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题名木质素的生物降解和生物利用
被引量：5
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作者
刘宽庆
张以恒
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机构
中国科学院天津工业生物技术研究所体外合成生物学中心
中国科学院天津工业生物技术研究所低碳合成工程生物学(全国)重点实验室
国家合成生物技术创新中心
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出处
《合成生物学》
CSCD
北大核心
2024年第6期1264-1278,共15页
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基金
国家重点研发计划(2022YFC3401700,2022YFA0912300)
天津市合成生物技术创新能力提升行动创新人才/团队发展项目(TSBICIP-CXRC-068)。
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文摘
木质素是木质纤维素的主要成分之一,按干重计约占15%~30%,全球年产量约200亿吨。木质素是由苯丙烷单元通过多种不同的碳碳键和碳氧键构成的一类芳香族高聚化合物,是高等陆生植物次生细胞壁的主要成分,赋予了植物刚性并保护植物体免受微生物的入侵。由于木质素产量巨大、可再生,近些年全球对木质素利用的兴趣持续升高。但是木质素的成分复杂,无论是其降解还是后续的利用都充满了挑战,因此目前多用作燃料。在众多木质素降解利用的方法中,生物法反应条件温和、绿色环保,近些年在绿色可持续发展的大背景下受到广泛关注。本文介绍了自然界中催化木质素降解的关键酶:漆酶、锰过氧化物酶、木质素过氧化物酶、染料脱色过氧化物酶、多功能过氧化物酶等,同时简要介绍了其催化机制。并总结了生物利用木质素类芳香族化合物过程中涉及的四个主要反应:O-脱甲基、脱羧、羟基化和双加氧酶介导的开环反应,以及相关的酶和催化机制。最后,简要介绍了利用合成生物学手段构建细胞工厂实现木质素高值利用的案例。木质素的生物降解和利用是一个极具潜力的领域,同时也存在诸多的挑战,例如转化效率低、反应时间长等。但相信随着合成生物学的迅猛发展,利用高效基因编辑和代谢工程改造提高关键酶的反应速率和代谢通路的效率、提高底盘细胞对有毒芳香族化合物的抵抗能力、维持还原力的平衡等,将有效提高木质素生物降解利用的效率,其工业应用也许在不久的将来就会实现。
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关键词
木质素
生物降解
生物利用
漆酶
锰过氧化物酶
木质素过氧化物酶
染料脱色过氧化物酶
多功能过氧化物酶
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Keywords
lignin
biological degradation
biological utilization
laccase
manganese peroxidase
lignin peroxidase
dye-decolorizing peroxidase
versatile peroxidase
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分类号
Q819
[生物学—生物工程]
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题名松墨天牛Mfe2基因的克隆、原核表达和表达谱分析
被引量：2
- 2
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作者
柳小龙
张宾
田浩楷
宁静
王海香
赵莉蔺
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机构
山西农业大学林学院
中国科学院动物研究所农业虫害鼠害综合治理研究国家重点实验室
河北大学生命科学学院
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出处
《昆虫学报》
CAS
CSCD
北大核心
2018年第3期282-291,共10页
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基金
国家自然科学基金项目(31572272
31272323)
+2 种基金
中国科学院创新工程项目(KSCX2-EW-J-2)
中国科学院前沿科学重点研究项目(QYZDB-SSW-SMC014)
中国科学院前沿科学重点研究计划(QYZDB-SSW-SMC014)
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文摘
【目的】Mfe2为过氧化物酶体多功能酶类型2(peroxisomal multifunctional enzyme type 2)基因,在脂肪酸的β氧化中起到了极其重要的作用。本研究旨在获得和鉴定松墨天牛Monochamus alternatus的Mfe2基因,原核表达其编码蛋白,并分析其在该虫不同虫态和成虫不同组织中的表达模式。【方法】采用在载体与目的片段之间设计具有重叠区引物的快速克隆方法克隆松墨天牛Mfe2基因,并对克隆所得序列进行生物信息学分析;IPTG诱导原核表达,并以Western blot结果验证Mfe2基因表达的融合蛋白的成功表达;使用RT-q PCR技术分析这一基因在天牛不同虫态和成虫不同组织中的表达谱。【结果】克隆到松墨天牛Mfe2基因,并命名为Ma Mfe2(Gen Bank登录号:MF944109),其ORF序列全长为2 148 bp,编码716个氨基酸,预测分子量大小为77.56 k D。生物信息分析显示,Ma Mfe2具有AICARFT_IMPCHas保守结构域序列,与光肩星天牛Anoplophora glabripennis过氧化物酶体多功能酶2氨基酸序列一致性最高(为91%)。Western blot检测显示大肠杆菌Escherichia coli BL21(DE3)中Ma Mfe2表达的蛋白与抗体有特异性结合。发育表达谱结果表明,Ma Mfe2在松墨天牛蛹期表达量最高,在卵和幼虫期表达量较低;组织表达谱结果表明,在成虫不同组织中,Ma Mfe2在脂肪体中表达量最高,在前胸中表达量最低。【结论】松墨天牛Mfe2基因Ma Mfe2编码过氧化物酶体多功能酶,在不同虫态和成虫组织中存在差异表达。本研究为进一步探究该基因在松墨天牛中的功能奠定了基础。
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关键词
松墨天牛
过氧化物酶体多功能酶基因
原核表达
Western
BLOT
RT-QPCR
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Keywords
Monochamus alternatus
peroxisomal multifunctional enzyme gene
prokaryotic expression
Western blot
RT-qPCR
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分类号
Q966
[生物学—昆虫学]
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