生物合成红景天苷的研究进展 被引量：1

1

作者 黄姝涵 马赫 罗云孜 《合成生物学》 北大核心 2025年第2期391-407,共17页

红景天苷是一种具有抗缺氧、抗氧化、抗衰老和抗肿瘤等活性的天然产物,被广泛应用于化妆品与医药领域。目前获取红景天苷的主要方式是从红景天属植物的根茎和块茎中提取,由于其含量稀少,日益增长的市场需求导致植物资源逐渐匮乏。因此,... 红景天苷是一种具有抗缺氧、抗氧化、抗衰老和抗肿瘤等活性的天然产物,被广泛应用于化妆品与医药领域。目前获取红景天苷的主要方式是从红景天属植物的根茎和块茎中提取,由于其含量稀少,日益增长的市场需求导致植物资源逐渐匮乏。因此,开发新的合成方法成为了研究热点。红景天苷的天然生物合成路径已被解析,随着合成生物学的发展,采用合成生物技术构建微生物细胞工厂合成红景天苷成为缓解当前供需失衡和资源紧缺状况的有效途径。本文针对红景天苷的药理活性、植物合成路径、途径酶的挖掘与筛选、大肠杆菌和酿酒酵母的生物合成现状等相关研究进展进行系统性的综述,探讨了红景天苷的分离提纯方法以及它作为合成中间体在制备其他化合物方面的应用潜力,以期助力对红景天苷合成路径与相关工程改造策略的理解,并推动红景天苷绿色、高效的生物合成。 展开更多

关键词 红景天苷 微生物合成 合成生物学 代谢工程 化妆品

在线阅读 下载PDF 职称材料

合成生物学重要研究方向进展 被引量：37

2

作者 丁明珠 李炳志 +3 位作者 王颖 谢泽雄 刘夺 元英进 《合成生物学》 2020年第1期7-28,共22页

合成生物学作为一个新兴的交叉学科领域,随着DNA合成技术的进步和合成生物学理念的深入,多个研究方向取得了长足发展。本文主要对基因回路、基因组设计合成、细胞工厂和人工多细胞体系的进展进行了综述。可设计构建的人工基因线路的复... 合成生物学作为一个新兴的交叉学科领域,随着DNA合成技术的进步和合成生物学理念的深入,多个研究方向取得了长足发展。本文主要对基因回路、基因组设计合成、细胞工厂和人工多细胞体系的进展进行了综述。可设计构建的人工基因线路的复杂度逐步提升,人工控制更加精细;组装技术取得快速进展的同时,人工基因组的设计深度也在不断拓展,设计合成的人工基因组由支原体拓展向大肠杆菌,甚至真核生物酿酒酵母,推动了生物进化演化的研究;细胞工厂的设计构建在逐步挑战代谢途径更长、复杂程度更高的化合物的合成,模块化和正交化策略对复杂细胞工厂构建的支撑作用日益明显,鲁棒性和适配性成为细胞工厂构建需要考虑的重要问题;人工多细胞体系的设计构建已经从设计构建两菌体系向多菌体系扩展,通过多种原则进行设计,实现更加复杂的预期功能。本文也对合成生物学与其他学科交叉融合产生的一些新研究方向进行了简介。 展开更多

