A framework for the analysis of thermal losses in reciprocating compressors and expanders

This article presents a framework that describes formally the underlying unsteady and conjugate heat transfer processes that are undergone in thermodynamic systems, along with results from its application to the characterization of thermodynamic losses due to irreversible heat transfer during reciprocating compression and expansion processes in a gas spring. Specifically, a heat transfer model is proposed that solves the one-dimensional unsteady heat conduction equation in the solid simultaneously with the first law in the gas phase, with an imposed heat transfer coefficient taken from suitable experiments in gas springs. Even at low volumetric compression ratios (of 2.5), notable effects of unsteady heat transfer to the solid walls are revealed, with thermally induced thermodynamic cycle (work) losses of up to 14% (relative to the work input/output in equivalent adiabatic and reversible compression/expansion processes) at intermediate Péclet numbers (i.e., normalized frequencies) when unfavorable solid and gas materials are selected, and closer to 10-12% for more common material choices. The contribution of the solid toward these values, through the conjugate variations attributed to the thickness of the cylinder wall, is about 8% and 2% points, respectively, showing a maximum at intermediate thicknesses. At higher compression ratios (of 6) a 19% worst-case loss is reported for common materials. These results suggest strongly that in designing high-efficiency reciprocating machines the full conjugate and unsteady problem must be considered and that the role of the solid in determining performance cannot, in general, be neglected. © 2014 Richard Mathie, Christos N. Markides, and Alexander J. White. Published with License by Taylor & Francis.

Reusable, robust, and accurate laser-generated photonic nanosensor.

Developing noninvasive and accurate diagnostics that are easily manufactured, robust, and reusable will provide monitoring of high-risk individuals in any clinical or point-of-care environment. We have developed a clinically relevant optical glucose nanosensor that can be reused at least 400 times without a compromise in accuracy. The use of a single 6 ns laser (λ = 532 nm, 200 mJ) pulse rapidly produced off-axis Bragg diffraction gratings consisting of ordered silver nanoparticles embedded within a phenylboronic acid-functionalized hydrogel. This sensor exhibited reversible large wavelength shifts and diffracted the spectrum of narrow-band light over the wavelength range λpeak ≈ 510-1100 nm. The experimental sensitivity of the sensor permits diagnosis of glucosuria in the urine samples of diabetic patients with an improved performance compared to commercial high-throughput urinalysis devices. The sensor response was achieved within 5 min, reset to baseline in ∼10 s. It is anticipated that this sensing platform will have implications for the development of reusable, equipment-free colorimetric point-of-care diagnostic devices for diabetes screening.

Heavy metal pollution in China: Origin, pattern and control

Goal, Scope and Background. Heavy metal is among one of the pollutants, which cause severe threats to humans and the environment in China. The aim of the present review is to make information on the source of heavy metal pollution, distribution of heavy metals in the environment, and measures of pollution control accessible internationally, which are mostly published in Chinese. Methods. Information from scientific journals, university journals and governmental releases are compiled focusing mainly on Cd, Cu, Pb and Zn. Partly Al, As, Cr, Fe, Hg, Mn and Ni are included also in part as well. Results and Discussion. In soil, the average contents of Cd, Cu, Pb and Zn are 0.097, 22.6, 26.0 and 74.2 mg/kg, respectively. In the water of. the Yangtze River Basin, the concentrations of Cd, Cu, Pb and Zn are 0.080, 7.91, 15.7 and 18.7 pg/L, respectively. In reference to human activities, the heavy metal pollution comes from three sources: industrial emission, wastewater and solid waste. The environment such as soil, water and air were polluted by heavy metals in some cases. The contents of Cd, Cu, Pb and Zn even reach 3.16, 99.3, 84.1 and 147 mg/kg, respectively, in the soils of a wastewater irrigation zone. These contaminants pollute drinking water and food, and threaten human health. Some diseases resulting from pollution of geological and environmental origin, were observed with long-term and non-reversible effects. Conclusions. In China, the geological background level of heavy metal is low, but with the activity of humans, soil, water, air, and plants are polluted by heavy metals in some cases and even affect human health through the food chain. Recommendations and Outlook. To remediate and improve environmental quality is a long strategy for the polluted area to keep humans and animals healthy. Phytoremediation would be an effective technique to remediate the heavy metal pollutions.

Photoluminescence enhancement of porous silicon by organic cyano compounds

A pronounced photoluminescence enhancement on chemically oxidized porous silicon was induced by a series of organic cyano compounds including 1,2-dicyanoethylene (CE), 1,3-dicyanobenzene (1,3-CB), 1,4-dicyanobenzene (1,4-CB), 1-cyanonaphthalene (1-CN), and 9-cyanoanthracene (9-CA). Photoluminescence enhancement effects were reversible for all compounds studies in this work. A dependence of photoluminescence enhancement on the steric effect and the electronic characteristics of these compounds and the structure of the porous silicon substrates were analyzed in terms of the photoluminescence enhancing factors. Surface chemical composition examined by Fourier transform infrared (FTIR) spectra demonstrated that the surface Si-H bonds were not changed and no new luminescent compounds were formed on porous silicon surface during adsorption of cyano compounds. A mechanism based on induced surface states acting as radiative recombination centers by cyano compounds adsorption was suggested.

