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中国科学院天津工业生物技术研究所在麦角硫因的生物合成方面取得新进展
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《食品与发酵工业》 CAS CSCD 北大核心 2014年第2期88-88,共1页
麦角硫因(L—ergothioneine,EGT,ERGO)是天然稀有的手性氨基酸类强抗氧化剂,是机体内重要的生理活性物质,起着抗氧化、清除自由基、防止紫外线辐射损伤、调节细胞内的氧化还原反应、参与细胞内能量调节以及细胞生理保护剂等多种... 麦角硫因(L—ergothioneine,EGT,ERGO)是天然稀有的手性氨基酸类强抗氧化剂,是机体内重要的生理活性物质,起着抗氧化、清除自由基、防止紫外线辐射损伤、调节细胞内的氧化还原反应、参与细胞内能量调节以及细胞生理保护剂等多种功能。由于麦角硫因的生物学和药理特性及其安全、稳定等优点,在化妆品、功能食品、制药、治疗学和生物医学等领域展现出良好的应用前景,是一种高附加值的新型发酵产品。美国OXIS公司已经实现了化学合成麦角硫因的商业化生产。 展开更多
关键词 工业生物技术 中国科学院 麦角 生物合成 研究所 天津 生理活性物质
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L-精氨酸的微生物合成研究进展 被引量:1
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作者 王倩 果士婷 +2 位作者 辛波 钟成 王钰 《合成生物学》 北大核心 2025年第2期290-305,共16页
L-精氨酸是一种碱性氨基酸,是护肤产品中常用的中和剂、保湿剂和抗氧化剂,此外,L-精氨酸还广泛应用于饲料、医药、食品等领域。以工程化的谷氨酸棒杆菌和大肠杆菌等微生物为催化剂,以可再生的淀粉糖为原料,通过微生物发酵的方法生产L-... L-精氨酸是一种碱性氨基酸,是护肤产品中常用的中和剂、保湿剂和抗氧化剂,此外,L-精氨酸还广泛应用于饲料、医药、食品等领域。以工程化的谷氨酸棒杆菌和大肠杆菌等微生物为催化剂,以可再生的淀粉糖为原料,通过微生物发酵的方法生产L-精氨酸是目前该产品最主要的生产方法。为创制高效的工程微生物菌种,早期研究者通常采用诱变筛选的方法,但由于突变的不确定性和非定向性,育种效率较低。随着合成生物技术的发展,人工设计L-精氨酸的合成途径和调控机制,并通过基因编辑理性创制工程微生物菌种成为研究的主流。本文综述了不同微生物中发现的L-精氨酸合成途径及调控机制,以谷氨酸棒杆菌和大肠杆菌为主,介绍了设计创制L-精氨酸高产菌种的合成生物学代谢改造策略,以及基于生物传感器的高通量筛选在L-精氨酸高产菌种筛选中的应用。最后,展望了进一步提高L-精氨酸生物合成水平的潜在策略,以及一碳原料等新型非粮碳资源在未来L-精氨酸生产中的应用前景。 展开更多
关键词 L-精氨酸 代谢工程 合成生物学 一碳原料 谷氨酸棒杆菌 大肠杆菌
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合成微生物的环境风险防控与检测技术研究进展 被引量:1
3
作者 孙韬 宋洁 +5 位作者 董姗姗 张振华 王钰 章嫡妮 陈磊 张卫文 《环境科学研究》 CAS CSCD 北大核心 2024年第10期2247-2259,共13页
