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生物固碳途径研究进展 被引量:8
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作者 江会锋 刘玉万 杨巧玉 《微生物学杂志》 CAS CSCD 2020年第2期1-9,共9页
生物固碳是地球碳循环过程的重要组成部分。自然界已经发现了六条天然生物固碳途径,但自然途径不仅能量利用效率低下,而且人工改造提升固碳效率难度大。随着合成生物学的发展,新的人工固碳途径不断涌现。相对于天然途径,人工固碳途径具... 生物固碳是地球碳循环过程的重要组成部分。自然界已经发现了六条天然生物固碳途径,但自然途径不仅能量利用效率低下,而且人工改造提升固碳效率难度大。随着合成生物学的发展,新的人工固碳途径不断涌现。相对于天然途径,人工固碳途径具有路线短、耗能少、原子经济性高等优点,有望在不久的将来能够替代天然固碳途径,实现固碳效率的大幅提高,是解决人类能源与环境问题的有效途径之一。主要总结了天然固碳途径和人工固碳途径的代谢原理和关键固碳酶的酶学特征,并对未来发展趋势进行展望。 展开更多
关键词 合成生物学 天然固碳途径 人工固碳途径 羧化酶 还原酶
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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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粗糙脉孢菌蛋白表达系统构建研究 被引量:1
3
作者 高染染 刘倩 +3 位作者 孙文良 孙志勇 刘浩 田朝光 《生物技术通报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第7期160-169,共10页
旨在将模式丝状真菌粗糙脉孢菌(Neurospora crassa)构建为蛋白质表达系统。通过真菌杂交技术构建出粗糙脉孢菌六突变缺失菌株LQ-1(Δ3βG∷Δ2cbh∷Δhis3)作为蛋白表达宿主菌株。该宿主菌株可以用纤维二糖作为诱导物诱导纤维素酶启动... 旨在将模式丝状真菌粗糙脉孢菌(Neurospora crassa)构建为蛋白质表达系统。通过真菌杂交技术构建出粗糙脉孢菌六突变缺失菌株LQ-1(Δ3βG∷Δ2cbh∷Δhis3)作为蛋白表达宿主菌株。该宿主菌株可以用纤维二糖作为诱导物诱导纤维素酶启动子表达,同时又消除了葡萄糖苷酶蛋白的背景条带,有利于目标蛋白表达纯化。构建了分别含有粗糙脉孢菌自身强启动子(Pcbh-1、Pcbh-2和Ptef-1)的3个新的高效表达载体,该载体带有融合标签蛋白tev-6×his-gfp,能高效方便的筛选阳性转化子,有利于后续目标蛋白纯化。以纤维素酶GH3-4和CBH-1为例,通过重组表达菌株纤维二糖诱导发酵液进行酶活测定、SDS-PAGE电泳分析和Western blotting检测显示,重组蛋白GH3-4-GFP和CBH-1-GFP成功进行了表达和分泌,分泌水平分别为2.77和2.83 mg/L。Pcbh-1启动子重组蛋白表达水平最高,说明在纤维二糖诱导体系中启动子Pcbh-1的启动效率最高,初步建立了粗糙脉孢菌纤维二糖诱导的蛋白质表达体系。 展开更多
关键词 丝状真菌 粗糙脉孢菌 蛋白表达系统 纤维二糖 强启动子
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DNA合成、组装与纠错技术研究进展 被引量:5
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作者 彭凯 逯晓云 +3 位作者 程健 刘莹 江会锋 郭晓贤 《合成生物学》 2020年第6期697-708,共12页