Nano-Ag on vanadium dioxide. II. Thermal tuning of surface plasmon resonance

Thermal tuning of the localized surface plasmon resonance (LSPR) of Ag nanoparticles on a thermochromic thin film of VO2 was studied experimentally. The tuning is strongly temperature dependent and thermally reversible. The LSPR wavelength lambda(SPR) shifts to the blue with increasing temperature from 30 to 80 degrees C, and shifts back to the red as temperature decreases. A smart tuning is achievable on condition that the temperature is controlled in a stepwise manner. The tunable wavelength range depends on the particle size or the mass thickness of the metal nanoparticle film. Further, the tunability was found to be enhanced significantly when a layer of TiO2 was introduced to overcoat the Ag nanoparticles, yielding a marked sensitivity factor Delta lambda(SPR)/Delta n, of as large as 480 nm per refractive index unit (n) at the semiconductor phase of VO2.

晶体的化学键和线性电光效应

晶体的结构和元素组成是与其宏观物理性质相关连的，但是仅仅从这些关系来完成材料的设计工作显然是不充分的。因为结构反映的是晶体中组成元素的位置特征，组成元素则反映了各格位上的个别特征，这两者都是静止参数，不能够反映晶体的整体性质。实际上，在晶体中有一个十分重要的动态因素，即晶体中各组成元素之间的相互作用，也即化学键。这种相互作用可以在一定意义上认为是晶体的组成与结构的综合特征。仔细的研究表明，晶体中的化学键和相关参数正是这种相互作用的重要表征参量。因此，对晶体中的化学键的理解是理解晶体结构与性能关系的一个重要方面，同时，它也必将是晶体性能预测和新型材料设计工作的一个重要出发点和依据。本论文正是从晶体的组成化学键为着眼点，对晶体的结构与其电光性质的关系进行了探索。在薛冬峰和张思远先生得到的二元晶体电光系数的离子-电子部分统一表达式的基础上，应用张思远先生提出的复杂晶体化学键理论，我们得到了一个适用于复杂晶体的普适电光系数表达式。应用我们得到的表达式，我们对一些具有不同结构的复杂晶体（包括一些相对简单的晶体）的线性电光系数进行了计算。这些晶体包括：β-SiC晶体，α-石英晶体，TeO_2晶体，亚硝酸钠（NaNO_2）晶体，钛酸钡（BaTiO_3）和钛酸铅（PbTiO_3）晶体，具有旋光性的氨酸钠（NaClO_3）晶体和Bi_(12)GeO_(20)（BGO）晶体，磺酸酸锂（LiIO_3）晶体，铌酸钾（KNbO_3）晶体，铌酸锂（LiNbO_3）晶体，钽酸锂（LiTaO_3）晶体，磷酸二氢钾（KH_2PO_4）（KDP）晶体，磷酸二氢氨（NH_4H_2PO_4）（ADP）晶体，磷酸钛氧钾（KTiOPO_4）（KTP）晶体，砷酸钛氧铯（CsTiOAsO_4）（CAT）晶体等无机晶体，以及尿素和六次甲基四胺等小分子有机晶体。我们所得到的理论计算结果与相应的实验实测结果基本上吻合得比较好，说明我们的理论方法具有较好的普适性，能够比较合理地揭示复杂晶体中真实的微观物理特征。但是，在计算中也得到了一些与实验结果相差很远的理论结果，说明我们的方法还需进一步完善，以便更好的揭示线性电光效应的物理机制。从我们的计算中更进一步的确证薛冬峰和张思远在计算倍频系数时得到的结果，材料的非线性性质与其线性性质并无直接对应关系，即线性性质优良的原子团并不一定是非线性性质突出的原子团。而且，我们也发现：晶体的非线性性质之间也直接的对应关系，即对某一非线性性质贡献突出的原子团（此外指倍频系数），对另外的非线性性质（此处指线性电光系数）并不一定就有突出贡献。所以，在考虑晶体的非线性性质时，不可以从其某一性质直接外推出另一性质，而是要综合考虑晶体的整体效应（包括线性和非线性的）；有机小分子晶体尿素的电光效应来源于其共轭链O <= C ← N-H中的H-N键和H-O键。而且，由于共轭长度的增加，氧原子与其他原子的距离逐渐增大，具有大电负性的氧原子对共轭链O <= C ← N-H上其他原子C，N，H的影响越来越弱；在六次甲基四氨晶体中，因为计算异极能隙C时，N-C键子式和H-C键子式中，H原子和C原子，N原子和C原子的总的有效价电子数相等，导致异极能隙C为零，从而N-C键和H-C键均显示极强的共价性，而并不显示离子性，进一步导致异极能隙C部分对六次甲基四胺晶体（C_6H_(12)N_4）的线性电光系数的贡献为零。与传统的观点不同，我们在计算中发现，LiNbO_3晶体中对其线性电光效应贡献较大的基团并不是NbO_6八面体，而是LiO_6八面体。在传统的计算中，由于模型的相对简单性和计算的复杂性，多只考虑晶体中阴离子基团的贡献。在我们计算中发现，其中的阳离子基团并不能忽略。相反，在一些晶体如，KTP晶体和CTA等晶体中，往往正是那些阳离子基团在起作用。

