美能源部资助生物能源开发
今年5月,美国能源部宣布将为生物燃料、生物产品和生物能源等开发提供超过7900 万美元的经费。该经费将用于达成为消费者和企业提供价格合理、可靠且安全的国内能源选项的目标。此次资助包括以下十大主题:
藻类培养过程强化:开发室外藻类系统技术,提高藻类的产量、可靠性和质量。生物质成分可变性和原料转化界面:研究降低成本,提高生物质处理和预处理的可靠性。高效木材加热器:开发减少排放并提高住宅供暖的木材加热器效率的技术。碳氢化合物生物燃料技术系统研究:在实验原型系统中集成新技术和新工艺,以改善和验证实际性能并降低嵌入式生物燃料生产成本。优化生物质衍生的喷气燃料混合物:识别并开发具有成本竞争力的可再生喷气燃料,提高能量密度和降低颗粒物排放。来自城乡废弃物的可再生能源:支持学术研究和教育计划,重点关注从城市和郊区废物原料生产生物能源和生物产品的战略。先进生物加工和灵活生物铸造厂:通过使用合成生物学、低成本密集方法和连续生产系统,减少生物燃料等产品制造过程的时间和成本。循环碳经济中的塑料:开发具有高性能和循环性的生物基塑料,并通过提高可降解性来降低回收现有塑料的成本和能源的消耗。厌氧消化再研究:开发厌氧过程或替代策略,以提高碳转化效率,降低小规模湿废料系统的成本。减少生物能源中的水、能源和排放:开发相对于现有常规燃料或产品更有可能减少水消耗、能源消耗和/或碳排放的生物燃料或其他生物产品的技术。(郑颖)
从头设计可变形人造蛋白
美国华盛顿大学成功完成从头设计编程可根据环境变化而发生构象变化的人造蛋白,在模拟天然蛋白的灵活性方面向前迈进了一大步。该研究成果日前发表于《科学》。
天然蛋白具有环境触发的构象变化能力对于其生物学功能来说至关重要。研究小组此前设计的人造蛋白过于稳定,无法像天然蛋白那样利用不同构象行使不同功能,在实用性上明显受限。此次,他们利用组氨酸的特性设计出一种合成蛋白,能在中性条件下自我组装成多聚体。该多聚体在pH6.5以上是稳定的,但当pH 降低时会发生协同的大规模构象变化,使组装好的多聚体开始解体,并露出疏水残基,使其成为一个两性分子。这不但能促进蛋白单体与脂质膜结合,还能借此影响和破坏膜的结构,使膜出现融合现象。
在哺乳动物细胞实验中,这种人造蛋白的“变形”能力也得到了验证。它还具有将胞内体中的分子释放到细胞质内的潜力,因此有望带来一种新颖的药物递送方式。(丁陈君)
相关论文信息:
DOI: 10.1126/science.aav7897
器官芯片助力肠道微生物组体外研究
美国哈佛大学Wyss生物启发工程研究所的研究者利用“器官芯片”微流体培养技术开发了一种体外培养微生物组的方法。该方法在细胞和分子水平高度控制条件下探究人体—微生物相互作用,有助于发现引起疾病的特定微生物及其代谢产物,开展药物对微生物群落影响实验,开发个性化医疗方案。相关研究发表于《自然—生物医学工程》。
此次研制出来的厌氧肠道芯片包含两个由多孔膜分隔的平行微通道。研究者在上部通道膜的顶部培养人肠上皮细胞,在下部通道膜的另一侧培养肠微血管内皮细胞。这些肠芯片被放入定制的厌氧室,肠上皮通道的氧浓度大幅降低,下部血管内皮通道维持在正常的氧浓度,肠道上皮细胞可以通过多孔膜获得氧气。从健康人类粪便中提取分离复杂肠道微生物样本,接种到肠道上皮细胞自然分泌的黏液层。实验证明,低氧环境保持了共生菌群的多样性。
研究者通过基因测序,发现培养的200多种不同的细菌在培养数天后,其丰度和比例仍与人类粪便中的相似。重要的是,完整的微生物群落进一步增强了肠道屏障功能,细胞形成了紧密的密封环境,并产生保护性的黏液层,为微生物群落提供厌氧环境,这是肠道健康的一个重要先决条件。(吴晓燕)
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DOI: 10.1038/s41551-019-0397-0
《中国科学报》 (2019-06-17 第2版 国际)