼠卵巢细胞(CHO)批培养过程中柠檬酸对细胞生长和代谢的影响。结果表明:柠檬酸明显抑制了细胞的生长。与对照组相比,添加12 mm o l/L柠檬酸的处理组细胞的葡萄糖比消耗速率(QG lc)降低了37.5%,渗透压提高了10.0%,乳酸生成量与葡萄糖消耗量的比值增加了27.0%,氨生成量与谷氨酰胺消耗量的比值也增加了。在谷氨酰胺代谢过程中,更多的谷氨酰胺经谷草转氨酶途径生成α-酮戊二酸,参与能量代谢。柠檬酸促使细胞更多地被捕获在G 1期,阻碍细胞的DNA合成,抑制细胞增殖,并促进蛋白的表达。     

D-核糖发酵过程中的pH控制及对产D-核糖关键酶的影响

在枯草芽孢杆菌突变株D-756发酵生产D-核糖过程中，采用葡萄糖和葡萄糖酸钙混合发酵，葡萄糖酸作为pH调节剂，能促进菌体的生长，显著地提高D-核糖的产量。经酶活测定，发现流加葡萄糖酸能提高单位发酵液中葡萄糖酸激酶的酶活。在5L发酵罐中，利用葡萄糖酸维持发酵pH值在7．2，培养72h后产核糖76．8g／L。     

谷氨酰胺对杂交瘤细胞生长代谢的影响

研究了不同浓度的谷氨酰胺对分泌抗小细胞肺癌单克隆抗体的2F7杂交瘤细胞生长、葡萄糖消耗、乳酸及氨的生成等代谢过程的影响。在细胞培养箱中,用含不同浓度谷氨酰胺的培养液培养2F7杂交瘤细胞,培养条件为pH 7.2～7.4,温度37℃,5%CO_2、95%空气。实验表明,适宜于2F7杂交瘤细胞生长的谷氨酰胺浓度为2.5 mmol/L,谷氨酰胺浓度与细胞的葡萄糖消耗呈反比,与乳酸生成浓度呈反比,与氨的生成浓度呈正比。     

基本培养基中芳香族氨基酸和维生素

考察了芳香族氨基酸和维生素对转酮醇酶缺失的枯草芽孢杆菌生长以及D-核糖生产的影响。实验结果表明：L-酪氨酸、L-色氨酸、L-苯丙氨酸、生物素、烟酸、吡哆醛的添加能改善菌体生长,提高D-核糖产量,特别是烟酸作用尤其明显。在单因素实验基础上,采用响应面分析方法对培养基中的维生素添加量进行了优化,确定最佳培养基组成。在此优化培养基中D-核糖质量浓度达到 (23.4±0.39) g/L,与预测结果一致,是不添加维生素时核糖产量的2.31倍,D-核糖对葡萄糖的得率达到0.353 mol/mol。     

灵芝真菌发酵生产灵芝多糖和灵芝酸

提出了灵芝真菌同时高效生产灵芝多糖和灵芝酸的发酵过程。在摇瓶中考察了氮源、接种量、起始葡萄糖浓度和装液量对灵芝细胞生长及灵芝多糖和灵芝酸生产的影响。结果表明 ,酵母膏和蛋白胨复配作为氮源有利于细胞生长。接种量对细胞量有一定影响 ,但是对产物积累量影响更大。在 50 g/ L起始糖浓度下 ,细胞干重达到 1 6.7g/ L,胞内多糖、胞外多糖和灵芝酸分别达 1 .1 9g/ L,0 .854g/ L和 2 1 2 .3mg/ L。考察装液量发现 ,小装液量有利于提高细胞生长速率和产物的生产速率     

葡萄糖酸钙对肌苷发酵的影响

在肌苷的摇瓶发酵过程中，10g／L的葡萄糖酸钙适于肌苷的合成和菌体生长。初始培养基中加入10g／L的葡萄糖酸钙，能够诱导葡萄糖酸激酶的生成，大幅提高其比活，增大磷酸戊糖（HMP）途径的通量。肌苷的产率由10.76g／L提高到18.36g／L。     