蛇毒血管内皮生长因子及丝氨酸蛋白酶类似物的研究

蝰科蛇毒中含有丰富的具有血管通透增强活性的蛋白组分，本论文结合生物化学与分子生物学手段对几种毒蛇的蛇毒血管内皮生长因子进行了研究。其中，从云南产菜花烙铁头（Trimeresurus jerdonii）蛇毒中分离得到一个血管内皮生长因子，TjsvVEGF，并研究了其活性与受体结合特性的关系。同时，对圆斑蝰蛇、蝮蛇、山烙铁头和竹叶青等几种蛇的svVEGFs进行了分子生物学研究。此外，我们还分离到了一个蛇毒丝氨酸蛋白酶类似物,TjsvSPH,还对该蛋白的理化性质进行了初步研究。 TjsvVEGF是一个表观分子量为29 kDa的二聚体蛋白，由两个相同大小的亚基组成。活性实验表明，它在10ng的剂量下即可明显提高血管通透性，活性强度与VEGF165相当。虽然TjsvVEGF的氨基酸序列与TfsvVEGF和Pm-VEGF具有较高的相似性，但是它们的受体结合特性却有很大差异。TjsvVEGF与VEGFR-1的结合能力很弱，而对VEGR-2有很高的亲和力。这说明，TjsvVEGF的活性主要是VEGFR-2介导的。最后，我们对导致TjsvVEGF对VEGFR-1低亲和力的原因进行了探讨。 利用PCR方法，我们从圆斑蝰蛇毒腺中得到了三种svVEGFs蛋白编码区长短不一的cDNA序列，其差异是由cDNA链中一段富含AG（3’拼接接受位点）的区段发生了核苷酸缺失产生的。蛋白编码区核苷酸的缺失导致其编码的三种svVEGF蛋白N末端的氨基酸序列和长短均产生较大差异。因此我们推测，蝰属svVEGFs蛋白N末端普遍较短可能是编码它们的mRNA前体对3’拼接点的不同选择产生的。同时，通过对cDNAs推导的氨基酸序列分析发现，蝮蛇svVEGF和山烙铁头svVEGF在与受体结合相关的多个重要位点上发生了氨基酸替换，提示它们是研究svVEGFs与VEGFR结合机制的良好材料。 通过分子筛、离子交换和亲和层析等方法，我们还从菜花烙铁头蛇毒中得到了一个不具有酶活性的丝氨酸蛋白酶类似物，命名为：TjsvSPH。内肽序列测定结果表明，TjsvSPH三联体结构中的组氨酸已突变为精氨酸，这很可能是导致其失去蛋白水解酶活性的主要原因。活性检测验表明，与许多已发现的蛇毒活性组分不同，TjsvSPH不具有蛋白水解酶活性，不能引起血小板聚集，也不抑制ADP和凝血酶诱导的血小板聚集。它对人血浆的复钙时间也没有影响。TjsvSPH的氨基酸序列与典型蛇毒丝氨酸蛋白酶Halystase和Calobin有约77％的一致性。它与同科属来源的蛇毒丝氨酸蛋白酶类似物氨基酸序列相似性高达92％以上，与不同科属的也有约74％以上的相似性。通过对Genbank中六种毒蛇所有丝氨酸蛋白酶及其类似物进化分析，我们推测，蛇毒丝氨酸蛋白酶类似物很可能是由蛇毒丝氨酸蛋白酶进化而来，并在进化过程中形成了一类独特的蛋白质。