合成微生物(基因改造、修饰和重建的微生物)在生物制造、疾病诊疗、环境修复等领域展现出巨大应用潜力。与此同时,合成微生物的规模化应用可能存在环境生物安全风险问题,造成物种入侵、多样性丧失和生态系统破坏等不可预计的后果。为此... 合成微生物(基因改造、修饰和重建的微生物)在生物制造、疾病诊疗、环境修复等领域展现出巨大应用潜力。与此同时,合成微生物的规模化应用可能存在环境生物安全风险问题,造成物种入侵、多样性丧失和生态系统破坏等不可预计的后果。为此,本文总结了合成微生物环境释放后潜在的生物安全风险,围绕合成生物学建立的环境防御与检测技术展开讨论,并对未来如何更好地避免工程微生物的环境风险问题提出展望。经梳理发现:①合成微生物释放引发的环境风险主要包括危害环境生物安全、水平基因转移及生态位占据和破坏等,这主要与合成微生物改造后的特性及携带的外源片段有关。②通过营养缺陷型或环境敏感型微生物、基因线路、使用非天然元件、限制质粒异源复制等技术可避免合成微生物在环境中的存活或核酸扩散,针对不同微生物的特性可采取相应策略。③分子标记、生物传感、快速核酸检测等针对合成微生物的特异性检测方法,以及微生物条形码与高通量测序等通用性检测技术可用于合成微生物的环境追踪。鉴于此,提出今后重点研究方向:一是升级高效、稳定型生物封存策略以应对微生物的快速进化;二是分析合成微生物的环境生存能力及分级预估其潜在风险;三是研究合成微生物与环境生物的互作机制及其对环境生物的影响;四是开发环境消减技术建立以确保合成微生物失控释放后的高效清除。 展开更多
关键词 合成微生物 生物安全 环境风险 生物技术 生物封存
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化学-生物级联转化CO_(2)合成单细胞蛋白研究进展
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作者 吴孟勤 王佳瑶 +1 位作者 徐友强 王钰 《化工进展》 北大核心 2025年第5期2429-2440,共12页
工业发展导致CO_(2)大量排放,加剧了全球温室效应和环境污染。此外,全球人口的不断增长将会导致蛋白质供应不足。通过化学催化CO_(2)还原合成甲醇等有机一碳化合物,进一步通过微生物将甲醇转化为多碳产物,是一条高效的CO_(2)固定和转化... 工业发展导致CO_(2)大量排放,加剧了全球温室效应和环境污染。此外,全球人口的不断增长将会导致蛋白质供应不足。通过化学催化CO_(2)还原合成甲醇等有机一碳化合物,进一步通过微生物将甲醇转化为多碳产物,是一条高效的CO_(2)固定和转化利用路线。因此,从原料和产品层面考虑,本文提出了利用化学-生物级联转化CO_(2)生产单细胞蛋白(single cell protein,SCP)的策略,即将CO_(2)通过化学转化生产甲醇,再进一步利用微生物细胞工厂代谢甲醇和无机铵生产SCP,SCP产品有望应用于饲料和食品工业。本文首先介绍了CO_(2)加氢可持续生产甲醇的反应过程及反应机制,总结了相关催化剂的研究进展。其次,介绍了自然界中发现的可利用甲醇的微生物及甲醇代谢途径,以及利用甲醇生产SCP的研究进展。最后,对CO_(2)化学-生物级联转化工业化制造SCP的瓶颈和解决方案进行了展望。 展开更多
关键词 一碳化工 甲醇 级联转化 单细胞蛋白 微生物细胞工厂
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放线菌萜类化合物的发现及生物合成研究进展
5
作者 冯雪茹 王猛 张玥 《中国抗生素杂志》 北大核心 2025年第6期637-647,共11页
萜类化合物是自然界中结构最为多样的一类有机化合物,在医药、食品和农业等领域具有广泛应用。放线菌作为生物活性天然产物的重要来源,也具有合成萜类化合物的能力,其生产的萜类化合物因新颖的结构和潜在的药物活性而受到科学界的关注... 萜类化合物是自然界中结构最为多样的一类有机化合物,在医药、食品和农业等领域具有广泛应用。放线菌作为生物活性天然产物的重要来源,也具有合成萜类化合物的能力,其生产的萜类化合物因新颖的结构和潜在的药物活性而受到科学界的关注。本文详细阐述了放线菌中萜类化合物的生物合成原理及前体供应途径,探讨了放线菌来源萜类化合物的发现策略,并介绍了放线菌底盘开发现状。此外,文章还综述了通过代谢工程手段提高放线菌及其他微生物底盘中萜类化合物产量和多样性的研究进展。最后,文章展望了合成生物学策略、人工智能技术以及高通量自动化技术等在萜类化合物研究中的应用前景,这些技术将为更有效地发现和高效生产放线菌来源的萜类化合物提供新的思路和方法。 展开更多