针对结缔组织生长因子的siRNA对高糖诱导人肾小管上皮细胞肥大的影响

目的 观测人肾小管上皮细胞转染针对结缔组织生长因子(CTGF)的siRNA后对高糖诱导细胞肥大的影响.方法 细胞分6组培养:正常对照组(培养基含D-葡萄糖1 g/L),等渗对照组(培养基含D-葡萄糖1 g,L、甘露醇3.5 g/L),高糖组(培养基含D-葡萄糖4.5 g/L),高糖+空白对照组(细胞转染空质粒后培养于高糖培养基中),高糖+阴性对照组(细胞转染含无关序列的质粒后培养于高糖培养基中),高糖+干扰组(细胞转染针对CTGF的siRNA表达质粒后培养于高糖培养基中).收集各组培养至24、48、96 h的细胞,以实时PCR检测CTGF mRNA水平;Western blotting检测CTGF蛋白水平;MTT法测定细胞增殖活力;流式细胞仪测定细胞周期分布;考马氏亮蓝法测定细胞总蛋白含量.结果 高糖刺激可上调HK-2细胞的CTGFmRNA及蛋白水平,使停留于G_1期的细胞比例升高,增殖活力受抑制,细胞肥大指标胞内总蛋白含量增加:而通过特异性siRNA抑制CTGF mRNA表达后,细胞的CTGF蛋白表达随时间延长进行性降低.细胞增殖活力增强,更多的细胞由G_1期进入S期,细胞内总蛋白含量降低.结论 证实了CTGF是高糖诱导HK-2细胞肥大的重要介质.针对CTGF的siRNA能明显改善高糖诱导的肾小管上皮细胞肥大,为进一步寻找DN防治的靶点提供了新的实验依据.

Abstract：

Objective To observe the effect of transfection with small interfering RNA (siRNA) targeting connective tissue growth factor (CTGF) on human tubular epithelial hypertrophy induced by high glucose. Methods HK-2 cells were cultured in DMEM/F12 medium containing 1 g/L glucose (normal control group), 4.5 g/L glucose (high glucose group), or 1 g/L glucose + 3.5 g/L mannitol (iso-osmolar control group). The cells were transfected with pGenesil-1, pGenesil/neg, or pGenesil/siRNA-CTGF and then cultured in DMEM/F12 medium containing 4.5 g/L glucose as the high glucose + blank control group, high glucose +negative control group and high glucose+ interference group, respectively. After cell culture for 24, 48 and 96 h, the cells were collected to detect the mRNA and protein levels of CTGF by real-time PCR and Western blotting, respectively. The proliferative activities of the cells were evaluated with MTT assay, and the total cellular protein contents were determined with Bradford method. Flow cytometry was employed to analyzed the cell cycle changes. Results High-glucose significantly up-regulated the CTGF mRNA and protein levels in HK-2 cells. The cell proliferation was inhibited after high-glucose exposure with increased cell percentage in G, phase and total cellular protein content suggesting cellular hypertrophy. Transfection with siRNA targeting CTGF significantly inhibited high glucose-induced up-regulation of CTGF mRNA and protein and promoted the cell proliferation, resulting also increased cells in S phase and lowered total cellular protein contents. Conclusion CTGF is an important mediator of high glucose-induced tubular epithelial hypertrophy, and transfection with siRNA targeting CTGF can alleviate the hypertrophy, suggesting the potential value of CTGF-targeted treatment in the management of diabetic nephropathy.     

野葛幼叶细胞悬浮培养生产葛根素等异黄酮类化合物的研究

目的 建立野葛幼叶细胞悬浮培养体系。方法 将由野葛幼叶外植体诱导的愈伤组织进行悬浮培养，研究了悬浮培养物生长的动态和葛根素及总异黄酮类化合物产量积累的动态。结果 细胞在培养的第1～5天为对数生长期，第8天时细胞干重达最大值。葛根素的合成与细胞生长呈紧密偶联型，在第8天时葛根素产量达最大值。总异黄酮类化合物的积累与葛根素积累存在一定差异，异黄酮类化合物的总产量在第10天最大值。结论 野葛幼叶细胞悬浮培养体系中总异黄酮类化合物的产量高于野生原植株，葛根素产量低于野生原植株。