大蹼铃蟾(Bombina maxima)皮肤新型血小板活性蛋白及信号转导的研究

通过对两栖类动物大蹼铃蟾（B朋b了na勿日对朋）皮肤分泌物及匀浆物的分离，纯化，从其碱性组分中得到了全新的三叶因子多肤（BIn－－TFFZ）和膜联蛋白H相关蛋白（BAIIRP），它们分别具有诱导或抑制人血小板活化的全新功能。以血小板膜糖蛋白GPVI受体激动剂stejnulxin为对照，研究了Bm一TFFZ活化人血小板的信号传导途径。哺乳动物的三叶因子（TFF）蛋白的主要功能在于通过修复粘膜损伤，维持粘膜层的完整。它们在肿瘤抑制及癌症侵润方面也有一定程度的作用。我们从两栖类动物大蹼铃蟾皮肤分泌物分离，纯化而得到了一个全新的三叶因子多肤（Bm一TFFZ）。它是单亚基蛋白，表观分子量为13000，并具有全新的诱导人血小板活化的功能，我们研究了其诱导人血小板活化的活性的量效关系。它对血小板的激活涉及血小板整合素a：Ibp3的活化，Bm一TFFZ可诱导经阿斯匹林及三磷酸腺昔"双磷酸酶（Apyrase）处理的血小板的聚集，表明B，TFFZ的活性不依赖于血小板的ADP及血栓嗯烷A2（TXAZ）的自泌正反馈。F工TC标记的B爪一TFFZ蛋白能与血小板膜结合。通过专一性药理学抑制剂的研究，我们初步排除了Bm一TFFZ蛋白作用于血小板膜已知的G一蛋白偶联受体（如ADP，TXAZ及血小板活化因子受体）的可能性。以血小板GPVI激动剂stejnulxin为对照，我们仔细研究了Bm一TFFZ蛋白刺激血小板后的信号传导分子事件，发现其酪氨酸磷酸化图谱明显不同于血小板GPVI激动剂5tejnu1X如，尤其是磷脂酶CYZ并不磷酸化。因此，我们认为Bm一TFFZ蛋白激活血小板的信号传导通路是活化磷脂酶C，并刺激胞内钙离子的释放，活化血小板伪：。p3，进而导致血小板的聚集。从Bm－－TFFZ蛋白的cDNA克隆序列推知它由104个氨基酸组成，含有两个三叶因子结构域，与人TFFZ和非洲爪蟾xPZ序列中相同的氨基酸分别占28％及34％。为了确定两栖类的三叶因子蛋白具有诱导人血小板活化的功能，我们仔细地研究了整个分离纯化过程中所有组份的血小板聚集活性并比较了它们的相对活性差异。Bm一TFFZ是第一个来自两栖类动物的血小板激动剂，也是我们第一个报道的具有诱导血小板聚集活性的三叶因子多肤。·我们还通过阴离子交换，凝胶过滤和阳离子交换层析，从大蹼铃蟾皮肤匀浆物中纯化了一个表观分子量为33kD。的单链蛋白。N一末端序列比较分析显示，该·蛋白与来自非洲爪蟾、红色原鸡和人膜联蛋白H的N一末端序列相同的氨基酸分别占70％、64％和56％。该蛋白具有以钙依赖的方式抑制专一性血小板膜糖蛋白VI（GPVI）受体激动剂-Stejnu1Xin诱导洗涤人血小板聚集的生物学功能，最大抑制率达48％。结合其N一末端序列搜索结果及其活性的钙依赖性，推测该蛋白是与膜联蛋白H相关的一类蛋白质。

固斑蝰蛇毒C-型凝集素样蛋白Dabocetin及L-氨基酸氧化酶DRS-LAO的研究

本论文研究了从圆斑蛙蛇泰国亚种（Daboia russellii siamensis）蛇毒中纯化的C一型凝集素样蛋白Dabocetin和L一氨基酸氧化酶DRS一AO的理化性质、生物学活性和分子克隆。Dabocetin是分子量约为28扔。的异二聚体蛋白，它由分子量约为15.0kDa和14．5kDa的两个同源亚基以和p共价结合形成。N－末端氨基酸序列比较显示，Dabocetin与目前已知的蛇毒c一型凝集素样蛋白有很高的同源性。即使在终浓度达50．0。叫而时，Dabocetin也不能直接诱导血小板聚集。此外，在终浓度为40.00μg/ml时，Dabocetin几乎不能抑制由AdP，TMVA和stejnulxin诱导的血小板聚集。但是，Dabocetin呈剂量依赖地抑制瑞斯托霉素诱导的血小板凝集，其半数抑制率ICS。值为10.80ug/ml。流式细胞仪分析表明，Dabocetin显著抑制单克隆抗体522与GPIba的结合，提示Dabocetin很可能是一个GPIb结合蛋白。从圆斑蛙蛇的毒腺中克隆到了7个编码不同蛇毒C一型凝集素样蛋白亚基的七DNA（命名为DRs一1至DRs一7）。其中，DRsLS编码Dabocetin的a亚基，DRS一6编码Dabocetin的p亚基。DRs一1和DRS一2很可能是圆斑蛙蛇毒腺中表达的X因子激活剂的两条轻链LCZ和LCI的山NA。DRS一3，DRS毛4和DRSL7可能是圆斑蛙蛇毒腺中表达的C一型凝集素样蛋白p亚基的。NA。DRsLAO是一个新的L一氨基酸氧化酶，比活力为1．98U加噶。十二烷基磺酸钠一聚丙烯酞氨凝胶电泳（SDs-PAGE）分析显示，该酶在还原和非还原条件下均呈现一条蛋白带，表观分子量约为58kDa。N-末端氨基酸序列比较显示，DRS一AO与目前已知的蛇毒L一氨基酸氧化酶有很高的同源性。该酶的最适底物为L一亮氨酸，最适pH为8．8。DRs一Ao呈剂量依赖地抑制扔P和仆IvA诱导的血小板聚集，其半数抑制率ICS。值分别为32.8μg/ml和32.3μg/ml。DRS-LAO对金黄色葡萄球菌（灯Cc25923）和耐甲氧西林金黄色葡萄球菌有较强的抗菌作用。DRs一AO对金黄色葡萄球菌必Tcc25923）的最低抑菌浓度卿C）和最低杀菌浓度耐甲氧西林金黄色葡萄球菌的孤CS。和呱Cg。值分别为18．。林留时和36.0μg/ml；DRSLAo对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌的MBC50和MBCg。值分别为36.0μg/ml和72.0μg/ml。通过对DRS一AO的分子克隆，得到了编码DRS-AO的部分cDNA序列。