关键词 放线菌 萜类化合物 萜合酶 天然产物 生物合成
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紫杉醇生物合成机制研究进展 被引量:3
6
作者 刘晓楠 李静 +3 位作者 祝晓熙 徐子硕 齐健 江会锋 《合成生物学》 CSCD 北大核心 2024年第3期527-547,共21页
紫杉醇是目前已发现的最具抗癌活性的天然广谱抗癌药物之一,其生产方式主要依赖于从珍稀植物红豆杉中进行分离提取以及化学半合成,因其含量稀少,生产能力受到严重的限制。随着红豆杉基因组的全解析和合成生物学的迅速发展,通过合成生物... 紫杉醇是目前已发现的最具抗癌活性的天然广谱抗癌药物之一,其生产方式主要依赖于从珍稀植物红豆杉中进行分离提取以及化学半合成,因其含量稀少,生产能力受到严重的限制。随着红豆杉基因组的全解析和合成生物学的迅速发展,通过合成生物技术,构建重组工程细胞合成紫杉醇及其关键前体成为解决当前供需不平衡和资源有限的有效方法。本文针对紫杉醇生物合成途径解析、红豆杉组学分析、底盘细胞构建、关键前体合成、紫杉醇合成途径关键酶的改造及催化机理解析等相关研究进展开展系统性的综述,尤其对近期发表的关于氧杂环丁烷环形成的相关突破性研究进行了详细介绍,并基于相关进展探讨当前紫杉醇合成生物学研究面临的关键酶催化效率低下、产物杂泛性严重、具体反应顺序未知等技术挑战及生物合成紫杉醇关键中间体的未来前景。助力加强对紫杉醇合成通路和催化过程的理解,进一步实现紫杉醇的绿色、高效生物合成。 展开更多
关键词 紫杉醇 途径解析 P450酶 酶改造 合成生物学
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工业丝状真菌基因组编辑技术研究进展 被引量:3
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作者 刘倩 李金根 +2 位作者 张晨阳 李芳雅 田朝光 《合成生物学》 CSCD 2021年第2期256-273,共18页
丝状真菌(filamentous fungi)是广泛存在于自然界中的一类多细胞真核微生物,是酶制剂、有机酸、抗生素的核心生产体系,在生物技术中发挥着非常重要的作用。由于丝状真菌的生长发育较为复杂,其遗传体系和基因组编辑技术发展相对较慢,妨... 丝状真菌(filamentous fungi)是广泛存在于自然界中的一类多细胞真核微生物,是酶制剂、有机酸、抗生素的核心生产体系,在生物技术中发挥着非常重要的作用。由于丝状真菌的生长发育较为复杂,其遗传体系和基因组编辑技术发展相对较慢,妨碍了丝状真菌基础研究和开发利用的快速发展。近年来,核酸酶介导的基因组编辑技术已经发展成为一种功能强大的基因组编辑工具,在生物技术领域的应用得到广泛关注,其中RNA介导的CRISPR系统(clustered regularly interspaced short palindromic repeats)已经成为新一代基因组编辑技术体系。文章将对目前使用最为广泛的3种基因编辑系统,包括CRISPR-Cas技术的发展历程进行概述,对CRISPR-Cas技术在丝状真菌基因组编辑中的研发进行系统介绍,包括在工业丝状真菌中的研发应用,例如鉴定次级代谢产物的关键基因并提高次级代谢物的生产能力、将外源基因定点整合到基因组上从而提高异源蛋白的表达、遗传重构蛋白分泌途径提高工业酶的产量等,最后对CRISPR-Cas基因组编辑技术及其衍生系统在丝状真菌的真菌基因功能研究、代谢途径重构、精确表达调控、蛋白定向进化以及高性能底盘构建等方面进行了展望。 展开更多
关键词 基因组编辑技术 核酸酶 CRISPR-Cas系统 丝状真菌 工业丝状真菌
