生物燃料高效生产微生物细胞工厂构建研究进展 被引量：1

1

作者 晏雄鹰 王振 +4 位作者 娄吉芸 张皓瑜 黄星宇 王霞 杨世辉 《合成生物学》 CSCD 2023年第6期1082-1121,共40页

生物燃料替代化石燃料可解决当前全球正面临的能源危机和环境危机。通过筛选、改造微生物,利用可再生资源高效生产具有经济效益和社会效益的生物燃料已成为可持续生物制造的重大发展方向。基于系统生物学理解并设计细胞工厂生物燃料的... 生物燃料替代化石燃料可解决当前全球正面临的能源危机和环境危机。通过筛选、改造微生物,利用可再生资源高效生产具有经济效益和社会效益的生物燃料已成为可持续生物制造的重大发展方向。基于系统生物学理解并设计细胞工厂生物燃料的合成途径与调控网络,利用合成生物学手段开发高产稳产微生物细胞工厂是实现生物燃料经济生产的重要手段。本文概述了当前生物燃料的主要种类及对应的代谢途径,并总结了当前主要生物燃料的生产情况。重点介绍从微生物物质代谢、能量代谢、生理代谢和信息代谢四个方面去认识、改造、开发微生物底盘细胞使其成为高产稳产的生物能源细胞工厂。此外,本文也对当前生物能源的生产瓶颈和挑战进行了总结,并从酶元件库的挖掘、合成途径的创建与优化、底盘细胞的理解和性能改善、发酵工艺的智能控制等方面提出了未来的发展方向和目标任务,强调了在未来的研究中,信息技术(IT)和生物技术(BT)交叉融合是能源细胞工厂构建的发展趋势,可为高效生物燃料细胞工厂的构建提供工具和资源,加速生物能源的产业化进程。 展开更多

关键词 合成生物学 生物燃料 微生物细胞工厂 代谢工程 信息技术 生物技术

下载PDF 职称材料

在耐热的马克斯克鲁维酵母中构建微生物细胞工厂 被引量：5

2

作者 王冬梅 洪泂 《生物学杂志》 CAS CSCD 北大核心 2020年第1期1-10,共10页

马克斯克鲁维酵母具有耐高温、高生长速率、可利用广泛的碳源等优点,作为微生物细胞工厂的宿主菌有很大优势。野生型的马克斯克鲁维酵母在生产菊糖酶、乙醇、苯乙醇及乙酸乙酯等产品上有了一些研究成果;为了进一步提高其作为微生物细胞... 马克斯克鲁维酵母具有耐高温、高生长速率、可利用广泛的碳源等优点,作为微生物细胞工厂的宿主菌有很大优势。野生型的马克斯克鲁维酵母在生产菊糖酶、乙醇、苯乙醇及乙酸乙酯等产品上有了一些研究成果;为了进一步提高其作为微生物细胞工厂的生产效率,也可对该酵母进行基因工程改造,其遗传操作系统包括宿主菌、外源基因的表达方法和基因敲除方法也逐渐建立和完善;在此基础上以马克斯克鲁维酵母为平台通过工程改造构建的微生物细胞工厂具有了一定的高效生产重组蛋白、乙醇、木糖醇、乳酸、果糖、虾青素等产品的能力。但是马克思克鲁维酵母在多种碳源的共利用、抑制物耐受、高浓度底物和产物的耐受等方面能力仍需进一步提高。 展开更多

关键词 马克斯克鲁维酵母 耐热 微生物细胞工厂

下载PDF 职称材料

代谢物生物传感器:微生物细胞工厂构建中的合成生物学工具 被引量：5

3

作者 周益康 吴亦楠 +3 位作者 王天民 郑翔 邢新会 张翀 《生物技术通报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第1期1-11,共11页

代谢物生物传感器作为重要的合成生物学工具,能够感应细胞内代谢物浓度的变化,转化为特定信号输出,在微生物细胞工厂的构建中显现出巨大的应用潜力。其主要组成部分通常包括生物识别元件和信号输出元件,前者来源于自然界中丰富的调控元... 代谢物生物传感器作为重要的合成生物学工具,能够感应细胞内代谢物浓度的变化,转化为特定信号输出,在微生物细胞工厂的构建中显现出巨大的应用潜力。其主要组成部分通常包括生物识别元件和信号输出元件,前者来源于自然界中丰富的调控元件,如转录因子、核糖开关等,有着不同的响应机理,后者可以为荧光信号、生长优势、特定代谢通路的开闭等,取决于应用所需。着重介绍了近年来代谢物生物传感器在微生物细胞工厂构建中的应用实例,主要包括目标化合物菌株的高通量筛选、选择、胞内代谢动态调控和非遗传异质性选择,同时也着重讨论了代谢物生物传感器的性能对于应用的影响和在实际应用中可能面临的机遇与挑战。 展开更多

关键词 代谢物生物传感器 响应机理 响应性能 微生物细胞工厂

下载PDF 职称材料

核糖核酸开关用于微生物细胞工厂的智能与精细调控 被引量：2

4

作者 赵雨佳 张根林 +1 位作者 周晓宏 李春 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第10期3811-3819,共9页