菜花烙铁头蛇毒金属蛋白酶的研究

本论文结合生物化学与分子生物学手段对云南产菜花烙铁头蛇毒（几互刃eresrs户厂由刀打）的金属蛋白酶进行了系统深入的研究。从中分离纯化到两个新的蛇毒金属蛋白酶：二型蛇毒金属蛋白酶Jerdonit认和三型蛇毒金属蛋白酶jerdohagin。采用又卫PCR的方法得到了两个cDNA。通过蛋白质胰蛋白酶水解的内肚测序分析，其中一条为编码Jerdo址tin的，cDNA。序列分析发现，另外一条是一个含有RTS短链去整合素cDNA序列，命名为jerdos七atin，并对其进行了表达和活性鉴定。，Jerdonitin是一个表观分子量为为kDa的单链蛋白。它的c砚认全长1578bP，由金属蛋白酶、间隔区和去整合素区组成，说明它是二型蛇毒金属蛋白酶。但是与其它二型蛇毒金属蛋白酶不同的是，Jerdonitin的成熟蛋白由金属蛋白酶和去整合素结构域组成。与其它二型相比，Jerdonitin"多了两个半肤氨酸的（CysZ19andCys238）分别位于间隔区和去整合素区，Cys219可能和后面去整合素区的自由半眺氨酸残基Cys238形成一对二硫键，这对二硫键可能阻止了在后翻译加工过程中去整合素区的释放。通过Jerdonitin和其它二型蛇毒金属蛋白酶氨基酸序列比较和进化分析，结合天然蛋白结构数据，说明Jerdonitin是二型蛇毒金属蛋白酶的一个新亚型。和其它蛇毒金属蛋白酶一样，Jerdon九in是a一纤溶酶，并且它的活性都能被金属鳌合剂EDTA完全抑制，而不受丝氨酸蛋白酶抑制剂PMSF影响。像其独特的结构一样，Jerdonitin不仅具有纤维蛋白原降解的蛇毒金属蛋白酶活性，而且也有抑制ADP诱导的血小板聚集的非酶活性。Jerdohagin是一个表观分子量为96kDa单链蛋白。测定其内肤发现它有金属蛋白酶、去整合素样和富含半耽氨酸区组成，说明jerdohagig是三型蛇毒金属蛋白酶。像其它典型的蛇毒金属蛋白酶一样，jerdohagin的出血活性能完全被EDTA抑制，而不受R涯SF的影响。Jerdohagin是仪纤溶酶专一酶切人纤维蛋白原的。链。用氧化的胰岛素B链作底物，它可以水解仰r16一Leu17肤键。有趣的是，jerdohagin不激活人凝血酶原，但是它酶切人凝血酶原和凝血酶原激活后产生的激活片段F1。Jerdostotin的cDNA全长邹3bp，由信号肚、前肤和去整合素三个区组成，其与。btustotin和vieris七atin有较高的相似性（80％）。jerdostatin的序列是第一个报道的短链去整合素的cD以序列，它的产生机制和aCostatin一a有相似之处。值得注意的是，jerdostatin和obtus七atin八ipris，tatin不同的氨基酸残基（8／9）主要分布在含有整合素识别区的C末端。采用硫氧还蛋·白作为融合蛋白表达jerdostatin：，表达纯化后发现有两个j．erdostatin表达，，命名为：jerdo就。tin一1和'rjerdostotin一2。质谱分析显示它们的八个半肤氨酸都参与形成了四对二硫键，它俩可能是分别含有天然和非天然二硫键结构的多肚。但是jerdostatin一1的活性比rjerdostat还一2高两个数量级。和含有KTS的去整合素一样，重组jerdos七atin的异构体都选择性抑制整合素。lpl结合胶原IV，rjerdost就in一1的抑制活性分别是。b加stotin和viperistotill的1／1时和1／2500。氨基酸残基的组成不同尽管没有影响jerdost就in对整合素alpl的抑制选择性，但是它造成的化学环境不同可能导致抑制活性的差异。

