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L-半胱氨酸（L-CySH）是組成蛋白質(zhì)的20多種氨基酸中唯一具有還原性基團(tuán)巰基的氨基酸，為谷胱甘肽的組成成分之一。由于其分子中含有活性的巰基，具有許多重要的生理功能：可以增強(qiáng)肝功能，用于治療肝炎、肝硬化與肝昏迷等癥狀；可以作為解毒劑，解除苯、萘等有毒芳香物質(zhì)及藥物中毒；可用于治療因原子能輻射、X射線以及其它短光波所引起的放射性障礙和各種白血球減少癥；有抗過敏與消除過敏癥的作用；可用于蛋白質(zhì)氨基酸制劑，解毒鎮(zhèn)痛劑、疲勞恢復(fù)劑、潰瘍治療劑，L-半胱氨酸還是特效的化痰劑；可促進(jìn)毛發(fā)生長和防止食品氧化等。因此L-半胱氨酸已經(jīng)廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、食品、化妝品以及飼料工業(yè)。此外由L-半胱氨酸可以得到多種衍生物，有鎮(zhèn)痛、消炎、退燒、止痛以及抑制細(xì)菌和腫瘤生長的作用，目前也在得到不斷的開發(fā)和應(yīng)用。國內(nèi)目前L-半胱氨酸的生產(chǎn)主要依靠人或動物的毛發(fā)經(jīng)酸水解或堿水解提取L-半胱氨酸后，再經(jīng)過電解還原制得L-半胱氨酸。該方法收率低，能耗高，水解過程產(chǎn)生大量刺激性氣體，廢酸處理困難，對環(huán)境污染嚴(yán)重。隨著L-半胱氨酸生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，微生物轉(zhuǎn)化法制生產(chǎn)L-半胱氨酸逐漸取代了毛發(fā)水解制備L-半胱氨酸。微生物轉(zhuǎn)化法制備工藝以其反應(yīng)條件溫和、專一性強(qiáng)、對環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)而日益受到重視。本課題組利用自行篩選的高效菌株，通過高密度培養(yǎng)獲得大量菌體，可以將底物D,L-2-氨基-Δ2-噻唑啉-4-羧酸（D,L-ATC）轉(zhuǎn)化為L-半胱氨酸，濃度為5.8g /L，轉(zhuǎn)化率92%，半胱氨酸得率78%。

我國面臨著能源短缺與大量石油資源未能有效開發(fā)利用的突出問題，目前平均石油采收率不及35%，約有2/3的石油資源留在地下有待開發(fā)。微生物采油是一項(xiàng)經(jīng)濟(jì)有效的提高原油采收率技術(shù)，該技術(shù)具有成本低、不傷害儲層、環(huán)境友好等特點(diǎn)，符合能源與環(huán)境協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略方向。近10年來，針對微生物采油技術(shù)的難題進(jìn)行攻關(guān)，系統(tǒng)地研究了微生物在位繁殖效應(yīng)與驅(qū)油機(jī)制和微生物驅(qū)油傳遞與界面反應(yīng)過程，提出并建立了驅(qū)油過程中微生物在位繁殖效應(yīng)模型；引入現(xiàn)代分子生物學(xué)技術(shù)，發(fā)展了油藏微生物群落結(jié)構(gòu)與功能微生物的動態(tài)監(jiān)測與評價(jià)技術(shù)；開拓性地建立了微生物采油調(diào)控技術(shù)體系。研究成果已形成知識產(chǎn)權(quán)技術(shù)13項(xiàng)，其中，授權(quán)發(fā)明專利5項(xiàng)、國際PCT專利3項(xiàng)。獲2008年上海市科技進(jìn)步一等獎，2010年獲國家科技進(jìn)步二等獎。