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合成生物技术助力可持续发展 被引量:3
8
作者 江会锋 《生物技术通报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第4期I0001-I0002,共2页
合成生物学是21世纪生物学领域新兴的一门学科,是生物学与数学、化学、计算科学、工程科学等学科交叉融合的产物,是继DNA双螺旋发现和“人类基因组测序”之后的第三次生物技术革命,不仅对揭示生命本质和探索生命活动基本规律具有重要科... 合成生物学是21世纪生物学领域新兴的一门学科,是生物学与数学、化学、计算科学、工程科学等学科交叉融合的产物,是继DNA双螺旋发现和“人类基因组测序”之后的第三次生物技术革命,不仅对揭示生命本质和探索生命活动基本规律具有重要科学意义,并有望形成颠覆性生物技术创新,为破解人类社会面临的资源与环境不足的重大挑战提供全新的解决方案,对促进人类命运共同体的永续发展具有重大意义。 展开更多
关键词 学科交叉融合 合成生物学 DNA双螺旋 可持续发展 生命本质 永续发展 技术创新 人类命运共同体
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功能寡糖绿色生物合成技术的研究进展 被引量:2
9
作者 孙媛霞 杨建刚 +1 位作者 田朝玉 马延和 《生物产业技术》 2019年第4期26-33,共8页
功能寡糖是自然界中复杂且结构多样的一类化合物,具有独特生理功能,在食品、药品及饲料等领域应用广泛。传统的功能寡糖通过天然多糖绿色降解技术制备,然而该技术对制备非天然构型的功能寡糖应用有限。本文聚焦绿色生物技术在制备天然... 功能寡糖是自然界中复杂且结构多样的一类化合物,具有独特生理功能,在食品、药品及饲料等领域应用广泛。传统的功能寡糖通过天然多糖绿色降解技术制备,然而该技术对制备非天然构型的功能寡糖应用有限。本文聚焦绿色生物技术在制备天然来源匮乏、结构多样性、新型生理功能的功能寡糖及其衍生物方面的应用研究进展:基于更多高效、立体选择性新酶元件的发现与表征,建立寡糖合成的新途径和复杂级联反应,并在宿主细胞中重构新的合成途径,突破天然微生物合成代谢的极限,实现应用多酶级联催化与生物发酵技术生物制备功能寡糖,进一步探讨了具有未来功能食品特征的寡糖合成研究方向。 展开更多
关键词 功能寡糖 多酶催化 合成代谢 酶工程
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木质素生物降解研究进展 被引量:4
10
作者 才金玲 冯飞 +2 位作者 李佳欣 马红艳 李德茂 《应用化工》 CAS CSCD 北大核心 2024年第7期1681-1686,共6页
微生物在木质素降解过程中发挥重要的作用。综述了木质素的结构特点、生物降解的微生物种类(包括真菌、放线菌和细菌)、关键降解酶(漆酶、木质素过氧化物酶、锰过氧化物酶、多功能过氧化物酶、染料脱色过氧化物酶等)及关键酶降解木质素... 微生物在木质素降解过程中发挥重要的作用。综述了木质素的结构特点、生物降解的微生物种类(包括真菌、放线菌和细菌)、关键降解酶(漆酶、木质素过氧化物酶、锰过氧化物酶、多功能过氧化物酶、染料脱色过氧化物酶等)及关键酶降解木质素的机理、以及木质素资源化利用(合成脂质、聚羟基烷酸酯、香兰素和饲料等高附加值产品等)的最新进展。然而,目前木质素的降解速率仍然相对较低,这极大地限制了其应用。进一步提出通过基因工程和代谢工程等技术可以提高木质素降解效率和提高转化效率。期望为木质素的综合利用提供理论支持。 展开更多
关键词 木质素 微生物 生物降解 生物转化
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中国在翻译后修饰的生物信息学研究领域的进展与前瞻 被引量:6
11