菜花烙铁头蛇毒去整合素的纯化、克隆及活性研究

蛇毒去整合素蛋白（disintegrin）家族一般具有分子量低、富含半胧氨酸和含有RGD三肽等结构特点，因其能与配基竞争结合细胞表面的整合素受体，干扰整合素的正常功能而呈现出多方面的生物学活性，如抑制血小板聚集、抑制肿瘤转移和诱导细胞凋亡等。本论文用凝胶过滤、反向高压液相等层析技术从我国云南产菜花烙铁头（Trimeresurusjerdonii）蛇毒中分离纯化到两个新的去整合素蛋白，分别命名为jerdonin和Jerdonatin。MALDI-TOF-MS测定jerdonin分子量为7483Da，jerdonatin分子量为80llDa，二者均属第二类去整合素。分别测定了其N末端25个氨基酸序列，发现与其它蛇毒来源的去整合素具有很高的相似性。提取菜花烙铁头毒腺总mRNA，通过反转录PCR（RT-PCR）扩增到两个去整合素cDNA序列，分别命名为TJDIS-1和TJDIS-2。TJDIS-1全长1528bp，TJDIS-2全长16O3bp，二者均包含编码信号肚区、前肤区、金属蛋白酶区、间隔肤区和去整合素区一属于P一H型金属蛋白酶家族。经推导的氨基酸序列和MALDI一TOF一MS分析，可确定TJDIS-1去整合素区编码jerdonin，TJDIS-2去整合素区编码jerdonotin。jerdonin全长71个氨基酸，jerdonatin全长72个氨基酸，二者均含12个半眺氨酸，且在C末端附近均含有去整合素家族的典型特征三肤序列一RGD。氨基酸序列比较分析显示，jerdon加与来源于侏响尾蛇（Sistrurusm.tergeminus）的去整合素tergeminin序列相似性最高，为82.2％。而jertionatin与来源于黄绿烙铁头（Trimeresurusflavoviridis）的去整合素CTF-I序列相似性最高，为97.2％，仅在RGD附近有两个氨基酸不同。jerdonin与jerdonatin序列相似性为67.6％。本论文还研究了jedonin和jerdonatin的生物学活性。二者均能强烈抑制ADP、胶原、凝血酶诱导的人血小板的聚集，IC50为100-300nM。jerdonin和jerdonatin还能够抑制B16肿瘤细胞增生，研究表明，jerdonin不仅能显著抑制肿块的生长，还能延长荷瘤小鼠的寿命。平均肿块体积由对照的5260．33枷，降低至2086.65mm3，小鼠平均寿命由对照的24.8天延长至30.5天，提高了22.98％。本论文也研究了jerdonin和jedonatin对小鼠精卵受精过程的影响，结果表明jordonotin能够呈剂量关系抑制精卵结合，但对精卵融合无影响。当jerdonatin用量为10.0μg／毗时，单个卵子的精子结合数由对照的95.31降为21.83。菜花烙铁头蛇毒去整合素蛋白的结构和活性鉴定，为去整合素家族的生物多样性研究提供了丰富的素材，同时也为血栓、肿瘤、生殖等生理或病理过程的研究提供了一个有力的工具。

烙铁头(TRI MERESURUS MUCROSQUAMATUS)蛇毒中精氨酸酯酶的研究

采用DEAE－sephadex A-50、Sephadex G-100、CM-sepharose cl-6B三步柱层析，从烙铁头(T. mucrosquamatus)蛇毒中纯化得到的精氨酸酯酶在聚丙烯酰胺凝胶电泳(pH 8.3)和SDS－聚丙烯酰胺凝胼电泳中均呈现单一的蛋白带。其分子量为29000，等电点pI为5.2；由225个氨基酸残基组成，其中Gly,Asp和Glu的含量较高。它是一个糖蛋白，含有0.5%的中性已糖和0.75%的唾液酸，对热及酸碱变化较稳定。在280nm波长处有典型的蛋白质吸收峰，此时的消光数E0.1%/1cm为1.332。该酶具有较强的精氨酸酯酶活性和纤维蛋白原溶解活性，无出血活性、酪蛋白水解活性以及粗毒中含有的其它酶活性。从烙铁头(T. mucrosquamatus)蛇毒中纯化的具纤维蛋白原溶解活性的精氨酸酯酶（MFAE）是一丝氨酸蛋白酶，其活性可被PMSF抑制而不受EDTA的影响。MFAE酶促反应的最适pH为8.4，最适温度55 ℃; pH7.6、37 ℃时水解BAEER的米氏常数K_m为20 * 10~(-3)M。该酶能降解纯化人纤维蛋白原的Bβ链以及纯化牛纤维蛋白原的Aα和Bβ链，并有一定的纤维蛋白溶解活性。它能明显延长兔血浆的凝血酶时间和复钙时间。纯化的MFAE无出血活性、凝血酶样活性及血小板聚集活性，对ADP、AA、TMVA、Melittin等诱导的血小板聚集也无抑制或解聚作用。本文还测定了它对凝血酶及胞浆毒特异性合成三肽底物的水解活性。