開發(fā)一種簡單的合成策略，制備具有高活性的酶@MOFs生物雜交材料。該方法的關(guān)鍵在于添加了能夠作為“形貌調(diào)制器”的聚多肽-聚谷氨酸（γ-poly-L-glutamic acid, PLGA)。PLGA是一種陰離子生物聚多肽，不僅可通過靜電組裝方式調(diào)控酶的表面電荷進(jìn)而加速酶@ZIF-8雜交材料的形成，而且PLGA直鏈上豐富的羧基基團(tuán)可與金屬離子競爭配位，原位裁剪出具有不同形貌和孔徑尺寸的酶@ZIF-8納米結(jié)構(gòu)（圖1A）。研究表明不同的納米結(jié)構(gòu)對于雜交材料的活性有重要影響，其中設(shè)計(jì)的介孔2D酶@ZIF-8納米片結(jié)構(gòu)由于具有更短的底物擴(kuò)散路徑和更大的孔道尺寸，極大提高酶活性位點(diǎn)的利用率，因此得到的MOFs雜交材料具有優(yōu)異的生物活性。基于提出的合成策略，研究人員還建立一個 MOFs“人造細(xì)胞”，通過酶級聯(lián)反應(yīng)模擬細(xì)胞內(nèi)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)（圖1B）。該人造細(xì)胞對葡萄糖具有雙重光學(xué)（熒光和比色信號）響應(yīng)，兩種光學(xué)信號都與葡萄糖濃度成正比，并且在兩個互補(bǔ)的濃度范圍內(nèi)靈敏。

在 S.pombe 中發(fā)現(xiàn)的一個全新pre-RC組分Sap1，它是pre-RC的裝配過程中不可或缺的一個蛋白: 與ORC一樣，Sap1在細(xì)胞生長周期中與DNA復(fù)制源結(jié)合，通過一系列的功能研究及X射線晶體學(xué)與NMR聯(lián)合的結(jié)構(gòu)功能研究表明，Sap1與通過其九個AT-鉤狀基序結(jié)合不對稱AT富序列的ORC不同，Sap1優(yōu)先結(jié)合5’-（A / T）nC / G（A / T）9-10G / C（A / T）n-3’，對于DNA起始復(fù)制源有一定的序列傾向性。 通過進(jìn)一步的功能研究證明Sap1和ORC存在相互作用，ORC在招募Cdc18至DNA復(fù)制源時需要Sap1來完成pre-RC組裝，充分表明Sap1是直接參與pre-RC組裝的復(fù)制起始因子，本研究論文表明在S.pombe的DNA復(fù)制過程中，首先需要Sap1與ORC共同結(jié)合到DNA復(fù)制源上從而開啟DNA的起始復(fù)制過程。進(jìn)一步的研究表明在人類的DNA復(fù)制過程中同樣存在Sap1功能類似的蛋白質(zhì)元件，相關(guān)工作正在進(jìn)行中。