作者 刘泽先 蔡煜东 +11 位作者 郭雪江 李骜 李婷婷 邱建丁 任间 施绍萍 宋江宁 王明会 谢鹭 薛宇 张子丁 赵兴明 《遗传》 CAS CSCD 北大核心 2015年第7期621-634,共14页
翻译后修饰在调控蛋白质构象变化、活性以及功能方面具有重要作用,并参与了几乎所有细胞通路和过程。蛋白质翻译后修饰的鉴定是阐明细胞内分子机理的基础。相对于劳动密集的、耗费时间的实验工作,利用各种生物信息学方法开展翻译后修饰... 翻译后修饰在调控蛋白质构象变化、活性以及功能方面具有重要作用,并参与了几乎所有细胞通路和过程。蛋白质翻译后修饰的鉴定是阐明细胞内分子机理的基础。相对于劳动密集的、耗费时间的实验工作,利用各种生物信息学方法开展翻译后修饰预测,能够提供准确、简便和快速的研究方案,并产生有价值的信息为进一步实验研究提供参考。文章主要综述了中国生物信息学者在翻译后修饰生物信息学领域所取得的研究进展,包括修饰底物与位点预测的计算方法学设计与完善、在线或本地化工具的设计与维护、修饰相关数据库及数据资源的构建及基于修饰蛋白质组学数据的生物信息学分析。通过比较国内外的同类研究,发现优势和不足,并对未来的研究作出前瞻。 展开更多
关键词 翻译后修饰 共价修饰 修饰组学 磷酸化
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猪肚菇的研究进展 被引量:1
12
作者 闫苗苗 程萱 +5 位作者 翟丹丹 姜宁 李巧珍 黄钢 李玉 于海龙 《食用菌学报》 北大核心 2025年第1期116-122,共7页
综述猪肚菇(Pleurotus giganteus)分类地位、生物学特性、栽培技术、遗传育种、食药用价值等方面的研究进展,并展望未来研究方向,以期为猪肚菇产业的高质量发展提供参考。
关键词 猪肚菇 生物学特性 栽培技术 食药用价值 遗传育种
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中国哲学思想“道法术器”对生物制造的启示 被引量:5
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作者 张以恒 《合成生物学》 CSCD 北大核心 2024年第6期1231-1241,共11页
生物制造是利用生物体(如植物、动物、微生物、酶、体外多酶分子机器等)的机能进行物质加工与合成的绿色生产方式,将在能源、农业、化工和医药等领域改变世界工业制造格局,是科技战必争之地。作者应用中国古代哲学的“道、法、术、器”... 生物制造是利用生物体(如植物、动物、微生物、酶、体外多酶分子机器等)的机能进行物质加工与合成的绿色生产方式,将在能源、农业、化工和医药等领域改变世界工业制造格局,是科技战必争之地。作者应用中国古代哲学的“道、法、术、器”思想“道以明向,法以立本,术以立策,器以成事”,对工业生物制造的道与法进行解释与剖析,阐明顶层设计对生物制造的哲学指导意义。以美国合成生物学先驱公司Amyris为例,作者分析与讨论该公司产品选择以及隐含“道与法”,尽管该公司具有优秀“术与器”,但是走错道与不懂法决定该公司的失败命运。同时,作者简单地讨论两个人工淀粉合成技术的经济可能性与未来技术研发方向。总之,中国古代哲学思想“大道至简,从上而下,以道御术”,将对工业生物制造的未来发展提供顶层设计方法学上的启发与指导,将更有效地应对粮食安全、双碳目标与可持续发展等重大挑战。 展开更多
关键词 生物制造 生物经济 文化自信 道法术器 粮食安全
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合成生物技术对生物多样性影响的评估探索 被引量:3
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作者 汪保卫 常江 王智文 《环境工程技术学报》 CSCD 北大核心 2022年第1期215-223,共9页