姚虻成功从宿主获得血餐的分子机制初探

在长期的吸血进化过程中，吸血节肢动物在唾液腺中形成了一系列有助于适应吸 血生存的活性物质，这些物质包括血管舒张分子、血小板聚集抑制分子、抗凝血分子 和其它相互作用的分子。此外，为了得到洁净的血液和防止在吸血过程中被病原微生 物感染，吸血节肢动物在其唾液腺中形成了许多防御物质以保护自身和宿主，这些物 质包括抗菌肽和蛋白酶抑制剂等。因此，研究吸血节肢动物的唾液腺重要活性物质和 转录体组学有助于弄清其吸血机制。 姚虻（Tabancus yao Macquart）是我国特有的牛虻，其雌性在产卵前需要吸食大 型哺乳动物的血液以促使卵的发育。我们希望通过对姚虻唾液腺重要活性物质和转录 体组学的研究揭示姚虻成功从宿主获得血餐的分子机制，找到具有药用前景的活性物 质和为控制该虫及其传播的疾病的提供理论基础。 首先，我们对其唾液腺匀浆物活性进行了系统分析，发现姚虻唾液腺匀浆物具有 如下活性：有抗金黄色葡萄球菌活性，并且对大肠杆菌、白色念球菌和枯草杆菌都有 效；能够抑制ADP 诱导的洗涤和富血浆血小板的聚集；能够凝集兔红细胞、能够抑制 丝氨酸蛋白酶对小肽底物的水解、具有对纤维蛋白原的水解活性（金属蛋白酶）、具 有过敏原活性、能够促进肥大细胞脱粒和组氨释放；反复检测而没有发现的活性如下： 磷脂酶A2(PLA2)活性、溶血活性、血浆凝固活性、体外抗补体、血管生长促进与抑制 活性、对小鼠脾细胞因子分泌的促进和抑制活性、抗肿瘤细胞HepG2 的生长活性。 以来源姚虻唾液腺的mRNA为材料，我们成功构建了丰度为1ｘ106的姚虻唾液腺 cDNA文库。通过对400个随机克隆的测序，我们得到了编码23种保守蛋白，44种分泌 蛋白和5种功能未知的蛋白。44种分泌蛋白中比较重要的分别是：20种抗原5相关蛋白、 2种α淀粉酶、2种麦芽糖酶、2种attactins抗菌蛋白以及血管舒张肽、过氧化物酶、 抗菌肽、透明质酸酶、mucin样蛋白和脯氨酸丰富蛋白。另外，一些不知道功能的分 泌肽也被发现,这其中包括四个与Hybomitra bimaculata的分泌肽相似性达47-82%的 多肽，这些信息有助于我们发现牛虻唾液腺活性物质和加快从知道部分氨基酸序列的 蛋白的鉴定速度，加快对姚虻从宿主获得血餐的分子机制的诠释速度。 通过分子筛、高压液相色谱等程序，我们从姚虻唾液腺中得到了一个由55 个氨 基酸组成，分子量为6 kDa，含有3 对二硫键的Kunitz 型丝氨基酸蛋白酶抑制剂TYTI。 该抑制剂与Anemonia sulcata 的蛋白酶抑制剂AsKC3 和SA5II 的成熟肽部分的同源 性达66%；并且该抑制剂，对热相对稳定；对凝乳酶、弹性蛋白酶、凝血酶、胰酶等 都有抑制作用，对胰酶的抑制常数为2.586ｘ10-4M 。 通过分子筛、高压液相色谱等程序，我们从姚虻唾液腺中得到了一分子量为7 kDa，由65 个氨基酸组成且含有3 对二硫键的防御素Taymin，它与长角血蜱的防御素的相 似性达43%，但它的第二个半胱氨酸比长角血蜱的半胱氨酸靠前一个氨基酸。该抗菌 肽对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌和白色念球菌的最小抑菌浓度分别是: 160、80、140 和120μg/mL。 通过与分离丝氨酸蛋白酶抑制剂相同的生化分离手段,从姚虻唾液腺中得到一种 红细胞凝集素样活性物质TYML1，其能凝集原始和经胰酶、链霉蛋白酶和弹性蛋白酶 处理的A、B、O 和AB 血型的人、兔、绵羊、大鼠、小鼠、鹌鹑的红细胞, 对链霉蛋 白酶处理的鹌鹑红细胞的凝集效价比正常下降了8 倍；对热、酸、碱处理和蛋白酶降 解稳定；具有Ca2+依赖性，活性能为半乳糖胺和胎球蛋白所完全抑制。 通过分子筛、阴离子交换、高压液相色谱等程序，我们从姚虻唾液腺中分离得到 了一分子量为26 kDa,由234 个氨基酸组成，含有10 个半胱氨酸的血小板聚集抑制剂 Macquaritin-2,它与报道的所有血小板聚集抑制剂均不具有同源性，但是与双翅目昆 虫唾液腺过敏原却有一定的同源性(25%-33%),对其血小板聚集抑制活性研究发现:其 能抑制胰酶、花生四烯酸、Stejnulxin、TMVA、ADP、U46619 等激动剂诱导的血小板 聚集；血小板膜结合试验表明:其能与血小板细胞膜结合,故该血小板聚集抑制剂可能 通过作用血小板上的受体来阻止激动剂诱导血小板聚集。 通过分子筛、阳离子交换、高压液相色谱等程序，我们从姚虻唾液腺中分离得到 分子量为24-30 kDa 的两个血小板聚集抑制剂Macquaritin-3 和Macquaritin-1，它 们的N 端16 个氨基酸分别是V N Y C R L P C R G C D Y H V 和 V A V D Y L G L P G R G Y H V。通过PCR, Macquaritin-3 的核苷酸序列被得到，其推导蛋白的成熟区 和信号肽分别含有232 和23 个氨基酸。利用根据Macquaritin-1 的N 端氨基酸设计 的简并引物扩到含有V A V D Y L G L P 序列的两组核苷酸序列。它们与报道的所有 血小板聚集抑制剂均不具有同源性，但是其与双翅目昆虫的唾液腺抗原5 相关蛋白却 有一定的同源性。将所有血小板抑制剂及其相关序列和通过cDNA 文库筛选得到的抗 原5 相关序列进行分析,发现它们有很高的相似性,这种相似性介于33.3%-93.0%间, 且大部分高于50%。另外，两个血小板聚集抑制剂和一个可能的血小板抑制剂分别处 于这些抗原5 相关蛋白进化树的三个簇中。因此，我们推测这些过抗原5 相关蛋白可 能都具有血小板抑制剂活性。