超聲波頻率優(yōu)化控制關(guān)鍵技術(shù)研究及其應(yīng)用項(xiàng)目所研究的技術(shù)屬于先進(jìn)制 造領(lǐng)域。相關(guān)技術(shù)的產(chǎn)品涉及振動與聲、電子、機(jī)械及材料等新技術(shù)。國內(nèi)超聲 波應(yīng)用系統(tǒng)中的主要部件（超聲波換能器、超聲波電源）其技術(shù)指標(biāo)與國外有相 當(dāng)距離，制約了整個行業(yè)的發(fā)展。因此，本項(xiàng)目主要圍繞超聲波電源及超聲波應(yīng) 用，結(jié)合企業(yè)新產(chǎn)品的研發(fā)，針對超聲波相關(guān)產(chǎn)品研發(fā)中的多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)展開研 究，提出解決方案。關(guān)鍵技術(shù)的突破提升了企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量水平及競爭比較優(yōu)勢， 創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)效益，為提升超聲波應(yīng)用行業(yè)產(chǎn)品技術(shù)水平建立良好的示范作 用。項(xiàng)目主要研究下述 3 方面技術(shù)： 1.超聲波生物處理（萃取、破碎、清洗等系統(tǒng)）是電力電子技術(shù)與生物工程 技術(shù)交叉、融合的學(xué)科，被廣泛應(yīng)用于輕工、食品、醫(yī)藥、能源、化工等領(lǐng)域的 機(jī)械裝備，是近年快速發(fā)展的輕工工藝裝備。項(xiàng)目以大范圍頻率搜索策略，配置 多套換能執(zhí)行振板、匹配諧振網(wǎng)絡(luò)和寬頻帶超聲波電源裝置，通過操控（總控、 顯示、參數(shù)設(shè)置、模式設(shè)置與功率給定功能）終端協(xié)調(diào)、控制，進(jìn)行超聲波生物 處理優(yōu)化頻率的搜索。通過對應(yīng)不同處理過程的不同物理量傳感器，對處理液中 超聲波作用區(qū)域進(jìn)行處理效率監(jiān)測，得到處理效率變化的動態(tài)，依據(jù)該動態(tài)，確 定最佳工藝，使各種不同處理對象接受到適合頻率的超聲波作用，從而成倍提高 處理效率。主要包括：以超聲波電源作為系統(tǒng)的執(zhí)行器，以生物處理過程（效率） 為反饋量，實(shí)現(xiàn)超聲波生物處理的全閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)。 2.超聲波精細(xì)霧化化學(xué)機(jī)械拋光處理，是機(jī)械工程與電子工程交叉學(xué)科，解 決常規(guī)工藝無法解決的機(jī)械加工問題。通過本項(xiàng)目研發(fā)的超聲波電源，在“超聲 霧液化學(xué)機(jī)械研拋納米表面形成機(jī)理和關(guān)鍵技術(shù)”發(fā)揮了關(guān)鍵作用，保證了課題 的研發(fā)需求。 3.超聲波電源。主要研究超聲波電源系統(tǒng)原理、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方法和在生物處理 方面、機(jī)械加工、塑料焊接方面的應(yīng)用。當(dāng)前超聲波電源系統(tǒng)主要有信號源、驅(qū) 動電路、采樣反饋電路、（算法）控制系統(tǒng)。其結(jié)構(gòu)方案為：①模擬+數(shù)字電路； ②全數(shù)字電路；③微型計(jì)算機(jī)電路。缺點(diǎn)為運(yùn)行功耗大，無自動頻率跟蹤功能或 頻率跟蹤范圍小，無法保證輸出最大功率。本項(xiàng)目完成了基于高速 DSP 電路的超 聲波電源。采用智能控制算法，自動頻率跟蹤范圍寬，輸出功率效率高。能在超338 聲換能器的工況變化（溫度、負(fù)載、模具等）時，頻率跟蹤點(diǎn)穩(wěn)定地運(yùn)行在加工 工藝所需的頻率上。 授權(quán)專利： 超聲波生物處理的頻率搜索控制方法 200910215255.9 超聲波生物處理效率的蓋上檢測方法 201110342001.0 一種超聲波灸袖珍式超聲波穴位按摩儀及其操作電路 201110347561.5 一種超聲波灸電路結(jié)構(gòu)，201110049586.7 超聲波生物處理的頻帶搜索匹配方法 201110363842.X 一種小功率高頻超聲波電源實(shí)現(xiàn)方法 2012100040137, 一種微型超聲波發(fā)生器的高效節(jié)能方法，2012100096908， 超聲波生物處理效率的蓋上檢測方法 2012101814370，201110049586.7 超聲波生物處理的并行頻率搜索控制系統(tǒng) 201020002032.2 超聲波生物處理的頻率搜索控制系統(tǒng) 201020002031.8 超聲波生物處理效率的蓋上檢測裝置, 2012200057985, 一種小功率高頻超聲波電源結(jié)構(gòu)，2012200426513, 超聲波頻率搜索生物處理系統(tǒng)一體化結(jié)構(gòu)，2012200738144, 袖珍式超聲波穴位按摩儀及其操作電路 2012202604159 一種超聲波灸，2012202608319