关键词 合成生物学 基因回路 基因组设计合成 细胞工厂 人工多细胞体系

在线阅读 下载PDF 职称材料

合成生物学在肠道微生态疗法研发中的应用 被引量：3

3

作者 高梦学 王丽娜 黄鹤 《合成生物学》 CSCD 2022年第1期35-52,共18页

肠道菌群是人体的重要“器官”。工业化世界的发展加速了对肠道菌群研究从“传统结构”向“工业结构”的转变,而纠正肠道微生态失衡已成为解决重大慢性非传染性疾病传播难题的核心策略之一。然而,目前开发的靶向调节肠道菌群结构与功能... 肠道菌群是人体的重要“器官”。工业化世界的发展加速了对肠道菌群研究从“传统结构”向“工业结构”的转变,而纠正肠道微生态失衡已成为解决重大慢性非传染性疾病传播难题的核心策略之一。然而,目前开发的靶向调节肠道菌群结构与功能的传统微生态疗法,如益生元疗法、益生菌疗法和粪菌移植疗法,只有少数被用于临床多发难治性重大慢病的防治,且出现了可控性差、菌群遗传背景不清晰等安全问题。合成生物学技术手段的迭代发展推动了新型微生态药物的研发,成为对重大慢病进行精准识别和精准施策的关键。本文首先以消化系统疾病、代谢性疾病和精神疾病等重大慢性疾病的干预和治疗为切入点,回顾了基于合成生物学方法设计构建工程益生菌的研究进展,并对以工程益生菌为核心的微生态疗法在上述重大慢病中的应用进行了综述。同时,考虑到单一工程益生菌的负荷和抗干扰能力等问题,本文还提出了利用工程益生菌构建人工合成肠道菌群开发新一代微生态疗法的设想,分析了这一过程所面临的机遇与挑战,旨在为工程益生菌和人工合成肠道群落基础研究和临床应用的双向转化提供借鉴,从而推动新型微生态药物的研发。 展开更多

关键词 重大慢性疾病 微生态疗法 益生元 益生菌 粪菌移植 工程益生菌 人工合成菌群

在线阅读 下载PDF 职称材料

靶向诱变介导的微生物进化技术研究进展

4

作者 刁辰洋 崔有志 李炳志 《生物技术通报》 北大核心 2025年第8期11-21,共11页

生物基因组自然突变赋予其不同性状,驱动生物进化适应生存环境。然而,生物自然条件下进化速度缓慢。通过在特定DNA序列引入碱基突变的策略可实现生物实验室内的快速进化,广泛应用于蛋白功能非理性改造和代谢路径优化。然而,传统的诱变... 生物基因组自然突变赋予其不同性状,驱动生物进化适应生存环境。然而,生物自然条件下进化速度缓慢。通过在特定DNA序列引入碱基突变的策略可实现生物实验室内的快速进化,广泛应用于蛋白功能非理性改造和代谢路径优化。然而,传统的诱变进化方法存在着实验工作量大、突变效率低,突变窗口不精确等缺点,而靶向突变技术通过精确定位特定DNA范围引入突变,不仅能有效提高突变效率,还能显著缩短实验室进化周期。近年来,在目标序列靶向引入突变已成为微生物进化技术重要研究方向。靶向突变技术能够优化特定微生物的代谢途径、提升底盘耐受性,广泛应用于生物催化、环境保护、工业发酵等领域。本文总结了在主要模式微生物底盘中开发的靶向突变进化技术,重点介绍了基于复制易错系统、CRISPR-Cas系统和MutaT7系统的靶向突变系统的设计原理与应用,同时分析了现有实验室进化系统的优缺点,并讨论了未来靶向诱变技术发展方向。 展开更多

关键词 定向进化 靶向突变 基因编辑 RNA聚合酶 CRISPR-Cas

在线阅读 下载PDF 职称材料

环脂肽生物合成的研究进展 被引量：3

5

作者 侯正杰 孙慧中 +3 位作者 白松 陈新月 曹春阳 程景胜 《合成生物学》 CSCD 2021年第4期577-597,共21页

环脂肽化合物是一类结构新颖的环状肽类,其两亲性的物化特性决定了其独特的生物活性,可作为抗生素、生物表面活性剂等。在生物防治、药物开发、环境修复和疾病治疗等方面广泛应用,具有迫切的市场需求和广阔的发展前景。环脂肽类天然产... 环脂肽化合物是一类结构新颖的环状肽类,其两亲性的物化特性决定了其独特的生物活性,可作为抗生素、生物表面活性剂等。在生物防治、药物开发、环境修复和疾病治疗等方面广泛应用,具有迫切的市场需求和广阔的发展前景。环脂肽类天然产物主要由非核糖体肽合成途径合成,由于环脂肽合成复杂的代谢网络和前体需求、专一且严格的合成途径、多种同系物的共存,制约着环脂肽合成的微生物开发和产品价值提升。本文主要介绍了来源于细菌界的环脂肽类物质的结构特性,非核糖体肽合成途径及非核糖体肽合成酶(non-ribosomal peptide synthetase,NRPS)的结构域特点,天然产物底盘菌株开发现状,通过基因工程、代谢工程方法进行同系物调控和生物合成策略,混菌对脂肽生物合成的影响,以及合成生物学在脂肽合成中的应用。随着合成生物技术的迅速发展和运用,环脂肽类天然产物的微生物合成也有望实现“质”和“量”的提升,以及促进新型脂肽的开发。 展开更多