合成生物技术是近年来兴起的一类新兴生物技术,是现代生物技术的新发展阶段;在微生物细胞工厂、人工合成菌群、人工基因组合成、基因组编辑和基因驱动等多个领域取得了一系列重要进展,也获得了多国政府及产学研机构的大力支持。随着合... 合成生物技术是近年来兴起的一类新兴生物技术,是现代生物技术的新发展阶段;在微生物细胞工厂、人工合成菌群、人工基因组合成、基因组编辑和基因驱动等多个领域取得了一系列重要进展,也获得了多国政府及产学研机构的大力支持。随着合成生物技术研究、开发与应用的深入发展,评估其对人类社会生存发展至关重要的生物多样性的影响成为一个重要课题。基于防范降低负面风险、促进有益开发应用和保护生物多样性的评估原则,采用综合考虑合成生物技术适用范围和基于合成生物技术的制品、组分和生物的安全性2个维度的评估方法定性分析了合成生物技术研究、开发与应用对生物多样性的影响,提出了应对其潜在风险的策略与建议,以期为合成生物技术的良性发展、造福社会提供参考。 展开更多
关键词 合成生物技术 生物多样性 潜在风险 定性评估
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ω-氨基酸与内酰胺的生物合成研究进展 被引量:1
15
作者 刘益宁 蒲伟 +1 位作者 杨金星 王钰 《合成生物学》 CSCD 北大核心 2024年第6期1350-1366,共17页
以可再生碳资源为原料,以工程微生物为核心工具,通过生物制造的方式生产生物基材料等化学品,具有绿色、低碳的优势,已经成为目前研究的热点。ω-氨基酸是氨基和羧基分别位于支链碳链两端的一种非天然氨基酸,其自身环化的产物内酰胺是合... 以可再生碳资源为原料,以工程微生物为核心工具,通过生物制造的方式生产生物基材料等化学品,具有绿色、低碳的优势,已经成为目前研究的热点。ω-氨基酸是氨基和羧基分别位于支链碳链两端的一种非天然氨基酸,其自身环化的产物内酰胺是合成聚酰胺材料(又名尼龙)的关键单体。聚酰胺材料具有广泛的应用与巨大的市场,目前主要通过石化路线生产,生物合成路线仍处于研究阶段,但是近年来进展迅速。本文系统介绍了ω-氨基酸与内酰胺的生物合成研究进展。为合成生物基聚酰胺材料,研究者设计了ω-氨基酸的人工合成途径,挖掘了可环化ω-氨基酸合成内酰胺的关键酶,通过在微生物底盘细胞中组装合成途径,调控和优化代谢流量,开发内酰胺生物传感器并进行高通量筛选,实现了C_(4)~C_(6)的ω-氨基酸和内酰胺的生物合成。尤其以葡萄糖为原料合成戊内酰胺的产量超过70 g/L,生产强度达到约1 g/(L·h),接近可工业化的水平。最后,本文也讨论了目前ω-氨基酸与内酰胺生物合成面临的途径原子经济性低、关键环化酶限速、一碳等非粮原料开发利用不足等挑战。 展开更多
关键词 ω-氨基酸 内酰胺 聚酰胺 生物基材料 生物合成
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谷氨酸棒杆菌3-磷酸甘油酸脱氢酶的定向进化改造研究
16
作者 黄新燕 孙慕娇 +7 位作者 杜穆花 潘越 张心语 张瑶函 徐宁 刘君 鞠建松 魏亮 《食品与发酵工业》 北大核心 2025年第3期89-96,共8页
3-磷酸甘油酸脱氢酶(3-phosphoglycerate dehydrogenase,PGDH)是L-丝氨酸生物合成途径的限速酶,是影响L-丝氨酸高效合成的关键。该研究以来源于谷氨酸棒杆菌(Corynebacterium glutamicum)的PGDH为研究对象,通过对其酶学性质进行测试分... 3-磷酸甘油酸脱氢酶(3-phosphoglycerate dehydrogenase,PGDH)是L-丝氨酸生物合成途径的限速酶,是影响L-丝氨酸高效合成的关键。该研究以来源于谷氨酸棒杆菌(Corynebacterium glutamicum)的PGDH为研究对象,通过对其酶学性质进行测试分析发现,Cg-PGDH的酶活性仅为1.98 U/mg,而且热稳定性较差,严重制约了L-丝氨酸的高效生物合成。