DNA设计合成是推动生命科学及其相关领域发展的关键共性底层技术。常规的遗传操作技术仅能对已有的DNA序列进行有限的改造,而DNA合成技术则可从头“书写”生命信息,从另一高度提升我们对生命体理解、预测和操控的能力。DNA合成技术包括... DNA设计合成是推动生命科学及其相关领域发展的关键共性底层技术。常规的遗传操作技术仅能对已有的DNA序列进行有限的改造,而DNA合成技术则可从头“书写”生命信息,从另一高度提升我们对生命体理解、预测和操控的能力。DNA合成技术包括寡核苷酸合成技术、DNA组装技术以及DNA纠错技术。本文总结了以上关键技术的特点和发展趋势,经历超过60年的发展后,化学合成法仍然是当前寡核苷酸合成的主流方法,它被广泛应用于柱式及芯片DNA合成仪,酶法DNA合成技术则有望颠覆传统的DNA化学合成方法;现有DNA合成技术在合成能力和准确性上存在局限,难以直接准确合成基因长度的DNA片段,分级的体外与体内组装技术的合理搭配,可将分段合成的寡核苷酸片段装配成长片段DNA,达到基因长度甚至基因组长度DNA序列的合成,它也因此成为长片段DNA合成的关键;寡核苷酸的合成与组装过程都不可避免地引入错误,基于错配结合或错配切除的纠错技术在DNA合成过程不同阶段的应用,不仅能提高DNA合成的准确性,还可有效降低长片段DNA合成的质控成本。近年来合成生物学等相关领域的迅猛发展,对DNA合成相关技术提出了新的要求,正推动DNA合成、组装与纠错相关技术向着高通量、自动化和集成化的方向不断改进和创新。 展开更多
关键词 DNA合成 DNA组装 纠错 合成生物学 关键共性技术
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兽疫链球菌ATCC39920可控诱导表达系统的构建及其应用 被引量:2
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作者 郑小娥 王震 刘浩 《生物技术通报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第12期130-136,共7页
旨在构建一种在兽疫链球菌(Streptococcus equi subsp.zooepidemicus)中可用的基因诱导表达系统,并探究其在两步发酵中的应用。分别构建蔗糖、乳糖、木糖和乳酸链球菌素(nisin)诱导表达载体,以编码透明质酸合成酶的has A基因作为报告基... 旨在构建一种在兽疫链球菌(Streptococcus equi subsp.zooepidemicus)中可用的基因诱导表达系统,并探究其在两步发酵中的应用。分别构建蔗糖、乳糖、木糖和乳酸链球菌素(nisin)诱导表达载体,以编码透明质酸合成酶的has A基因作为报告基因,以has A基因功能缺失导致荚膜缺陷的?has A作为宿主菌,观察诱导后荚膜生成情况验证系统的可行性。结果显示,木糖和nisin系统不能诱导has A表达,乳糖系统诱导表达效率低,蔗糖系统可严谨且高效诱导基因表达。以?has A/p LH201菌株实施两步发酵,葡萄糖为唯一糖源时仅用于菌体生长,添加蔗糖诱导产生透明质酸,终产量达到3.4 g/L。成功构建了一种以蔗糖为诱导物的可控-诱导基因表达系统,可用于兽疫链球菌两步发酵。 展开更多
关键词 兽疫链球菌 可控诱导表达系统 可控两步发酵 透明质酸
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里氏木霉RL-P37尿嘧啶营养缺陷型菌株的构建 被引量:4
6
作者 陈永 林良才 +1 位作者 肖冬光 田朝光 《中国酿造》 CAS 2014年第12期58-62,共5页
里氏木霉(Trichoderma reesei)RL-P37作为纤维素酶高产菌,被广泛地应用在工业蛋白的生产过程。从基因水平对工业菌株进行分子改造已经成为提升工业菌株生产性状的重要手段。因此,亟需构建适用于基因敲除以及外源蛋白表达的营养缺陷型菌... 里氏木霉(Trichoderma reesei)RL-P37作为纤维素酶高产菌,被广泛地应用在工业蛋白的生产过程。从基因水平对工业菌株进行分子改造已经成为提升工业菌株生产性状的重要手段。因此,亟需构建适用于基因敲除以及外源蛋白表达的营养缺陷型菌株,特别是可用于基因无痕敲除的尿嘧啶营养缺陷型菌株。本研究以潮霉素为标记,成功构建了里氏木霉RL-P37尿嘧啶营养缺陷型菌株,并得到Southern验证。该菌株在含有1.5 mg/m L 5-氟乳清酸、2 mg/m L尿苷的MM培养基中可以正常生长,并且在不含有尿苷的MM培养基上不能生长。此外,利用粗糙脉孢菌(Neurospora crassa)的pyr4基因对该突变体进行了回补。里氏木霉RL-P37尿嘧啶营养缺陷型菌株的构建为该菌纤维素酶表达和分泌的机理研究以及后续产酶性能分子改造奠定了物质基础。 展开更多