关键词 环脂肽 非核糖体肽合成途径 NRPS 模块结构域 同系物调控 合成生物学

在线阅读 下载PDF 职称材料

合成类胡萝卜素细胞工厂的快速构建和定向进化 被引量：6

6

作者 王颖 曲俊泽 +2 位作者 梁楠 郝鹤 元英进 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第3期1187-1201,共15页

类胡萝卜素具有丰富的颜色和强抗氧化活性,这赋予了该类产品较高的商业价值,加速了该类产品合成路径在异源底盘中的构建进程,使之成为发展非理性设计策略的有效研究对象。本文主要针对微生物合成类胡萝卜素细胞工厂构建中的瓶颈问题,从... 类胡萝卜素具有丰富的颜色和强抗氧化活性,这赋予了该类产品较高的商业价值,加速了该类产品合成路径在异源底盘中的构建进程,使之成为发展非理性设计策略的有效研究对象。本文主要针对微生物合成类胡萝卜素细胞工厂构建中的瓶颈问题,从增强合成类胡萝卜素前体GGPP的供给利用以及缓解各类胡萝卜素产品对微生物底盘细胞的胁迫压力两个角度,系统综述非理性设计策略对元件优化、模块适配和多维调控等路径构建优化方法的丰富,以及对不同尺度的DNA变异和适应性进化等底盘进化手段的推动作用。并从扩展类胡萝卜素合成底盘物种的多样性和丰富非天然类胡萝卜素产品结构的可获得性的需求出发,对构建合成该类产品微生物细胞工厂自动化和智能化的发展趋势进行展望。 展开更多

关键词 合成生物学 细胞工厂 类胡萝卜素 非理性设计 路径构建 底盘进化

在线阅读 下载PDF 职称材料

防冰涂层研究进展及抗冻蛋白防覆冰应用前景

7

作者 李庆斯 张黎明 张雷 《化工进展》 北大核心 2025年第5期2505-2514,共10页

户外设施表面覆冰问题严重影响了其正常运行。传统除冰方法(如加热、化学除冰剂及机械除冰)存在高能耗、环境不友好以及对设备的潜在损害等问题。因此,亟需开发绿色、经济且长效的防冰策略。近年来,构建防冰涂层已成为应对覆冰问题的重... 户外设施表面覆冰问题严重影响了其正常运行。传统除冰方法(如加热、化学除冰剂及机械除冰)存在高能耗、环境不友好以及对设备的潜在损害等问题。因此,亟需开发绿色、经济且长效的防冰策略。近年来,构建防冰涂层已成为应对覆冰问题的重要需求,也成为了防冰领域的研究热点。本综述梳理了当今防冰涂层的前沿研究进展,并讨论了防冰涂层的生物基原料替代的可能性。首先,综述了防冰涂层的主要类型(包括超疏水、超润滑、光热、电热以及活性防冰涂层)及其发展现状。其次,重点介绍并分析了自愈合防冰涂层的研究进展,讨论了自愈合特性给防冰涂层带来的重要价值。然后,总结了抗冻蛋白(AFP)的防冰作用机制与AFP防冰涂层的研究现状。最后,对防冰涂层的未来发展方向进行了展望。 展开更多

关键词 防冰涂层 自愈合 抗冻蛋白 覆冰 生物基

在线阅读 下载PDF 职称材料

合成型酵母基因组重排技术 被引量：1

8

作者 张慧 田方方 吴毅 《生物技术通报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第4期13-18,共6页