针对这一关键问题,该研究采用定向进化和高通量筛选的方法对Cg-PGDH进行改造,提高酶的催化活性和热稳定性。通过多轮筛选,最终获得了5个催化活性显著提升的突变体,P85Q、D365Y、A389T、A183V、I231V。其中,突变体P85Q的酶活性提升了1.55倍,并显著提高了酶的温度稳定性,最适催化温度达到60℃。随后该研究对P85Q、D365Y、A389T、A183V、I231V等5个突变体的突变位点进行组合突变,获得了温度稳定性进一步提高的突变体P85Q-D365Y。通过对Cg-PGDH突变位点的三维结构解析和分子动力学模拟实验发现,尽管突变体P85Q与D365Y的突变位点不位于Cg-PGDH催化活性中心,但是可通过蛋白结构形变增强Cg-PGDH活性中心130~140区间loop的稳定性,从而增加了酶的底物亲和性和催化活性。相关研究成果为进一步解析PGDH催化机制,提高PGDH催化活性提供了重要的研究基础和方向。 展开更多
关键词 谷氨酸棒杆菌 3-磷酸甘油酸脱氢酶 定向进化 高通量筛选 温度稳定性 分子动力学模拟
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卤化酶在生物催化中的应用:机制解析、定向进化和绿色制造的进展
17
作者 王明鹏 陈蕾 +5 位作者 赵一冉 张祎慜 郑琪帆 刘馨阳 王毅学 王钦宏 《合成生物学》 北大核心 2025年第4期728-763,共36页
有机卤化物在医药和农业领域应用广泛,但其化学合成过程污染严重。卤化酶是实现化合物卤素修饰及功能改善的重要工具。与化学合成不同,卤化酶可以实现有机结构特定位置的精准卤化,并且反应条件温和,避免了苛刻反应条件以及有毒试剂的使... 有机卤化物在医药和农业领域应用广泛,但其化学合成过程污染严重。卤化酶是实现化合物卤素修饰及功能改善的重要工具。与化学合成不同,卤化酶可以实现有机结构特定位置的精准卤化,并且反应条件温和,避免了苛刻反应条件以及有毒试剂的使用,其催化反应的过程符合绿色化学要求。本文综述了卤化酶在生物合成中的最新研究进展及其在工业生产中的潜在应用。首先,简要回顾了卤化酶的分类、结构特征及催化机制的研究现状,并介绍了相关领域的最新进展;其次,总结了近年来通过基因组挖掘、定向进化和合成生物学等技术发掘新酶资源、优化酶催化性能及扩展酶应用范围的策略;然后探讨了工程化卤化酶在药物、农药及其他生物活性物质合成中的具体应用案例;最后讨论了在机器学习迅速发展的背景下,卤化酶研究的未来发展趋势。 展开更多
关键词 卤化酶 生物合成 有机卤化物 酶工程 定向进化
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生物制造的市本率(PC值):定义与应用 被引量:1
18
作者 张以恒 陈雪梅 石婷 《合成生物学》 北大核心 2025年第1期8-17,共10页
生物制造是中国“十四五”战略性新兴产业之一。本文作者曾经提出“道法术器”对工业生物制造的哲学指导意义。为了深入阐述生物制造中“法以立本”的原则,本文首次提出“市本率”这一创新性概念,即产品市场价格与原料成本的比值,英文... 生物制造是中国“十四五”战略性新兴产业之一。本文作者曾经提出“道法术器”对工业生物制造的哲学指导意义。为了深入阐述生物制造中“法以立本”的原则,本文首次提出“市本率”这一创新性概念,即产品市场价格与原料成本的比值,英文全称是Price to Cost-of-raw-materials Ratio,简称PC值。市本率是一个衡量技术水平与经济价值的关键指标,具有简单、公开、透明的属性,提供了生物制造产品分类新方法,有助于指导新技术增效和降本的发展路径,预判生物产品未来制造成本及市场价格的趋势,评估新兴生物技术的产业化潜力。市本率的计算与分析,作为一种新方法学工具,将为生物制造战略新兴产业的未来发展提供顶层设计的新视角,深化对生物制造产品市场前景的理解,推动生物经济高质量发展。 展开更多
关键词 生物制造 生物经济 市本率 道法术器 第一性原理 大宗产品