关键词 里氏木霉 RL-P37 同源重组 pyr4 5-氟乳清酸
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适应进化筛选耐高温产木糖醇麦芽糖假丝酵母 被引量:1
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作者 耿笑林 王钦宏 宋安东 《中国酿造》 CAS 2013年第1期36-39,共4页
适应进化是一种有效的菌种筛选优化方法。该研究通过对生产木糖醇的优良菌株麦芽糖假丝酵母进行高温适应进化,获得一株耐高温进化菌株。该进化菌株在38℃条件下转化木糖生产木糖醇的能力与出发菌株在30℃条件下接近,转化率达到0.63g/g... 适应进化是一种有效的菌种筛选优化方法。该研究通过对生产木糖醇的优良菌株麦芽糖假丝酵母进行高温适应进化,获得一株耐高温进化菌株。该进化菌株在38℃条件下转化木糖生产木糖醇的能力与出发菌株在30℃条件下接近,转化率达到0.63g/g。高温发酵生产不仅容易满足炎热夏季的工业生产环境,还可以减少发酵过程的冷却水使用以及降低染菌机率,从而使该进化菌株具有极大的工业应用潜力。 展开更多
关键词 麦芽糖假丝酵母 高温适应进化 耐高温 木糖 木糖醇
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光滑球拟酵母适应进化改善丙酮酸生产 被引量:1
8
作者 赵博 王钦宏 蔡静平 《中国酿造》 CAS 2012年第4期125-129,共5页
丙酮酸是重要的有机合成中间体,广泛应用于医药、化妆品、化学生产等工业中。发酵法生产丙酮酸是获得丙酮酸的主要方法之一,为了提高光滑拟球酵母菌的生长和发酵能力,缩短发酵周期,减少生产过程中能量消耗,改善丙酮酸生产性能,选取了一... 丙酮酸是重要的有机合成中间体,广泛应用于医药、化妆品、化学生产等工业中。发酵法生产丙酮酸是获得丙酮酸的主要方法之一,为了提高光滑拟球酵母菌的生长和发酵能力,缩短发酵周期,减少生产过程中能量消耗,改善丙酮酸生产性能,选取了一株产丙酮酸的光滑球拟酵母菌3672 CGMCC No0879进行高温适应进化,得到一株相对于出发菌株,能够在40℃生长良好,且葡萄糖代谢率快,丙酮酸产量稳定的耐高温菌株光滑球拟酵母TIB-G90 CGMCC No5434,在40℃条件下发酵24h时,丙酮酸积累量可达到28g/L左右,而出发菌株在30℃条件下需要发酵36h才能达到相同的丙酮酸积累量。 展开更多
关键词 光滑球拟酵母菌 耐高温 适应进化 丙酮酸
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重叠基因在异源蛋白表达中的新应用
9
作者 彭凯 逯晓云 +2 位作者 卢丽娜 张娟琨 江会锋 《生物学杂志》 CAS CSCD 北大核心 2022年第6期101-107,共7页
大肠杆菌在调控异源蛋白的表达量和可溶性方面仍然存在困难。研究开发一种融合重叠基因结构和mRNA 5′-端序列优化的蛋白表达调控方法。在表达基因起始密码子前引入两个碱基TG,利用pET-28a质粒载体表达框的5′-端标签,与其形成TGATG的... 大肠杆菌在调控异源蛋白的表达量和可溶性方面仍然存在困难。研究开发一种融合重叠基因结构和mRNA 5′-端序列优化的蛋白表达调控方法。在表达基因起始密码子前引入两个碱基TG,利用pET-28a质粒载体表达框的5′-端标签,与其形成TGATG的重叠基因类型的表达结构。再通过设计简并引物对异源基因mRNA的5′-端连续14个密码子区域进行同义密码子突变,改变mRNA的二级结构,实现重叠基因结构强度筛选。利用这种方法,在不改变质粒组成和外界条件的情况下就能影响异源蛋白的表达量,并通过影响翻译过程速率来调控蛋白可溶性。通过对多个异源基因表达优化实例,证明重叠基因结构在调控蛋白可溶性表达中的作用。为大肠杆菌中异源蛋白在表达量和可溶性问题的优化方面提供一种简单的调控策略。 展开更多
关键词 大肠杆菌 异源表达 同义密码子 mRNA结构 重叠基因
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