基因组的结构变异是生物体表型进化的重要驱动力之一。设计与合成酵母基因组为人工基因组结构变异提供了新途径。人工合成酿酒酵母基因组(Sc2.0)通过系统性地引入重排元件,赋予了基因组柔性可变的功能,可诱导产生 DNA 片段的删除、反转... 基因组的结构变异是生物体表型进化的重要驱动力之一。设计与合成酵母基因组为人工基因组结构变异提供了新途径。人工合成酿酒酵母基因组(Sc2.0)通过系统性地引入重排元件,赋予了基因组柔性可变的功能,可诱导产生 DNA 片段的删除、反转、复制、移位等基因组结构变异。合成型酵母基因组重排技术可实现菌株性状的快速进化,并且为研究基因组结构变异与表型变化间的关系提供了一种快速、全新的方法。综述了合成型酵母基因组重排技术的研究热点和技术进展,并展示了其在创新菌种中的应用价值。 展开更多

关键词 基因组重排 基因组结构变异 合成酵母基因组 合成生物学

在线阅读 下载PDF 职称材料

模块化工程大肠杆菌从头合成丁香酚

9

作者 赵广荣 曹嘉誉 +2 位作者 马雅婷 邱泽天 李嘉 《天津大学学报（自然科学与工程技术版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第7期728-736,共9页

丁香酚是一种绿色生物农药,主要用于防治番茄灰霉病、葡萄霜霉病和马铃薯晚疫病等主要的农业病害.目前丁香酚是从丁香和罗勒等植物中提取制备,其规模和产能受到限制,还存在废渣排放影响生态环境的问题.本研究采用合成生物学和模块化工... 丁香酚是一种绿色生物农药,主要用于防治番茄灰霉病、葡萄霜霉病和马铃薯晚疫病等主要的农业病害.目前丁香酚是从丁香和罗勒等植物中提取制备,其规模和产能受到限制,还存在废渣排放影响生态环境的问题.本研究采用合成生物学和模块化工程策略,设计构建工程大肠杆菌,以期微生物从头合成丁香酚.将丁香酚异源合成途径分成3个模块,分别是上游的阿魏酸合成模块、中游的松柏醇合成模块和下游的丁香酚合成模块,对每个模块进行不同来源基因的组合筛选和表达优化.利用His标签、敲除甲基供体合成途径中的全局调控基因metJ,优化了上游模块(PcTAL-HpaBC-AtCOMT),减少了中间产物咖啡酸的积累,提高了阿魏酸合成.筛选了4CL和醇脱氢酶基因来源,研究了表达模式,获得最优的中游模块是双顺反子表达At4CL1-AtCCR1,单顺反子表达YahK,松柏醇产量最高.对3个酰基转移酶基因和4个丁香酚合成酶基因进行组合筛选,获得最优的下游模块是单顺反子PhCFAT和GdlEGS2,丁香酚合成最多.最后,在酪氨酸高产底盘中表达丁香酚合成途径,对初始葡萄糖、酵母提取物和诱导剂浓度等进行优化.在适宜的培养基和发酵条件下,丁香酚的产量为114.67mg/L.本文采用模块化代谢工程策略优化丁香酚异源合成途径,改造底盘菌株,首次实现了微生物从头合成丁香酚,具有重要应用前景. 展开更多

关键词 丁香酚 大肠杆菌 代谢工程 合成生物学

在线阅读 下载PDF 职称材料

N-端改造植物P450酶实现工程大肠杆菌合成甜菜黄素

10

作者 赵广荣 侯亚男 《天津大学学报（自然科学与工程技术版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第9期934-941,共8页