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基于代谢组学研究不同通风比对普鲁兰多糖发酵的影响
19
作者 李淼鑫 马正旺 +4 位作者 赵晓雯 李文敏 张伊凡 赵廷彬 乔长晟 《食品与发酵工业》 北大核心 2025年第12期259-268,共10页
该文以出芽短梗霉(Aureobasidium pullulans)CGMCCNO.7055作为出发菌株,利用GC-MS技术对不同通风条件下出芽短梗霉发酵产普鲁兰多糖的胞内代谢物情况进行分析,研究发现,通风对于普鲁兰多糖发酵有明显影响,在高通风(1∶1.4)下多糖产量最... 该文以出芽短梗霉(Aureobasidium pullulans)CGMCCNO.7055作为出发菌株,利用GC-MS技术对不同通风条件下出芽短梗霉发酵产普鲁兰多糖的胞内代谢物情况进行分析,研究发现,通风对于普鲁兰多糖发酵有明显影响,在高通风(1∶1.4)下多糖产量最大为(80.2±1.4)g/L,通风比最低和最高之间,普鲁兰的产量相差13.50 g/L。对高低通风组发酵过程中代谢物进行分析。一共检测到了45种胞内小分子代谢物质,主要包括氨基酸类、有机酸类、糖类、醇类及一些其他类的代谢物质。将普鲁兰的代谢途径结合KEGG分析不同通风条件下菌体代谢的差异,差异代谢物主要涉及戊糖-葡萄糖醛酸转换途径、果糖-甘露糖代谢途径、柠檬酸循环途径和半乳糖代谢途径,最终导致普鲁兰多糖产量发生变化。为进一步了解出芽短埂霉产普鲁兰多糖的代谢机理研究提供参考。 展开更多
关键词 出芽短梗霉 普鲁兰多糖 GC-MS 代谢组学 通风比
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生物制造的PE值与PX值:定义与应用
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作者 张以恒 陈雪梅 韩平平 《合成生物学》 北大核心 2025年第4期715-727,共13页
生物制造是战略新兴产业的典型代表,是生物经济的新质生产力。作者曾提出“道法术器”对工业生物制造的哲学指导意义。为进一步阐述生物制造中“术以立策”的原则,本文首次提出衡量生物催化剂(即“术”)水平的关键经济指标——PE值(prod... 生物制造是战略新兴产业的典型代表,是生物经济的新质生产力。作者曾提出“道法术器”对工业生物制造的哲学指导意义。为进一步阐述生物制造中“术以立策”的原则,本文首次提出衡量生物催化剂(即“术”)水平的关键经济指标——PE值(product-to-enzyme ratio)与PX值[product-to-X(cell)ratio]。这两个指标具有简单、透明且量化的属性。PE值表示产品与非细胞催化剂(酶分子或多酶分子机器,以下简称“多酶机器”)的质量比值,也可通过技术指标总转换数(total turn-over number,TTN)计算其理论值。PX值应用于细胞工厂发酵,表示产品与细胞催化剂的质量比。基于PE值与PX值,可以快速估算不同生物制造过程中的生物催化剂成本,进而指导降低降本增效的关键路径。作者汇总了生物制造的产业案例及文献数据,展示了酶分子及多酶分子机器PE值、细胞工厂PX值的特点。研究表明,淀粉酶水解淀粉的PE值是纤维素酶水解纤维素的50~100倍;在固态纤维素水解过程中,纤维素酶的超大用量是非粮生物质糖化与利用的最大经济障碍。最后,本文探讨了PE值的技术改进路径,特别是多酶共固定技术的潜力,并明确了工业酶皇冠——纤维素酶研究的新方向。PE值与PX值的分析将为生物制造战略新兴产业的发展提供全新的视角,深化了对生物制造中关键“芯片”——生物催化剂成本的理解,为未来技术的发展提供重要参考与指导。 展开更多
关键词 生物制造 PE值 PX值 道法术器 多酶分子机器
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