利用植物化學(xué)遺傳學(xué)手段，以擬南芥乙烯過量合成突變體eto1-2和乙烯信號活化突變體ctr1-1為篩選材料，從2000種化學(xué)小分子文庫中篩選出了3種可抑制乙烯合成或反應(yīng)的小分子化合物：kynurenine（KYN），ponalrestat（PRT）和pyrazinamide（PZA）。他們早期的研究發(fā)現(xiàn)KYN能夠抑制乙烯所誘導(dǎo)的下游生長素合成途徑中的一類關(guān)鍵酶TAA1/TARs（He et al., 2011 Plant Cell），最近發(fā)現(xiàn)PRT也作用于乙烯下游反應(yīng)，抑制了生長素合成途徑中的另一類關(guān)鍵酶（相關(guān)工作正在整理發(fā)表中）。 不同于KYN和PRT，第三個小分子PZA只特異性抑制乙烯過量合成突變體eto1-2的“三重反應(yīng)”（圖A）。施加PZA處理可以抑制乙烯合成前體ACC所誘導(dǎo)的乙烯反應(yīng)，暗示PZA可能通過抑制ACC氧化酶（ACC oxidase，ACO）而抑制乙烯合成。體外生化分析發(fā)現(xiàn)，PZA無法直接抑制ACO催化活性，需要被擬南芥煙酰胺酶（nicotinamidase）轉(zhuǎn)化為pyrazinoic acid（POA）（圖B），進(jìn)而以POA的形式競爭性抑制ACO的催化活性。 進(jìn)一步解析了擬南芥中ACO家族成員ACO2與POA復(fù)合物的高分辨率晶體結(jié)構(gòu)（2.1?），從原子層面揭示了POA的抑制機(jī)理（圖C和圖D）。晶體結(jié)構(gòu)表明，POA是通過與活性中心的一個鋅離子或鐵離子形成配位鍵而與ACO2結(jié)合。此外，POA與其周圍氨基酸之間形成的氫鍵、疏水相互作用以及范德華力，也鞏固了其與蛋白的結(jié)合。通過對ACO2蛋白關(guān)鍵氨基酸進(jìn)行突變，證實(shí)了POA或其類似物2-PA可以模擬ACO的內(nèi)源底物ACC，從而競爭性抑制了ACO的活性。這些結(jié)果不僅在原子層面上闡明了POA的抑制機(jī)理，還為進(jìn)一步優(yōu)化POA結(jié)構(gòu)，提高其抑制活性提供了理論基礎(chǔ)。

本項(xiàng)目提供一種耐熱型全生物降解材料的制備方法，以聚乳酸材料為基體樹脂，加入的耐熱改性劑成本較低，且與聚乳酸一樣可完全生物降解，生產(chǎn)過程所用設(shè)備簡單，只須在通用設(shè)備上做一些改進(jìn)，所制備的耐熱材料與進(jìn)口料相比有明顯的價(jià)格優(yōu)勢。主要技術(shù)參數(shù)：產(chǎn)品生產(chǎn)周期小于40s, 耐熱溫度超過100℃。可用于一次性餐具的生產(chǎn)。

在沼氣工程、垃圾填埋場、污水處理廠等廢棄物處理項(xiàng)目中，會產(chǎn)生含有硫化氫組分的生物質(zhì)氣體，在其利用及排放過程中需要進(jìn)行脫硫凈化處理。本系統(tǒng)采用濕式催化氧化法，基于吸收-氧化原理，將硫化氫組分轉(zhuǎn)化為可回收利用的單質(zhì)硫，也可形成硫酸鹽副產(chǎn)，可滿足對原料氣進(jìn)行高效脫硫并使凈化后氣體達(dá)到相關(guān)要求及環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。應(yīng)用于滲濾液沼氣工程、餐廚垃圾處理廠、污水處理廠、垃圾填埋場、垃圾中轉(zhuǎn)站等領(lǐng)域。

本成果提出并利用單種/多種相變納米粒子的熱學(xué)特性來對復(fù)雜液體樣品中進(jìn)行單種/多種生物標(biāo)志物的同時檢測的方法，其檢測靈敏度（至pg/ml）和檢測多重性（能夠同時檢測種生物標(biāo)志物分子）比傳統(tǒng)常規(guī)的檢測手段有很大的提高，從而有利于提高診斷可信度。此種新型的納米檢測技術(shù)在疾病監(jiān)測、控制以及診斷有著十分廣闊的應(yīng)用前景。