甜菜黄素是安全的植物源水溶性天然色素,主要应用于食品行业.甜菜黄素还具有抗氧化活性和光学特性,在医疗保健、荧光成像等领域具有潜在应用价值.目前,甜菜黄素的主要来源是植物提取分离,但存在甜菜黄素含量低、种类少等问题.本文改造植... 甜菜黄素是安全的植物源水溶性天然色素,主要应用于食品行业.甜菜黄素还具有抗氧化活性和光学特性,在医疗保健、荧光成像等领域具有潜在应用价值.目前,甜菜黄素的主要来源是植物提取分离,但存在甜菜黄素含量低、种类少等问题.本文改造植物P450氧化酶,研发大肠杆菌异源合成甜菜黄素的新方法.首先,对甜菜的P450氧化酶CYP76AD1^(LL)和P450还原酶(cytochrome P450 reductase,CPR)进行N-端截短和改造,研究不同改造序列和表达策略对合成L-多巴的影响.结果表明,截去N-端跨膜序列,利用3种不同N-端序列修饰P450氧化酶,MA序列修饰CPR(MA-tCPR),工程大肠杆菌中均能以L-酪氨酸为底物合成L-多巴.其中亲水性2B1序列(MAKKTSS)修饰P450氧化酶,采用双顺反子表达策略优于单顺反子,工程大肠杆菌BDP10合成L-多巴的产量最高,为40.42 mg/L.进一步表达紫茉莉的4,5-多巴双加氧酶基因,构建了工程大肠杆菌BTA11,利用L-酪氨酸为前体,合成了甜菜醛氨酸.最后,在培养基添加3种氨基酸(对氨基苯甲酸、L-组氨酸、L-亮氨酸)和3种胺类化合物(酪胺、吡咯烷、吲哚啉),工程大肠杆BTA11合成了6种对应的甜菜黄素.研究结果表明,采用N-端改造策略赋予植物P450氧化酶在大肠杆菌中具有催化功能,能合成天然和非天然的颜色多样、结构丰富的多种甜菜素. 展开更多

关键词 细胞色素P450酶 甜菜黄素 大肠杆菌 合成生物学 酶的改造

在线阅读 下载PDF 职称材料

合成型酿酒酵母染色体重排技术及应用 被引量：3

11

作者 黄耀庆 刘夺 +3 位作者 贾斌 谢泽雄 李炳志 元英进 《生物产业技术》 2019年第1期62-66,共5页

人工合成酿酒酵母染色体中引入大量lox Psym位点构成的SCRa Mb LE系统,在Cre重组酶的诱导下可以发生删除、反转、移位、复制等基因组重排,实现基因组的快速进化,为染色体结构变异和功能分析提供全新的研究平台。对合成型酵母染色体重排... 人工合成酿酒酵母染色体中引入大量lox Psym位点构成的SCRa Mb LE系统,在Cre重组酶的诱导下可以发生删除、反转、移位、复制等基因组重排,实现基因组的快速进化,为染色体结构变异和功能分析提供全新的研究平台。对合成型酵母染色体重排技术的最新研究和应用进行综述,该技术有望促进酿酒酵母在化学品和医药领域的产业化应用。 展开更多

关键词 酿酒酵母 人工合成基因组 SCRaMbLE系统 染色体结构变异

在线阅读 下载PDF 职称材料

基因组设计与合成:从复写到理性设计 被引量：2

12

作者 汪君仪 武晓乐 +1 位作者 曹月阳 李炳志 《合成生物学》 CSCD 2021年第2期247-255,共9页

基因组合成相关技术的进步推动人工基因组合成能力不断取得突破,合成基因组学成为了近年来的研究热点,逐步完成了病毒、原核生物基因组的全合成,真核生物基因组设计合成也取得了阶段性突破。在基因组合成的研究过程中,基因组设计的原则... 基因组合成相关技术的进步推动人工基因组合成能力不断取得突破,合成基因组学成为了近年来的研究热点,逐步完成了病毒、原核生物基因组的全合成,真核生物基因组设计合成也取得了阶段性突破。在基因组合成的研究过程中,基因组设计的原则不断拓展,基因组设计的尺度由病毒及噬菌体基因组成功复写发展到蕈状支原体JCVI-syn3.0基因组大幅度简化,在真核生物酿酒酵母基因组合成中探索多种基因组设计原则。本文主要综述了人工基因组设计的相关进展,主要内容包括:(1)人工基因组密码子的改变:外源基因密码子的优化,密码子丰度转变原则的探究,大肠杆菌中密码子的删除;(2)人工标签的添加及应用:利用同义密码子替换在合成型基因组中添加标签以区分合成型与野生型基因组;(3)人工位点的添加:酿酒酵母合成型染色体重组系统的开发,优化及应用;(4)基因组简化方面的研究;(5)对基因组理性设计、基因组简化规律挖掘等进行了展望。 展开更多