姚虻唾液腺三类抗血栓活性蛋白的结构和功能研究

血栓栓塞性疾病严重影响人类的健康，是导致死亡率最高的病因之一。在过去 的几十年中，已经开发了针对血液凝固、血小板激活和聚集、血栓溶解的不同步骤而 起作用的基础和临床药物，但是许多抗血栓药物经常被包括低血压、出血等系统性的 副作用所限制，因此，需要开发新型的更具潜力和特异性的抗血栓药物。 吸血节肢动物与宿主相互作用的分子机制研究是目前国际研究的热点之一，通过 该类研究可以发现大量的具有药用前景的先导分子和提供节肢动物控制策略。我们通 过生物化学、分子生物学以及药理学研究手段首次从中国特有的姚虻（Tabanus yao Macquart）唾液腺发现了同时具有水解纤维蛋白原和抑制血小板聚集的双功能的 丝氨酸蛋白酶Tablysin、纤维蛋白水解酶TY6和腺苷三磷酸双磷酸酶Tabapy等3个家 族的抗血栓活性成分。并研究了这3类因子在牛虻唾液腺中的分子多样性、它们的结 构基础及发挥抗血栓功能的作用机制，通过实验动物模型研究体内外抗血栓能力，深 入解析了牛虻作为传统抗血栓中药的物质基础，为发掘具有良好抗血栓功能的新型候 选药物分子，为传统活血化瘀中药牛虻的现代化开发提供了广阔的思路和打下了坚实 的基础。 研究表明，姚虻纤维蛋白原水解酶Tablysin为一种单链蛋白。其表观分子量为 27kDa。此酶为一种丝氨酸蛋白酶家族的新成员，其活性不受金属离子螯合剂EDTA 和还原剂DTT的影响。血浆蛋白酶抑制剂Aprotinin，α-macroglobulin能部分抑制该 酶活性。此酶适应的pH范围较广（pH 2.4-10.0），但对热变化不具很好的耐受性。 Edman降解法进行氨基酸测序分析发现，此酶的N-末端有封闭现象，后经Q-TOF质 谱分析，确定此酶的部分氨基酸序列。此外，我们成功构建了具有完整性的姚虻唾液 腺cDNA文库，获得2×106 pfu个重组子，进一步的筛选了Tablysin的编码基因。 对此酶的溶栓机制进行分析发现，其具有直接水解纤维蛋白原的活性，不具有纤 溶酶原激活剂的活性。此酶能明显地水解纤维蛋白原的α-链，而对β-链的水解活性较 低，不能水解γ链（α > β > γ）。此酶不能有效地水解纤维蛋白，不会水解层粘连蛋白 （Laminin）和纤维粘连蛋白（Fibronectin）等基质蛋白。不具有出血活性。进 一步探讨此酶的作用机制，发现其能以剂量依赖的方式抑制ADP诱导的血小板聚 集。利用流式细胞仪检测到该酶能与血小板膜糖蛋白受体GPIIb / IIIa结合，因此推测其可能是通过抑制血小板和纤维蛋白原结合的作用机制来抑制血小板 的聚集。 我们通过将目的基因连接到pET-32a+载体，并在大肠杆菌表达体系中得到 了高效表达。体外活性检测表明重组蛋白质与天然产物活性相当，用其检测了 其对角叉菜胶致小鼠尾静脉血栓模型体内血栓形成的影响， 实验结果表明 Tablysin具有明显的抗静脉血栓作用。该工作对有潜力开发成为新型单组分抗血栓 药物的姚虻活性蛋白进行了较为系统的理化性质研究，为该分子的进一步开发和研究 奠定了基础。 我们从姚虻唾液腺中分离纯化到一组具有水解纤维蛋白原α-链活性的酶， 命名为TY6家族。对TY6的生化性质进行研究，表明此酶为一种单链的丝氨酸蛋白 酶，其表观分子量为27 kDa，其活性不受金属离子螯合剂EDTA的影响，但能被PMSF 所抑制。Molish反应显示为阴性，说明此酶不是一种糖蛋白。从姚虻唾液腺cDNA 文库中克隆得到其编码序列，发现该酶家族的编码基因在一级结构上表现出丰 富的多样性。通过Western blotting检测到其能与牛虻叮咬后过敏患者血清特异性IgE 结合。推测该基因的多样性是吸血昆虫适应吸血寄生生活而采取的进化策略。 该工作为牛虻唾液腺抗血栓功能基因的继续筛选和分析奠定了基础，并为牛虻的生物 防治提供了思路和对策。 我们从姚虻唾液腺中分离纯化到一个具有水解ADP活性的酶（Apyrase）， 命名为Tabapy。活性检测发现Tabapy具有明显的水解ADP的活性，并能以剂量 依赖的方式抑制ADP诱导的血小板聚集。通过Western blotting检测到Tabapy能与 牛虻叮咬后过敏患者血清特异性IgE结合。用PCR方法从姚虻唾液腺cDNA文库中 克隆得到编码序列，经BLAST分析表明，该酶与来源于斑虻唾液腺的血小板聚 集抑制剂Chrysoptin具有90％的序列相似性，并经过Q-TOF分析确证，有5个肽段 的氨基酸残基与该cDNA序列推导的多肽链匹配。该工作为研究吸血节肢动物 吸血生理及进一步研究Apyrase的结构和功能打下了基础。