关键词 合成基因组学 基因组设计 密码子删除 合成型标签 SCRAMBLE 基因组简化

在线阅读 下载PDF 职称材料

大肠杆菌偏利共培养系统合成大豆苷元

13

作者 刘雪 张莉娟 赵广荣 《化工学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第9期4015-4024,共10页

大豆苷元是一种植物雌激素,具有多种生物活性,但在大肠杆菌中的生物全合成还未见报道。基于大豆苷元合成途径的三个模块(对香豆酸、甘草素和大豆苷元模块),构建大肠杆菌共培养系统从头合成大豆苷元。将对香豆酸和甘草素模块分配到两株... 大豆苷元是一种植物雌激素,具有多种生物活性,但在大肠杆菌中的生物全合成还未见报道。基于大豆苷元合成途径的三个模块(对香豆酸、甘草素和大豆苷元模块),构建大肠杆菌共培养系统从头合成大豆苷元。将对香豆酸和甘草素模块分配到两株大肠杆菌中构建双菌共培养系统,合成甘草素。在此基础上,探索了三种共培养模式合成大豆苷元,结果显示,三菌共培养系统比其他两种双菌共培养系统的产量更高,达到27.8 mg/L。共培养菌株间通过苯丙氨酸的单向流动形成了偏利共生的关系,有助于平衡代谢途径,提高大豆苷元产量。该共培养系统在大肠杆菌中实现大豆苷元的从头合成,为其他黄酮类化合物的生物合成提供了即插即用的平台。 展开更多

关键词 合成生物学 代谢工程 大豆苷元 大肠杆菌 共培养系统 偏利共生

在线阅读 下载PDF 职称材料

哺乳动物合成基因组学研究进展 被引量：2

14

作者 何博 付宗恒 +1 位作者 吴毅 赵广荣 《合成生物学》 CSCD 2022年第1期78-97,共20页

合成基因组学通过设计与合成大片段DNA序列,开展基因组尺度的工程化改造或从头合成,从而揭示基因型和表型的关联,并构建预定功能的生物。正如在大肠杆菌、酿酒酵母等低等模式生物中合成基因组学的实践,对哺乳动物基因组的大片段DNA设计... 合成基因组学通过设计与合成大片段DNA序列,开展基因组尺度的工程化改造或从头合成,从而揭示基因型和表型的关联,并构建预定功能的生物。正如在大肠杆菌、酿酒酵母等低等模式生物中合成基因组学的实践,对哺乳动物基因组的大片段DNA设计再造也必然会加深对更为复杂的动物基因组的理解并加强对基因组的功能重塑。面对生命健康领域存在的重大挑战,设计合成哺乳动物大片段DNA为其提供了新的思路和解决方案,特别是在染色体疾病模型构建、人源化免疫系统等方面展示出独特的应用潜力。然而,目前大片段DNA在哺乳动物细胞中的设计和操纵仍是一个巨大的挑战,面临着高等哺乳动物基因组注释不完善、复杂序列组装困难、穿梭载体通用性差、大片段DNA转移低效等问题。本文围绕设计-组装-转移的技术路线,评述哺乳动物合成基因组学领域的重要研究进展,详细介绍重要的技术突破,并展望哺乳动物合成基因组学在医药健康领域的应用。 展开更多

关键词 合成基因组学 基因组编写 合成型哺乳动物染色体 基因组工程 哺乳动物细胞 大片段DNA操纵技术

在线阅读 下载PDF 职称材料

蛋白药降免疫原性改造策略

15

作者 李庆斯 包准 +1 位作者 周晓 张雷 《石油化工》 CAS CSCD 北大核心 2024年第8期1196-1204,共9页

蛋白药是一种生物活性大分子,可高效治疗多种疾病,近年来在生物医疗领域受到了广泛关注。然而,由于免疫原性的问题,蛋白药很容易被患者的免疫系统快速清除。因此,降低免疫原性对于蛋白药的发展至关重要。讨论了影响免疫原性的主要因素... 蛋白药是一种生物活性大分子,可高效治疗多种疾病,近年来在生物医疗领域受到了广泛关注。然而,由于免疫原性的问题,蛋白药很容易被患者的免疫系统快速清除。因此,降低免疫原性对于蛋白药的发展至关重要。讨论了影响免疫原性的主要因素以揭示其背后的机制;综述了多种降免疫原性的策略,包括聚乙二醇化、两性离子化、糖基化以及蛋白质融合等;对未来蛋白药的发展趋势进行了展望。 展开更多

关键词 蛋白药 免疫原性 两性离子材料 融合蛋白

在线阅读 下载PDF 职称材料

基因组再造与重排构建细胞工厂 被引量：5

16

作者 谢泽雄 陈祥荣 +2 位作者 肖文海 李炳志 元英进 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第10期3712-3721,共10页

细胞工厂能利用微生物细胞制备人类所需能源、药物和化学品。底盘细胞和外源代谢路径的适配是构建高效细胞工厂的核心难题。基因组再造指利用化学合成的核苷酸分子“自下而上”构建生物基因组,基因组诱导重排指通过在全基因组尺度进行DN... 细胞工厂能利用微生物细胞制备人类所需能源、药物和化学品。底盘细胞和外源代谢路径的适配是构建高效细胞工厂的核心难题。基因组再造指利用化学合成的核苷酸分子“自下而上”构建生物基因组,基因组诱导重排指通过在全基因组尺度进行DNA序列与结构的人为调控。基因组再造和诱导重排实现了对生命体的创造,增强了模式底盘细胞的遗传稳定性和操作柔性。基因组的适度精简和密码子简化改善细胞对底物、能量的利用效率,提高细胞生理性能的预测性和可控性。基因组重排可诱导染色体发生随机删除、复制、移位和倒置等结构变异,可产生大量性状优良的模式底盘细胞,进而加速代谢路径优化,提高路径和底盘细胞的适配性,为人工细胞工厂快速构建和优化提供了新策略。 展开更多

关键词 基因组再造 基因组重排 细胞工厂 底盘细胞 代谢路径

在线阅读 下载PDF 职称材料

木质纤维素预处理及高值化技术研究进展 被引量：15

17

作者 翟旭航 李霞 元英进 《生物技术通报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第3期162-174,共13页

木质纤维素生物质是地球上最丰富的可再生生物资源。随着化石能源的消耗及环境的污染,以取代石化燃料为目标的由生物质向生物燃料的转化受到了广泛的关注。木质纤维素有很强的天然抗降解屏障,需先通过物理、化学及微生物等手段进行预处... 木质纤维素生物质是地球上最丰富的可再生生物资源。随着化石能源的消耗及环境的污染,以取代石化燃料为目标的由生物质向生物燃料的转化受到了广泛的关注。木质纤维素有很强的天然抗降解屏障,需先通过物理、化学及微生物等手段进行预处理,进而以更低的成本和更高的效率转化为生物燃料及其他高附加值产品。本文在总结酸碱等传统预处理方法优缺点的基础上,综述了各种组合预处理对这些传统预处理方法的改进,以及γ-戊内酯预处理、低共熔溶剂预处理、微生物联合体生态位预处理这些新型预处理技术的研究进展,总结了木质素高值化过程中木质素的保护、解聚、改性的新方法,指出了预处理方法在工业生产中的应用及不足,以期为木质纤维素生物质转化的研究提供参考。 展开更多

关键词 木质纤维素 生物质 预处理 木质素高值化 工业应用

在线阅读 下载PDF 职称材料

调控工程在光合蓝细菌中的应用 被引量：2

18

作者 董正鑫 孙韬 +1 位作者 陈磊 张卫文 《合成生物学》 CSCD 2022年第5期966-984,共19页

能源短缺与环境污染问题限制着人类发展,光合蓝细菌因能够利用太阳能将CO固定生成燃料和化学品而受到广泛关注。迄今为止,在光合蓝细菌中已实现近百种燃料和化学品由CO的生物合成,有望促进CO的资源化利用并助力“碳中和”。调控工程能... 能源短缺与环境污染问题限制着人类发展,光合蓝细菌因能够利用太阳能将CO固定生成燃料和化学品而受到广泛关注。迄今为止,在光合蓝细菌中已实现近百种燃料和化学品由CO的生物合成,有望促进CO的资源化利用并助力“碳中和”。调控工程能够实现基因表达多层次调控及代谢网络的全局性调控,是提高光合蓝细菌CO固定效率的有效手段。本文首先归纳了光合蓝细菌底盘中的双组分信号转导系统、调控小RNA和σ因子等3种主要调控系统的分类、作用过程以及功能;介绍了光合蓝细菌调控系统中的调控元件功能研究,系统总结了光合蓝细菌中通过调控系统元件改造,提高底盘鲁棒性、优化产品生产所进行的调控工程;最后,讨论了光合蓝细菌中调控工程的未来研究方向,重点包括调控系统功能阐明、工具开发、多基因调控、调控系统蛋白工程改造和系统调控工程等。总之,有望通过系统调控工程,实现对光合蓝细菌底盘细胞全局代谢网络的精确调控。 展开更多

关键词 光合蓝细菌 自养型细胞工厂 碳中和 调控工程 双组分系统 小RNA Σ因子

在线阅读 下载PDF 职称材料

代谢工程提高聚酮抗生素产量 被引量：1

19

作者 谢荣辉 林春燕 赵广荣 《中国抗生素杂志》 CAS CSCD 北大核心 2021年第8期721-727,共7页

放线菌产生的聚酮类抗生素,由于它强大的抗菌、抗虫、抗免疫排斥和抗肿瘤等生物活性,被认为是一类附加值极高的天然次级代谢产物。目前工业上主要通过微生物发酵的方式进行聚酮抗生素的生产,培育高产优质的菌种仍是关键所在,但同时也面... 放线菌产生的聚酮类抗生素,由于它强大的抗菌、抗虫、抗免疫排斥和抗肿瘤等生物活性,被认为是一类附加值极高的天然次级代谢产物。目前工业上主要通过微生物发酵的方式进行聚酮抗生素的生产,培育高产优质的菌种仍是关键所在,但同时也面临巨大挑战。近年来,随着生物合成途径的解析、系统生物学发展,利用前体工程、转录调控、多组学技术、异源表达等策略显著提高了聚酮抗生素的产量,推动了抗生素工业的发展。本文综述了最近代谢工程策略在聚酮抗生素的研发应用,并展望了未来的发展趋势。 展开更多

关键词 聚酮类 抗生素 放线菌 天然产物 代谢工程 合成生物学

在线阅读 下载PDF 职称材料

极端环境下自愈合仿生材料的研究进展

20

作者 李瑞琪 田澍 +1 位作者 杨静 张雷 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第6期14-26,35,共14页

自愈合材料是受动物天然皮肤的启发,可识别损伤并自我修复的一种新兴材料。这类材料可应用于工程装备的表面或智能设备的基底,修复开裂与机械损伤,延长设备的工作寿命。而在极端环境(低温、水下、强酸、强碱等)下可以自主愈合的材料更... 自愈合材料是受动物天然皮肤的启发,可识别损伤并自我修复的一种新兴材料。这类材料可应用于工程装备的表面或智能设备的基底,修复开裂与机械损伤,延长设备的工作寿命。而在极端环境(低温、水下、强酸、强碱等)下可以自主愈合的材料更具工业应用前景,但同样也是材料领域的难点。梳理了目前可在极端环境下实现自主愈合的本征型弹性体材料的研究情况。首先,深入总结了弹性体聚合物网络中动态共价键与超分子相互作用通过可逆断裂实现本征自愈合的机制,具体包括在自主愈合弹性体设计中应用最广的二硫键/二硒键、亚胺键、氢键和金属配位键;并梳理了弹性体在不同极端环境下自愈合的研究进展,主要介绍了它们的制备方法和自愈合性能。而后,总结了极端自愈合仿生材料在防护涂层、柔性电子、储能装置和密封元件等工程装备及智能设备领域的应用。最后,对该领域现存的挑战以及未来发展进行了分析。 展开更多

关键词 极端环境 仿生材料 本征型自愈 弹性体 动态共价键 超分子相互作用

在线阅读 下载PDF 职称材料