利用代谢工程与合成生物技术对细胞内复杂的代谢网络和调控网络进行重构和改造,以建立合成新化合物或提高目标产物产量的微生物细胞工厂是当今绿色化工技术发展的方向之一。微生物代谢途径的调控受环境和遗传的双重影响,细胞通过全局转... 利用代谢工程与合成生物技术对细胞内复杂的代谢网络和调控网络进行重构和改造,以建立合成新化合物或提高目标产物产量的微生物细胞工厂是当今绿色化工技术发展的方向之一。微生物代谢途径的调控受环境和遗传的双重影响,细胞通过全局转录因子、信使分子和反馈抑制等方式响应环境变化来维持细胞的内稳态;同时细胞还受自身遗传基因线路的调控,在转录、翻译以及翻译后修饰过程中调控特定基因的表达。核糖核酸开关是一类调控基因线路表达的RNA元件,通过与金属离子、糖类衍生物、氨基酸、核酸衍生物以及辅酶等特异性配体结合发生的构象变化,从而启动或阻断m RNA的转录、翻译、拼接等过程来调控基因的表达。核糖核酸开关作为天然的生物感受器和效应器通过人工设计可成为微生物细胞工厂智能化和精细化调控的分子工具,并在化工、医药、环保、食品等领域得到广泛应用。 展开更多

关键词 核糖核酸开关 微生物细胞工厂 精细调控 生物转化 优化 代谢工程 合成生物学

下载PDF 职称材料

微生物细胞工厂碳流调控进展 被引量：2

5

作者 高聪 郭亮 +2 位作者 胡贵鹏 陈修来 刘立明 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第12期6807-6817,共11页

随着代谢工程技术的进步,越来越多微生物细胞工厂可用于化学品发酵生产。微生物细胞生产化学品具有生产条件温和、环境友好等优势,是实现化学品绿色可持续生产的重要手段。为了提高微生物细胞工厂的产量、得率和生产强度,传统代谢工程... 随着代谢工程技术的进步,越来越多微生物细胞工厂可用于化学品发酵生产。微生物细胞生产化学品具有生产条件温和、环境友好等优势,是实现化学品绿色可持续生产的重要手段。为了提高微生物细胞工厂的产量、得率和生产强度,传统代谢工程手段主要采用基因过表达或基因敲除方式增大目标代谢路径碳代谢流。然而由于代谢流调控精度不足,易导致细胞生产能力下降。本文主要针对微生物细胞工厂碳流调控中存在的瓶颈问题,从代谢流改造靶点选择、细胞生长与产物合成碳流平衡、副产物路径与产物合成竞争、产物合成效率强化四个角度,系统综述微生物细胞工厂碳代谢流调控的最新进展。并从高精度、仿生学、智能化、多任务、快响应调控工具的设计出发,对未来微生物细胞工厂的发展趋势进行展望。 展开更多

关键词 微生物细胞工厂 系统代谢工程 合成生物学 代谢流 调控策略

下载PDF 职称材料

沼泽红假单胞菌作为微生物细胞工厂的应用 被引量：7

6

作者 李美洁 夏青青 +1 位作者 HARWOOD C S 杨建明 《生物加工过程》 CAS 2020年第1期27-34,共8页

沼泽红假单胞菌(Rhodopseudomonas palustris)是一种紫色非硫细菌,具有新陈代谢代谢方式多样、可利用多种碳源、天然产多种化合物等优点,作为微生物细胞工厂具有很大的研究潜力,目前主要应用于废水处理和水产养殖领域。本文中,笔者从三... 沼泽红假单胞菌(Rhodopseudomonas palustris)是一种紫色非硫细菌,具有新陈代谢代谢方式多样、可利用多种碳源、天然产多种化合物等优点,作为微生物细胞工厂具有很大的研究潜力,目前主要应用于废水处理和水产养殖领域。本文中,笔者从三个方面对沼泽红假单胞菌在微生物细胞工厂领域的研究应用进行总结,包括碳源的多样性、基因工程策略以及微生物细胞工厂的应用,如在产燃料燃气和萜烯化合物、微生物燃料电池、微生物电合成和光催化合成等领域。目前沼泽红假单胞菌作为微生物细胞工厂处于发展的初级阶段,笔者对其目前面临的难点进行了总结,并对其进一步的研究方向进行了展望。 展开更多

关键词 沼泽红假单胞菌 微生物细胞工厂 碳源 氢气 甲烷 萜烯化合物 产电微生物

下载PDF 职称材料

微生物细胞工厂的智能设计进展 被引量：5

7

作者 张震 曾雪城 +1 位作者 秦磊 李春 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第12期6093-6108,共16页

在细胞工厂构建中设计-构建-测试-学习(design-build-test-learn,DBTL)循环是开发微生物细胞工厂的基本研究思路,其中设计环节尤为重要,然而传统的微生物细胞工厂设计方法主要依靠经验、费时费力、准确率低,影响了微生物细胞工厂的开发... 在细胞工厂构建中设计-构建-测试-学习(design-build-test-learn,DBTL)循环是开发微生物细胞工厂的基本研究思路,其中设计环节尤为重要,然而传统的微生物细胞工厂设计方法主要依靠经验、费时费力、准确率低,影响了微生物细胞工厂的开发效率。当前,规模越发庞大的生物数据库和人工智能技术推动了微生物细胞工厂智能设计的快速发展,提升了在生物合成途径设计、调控元件设计和全局优化设计等方面的设计效率与应用。本文综述了微生物细胞工厂中途径预测、元件设计和途径与元件的组合三个环节中的智能设计工具,微生物细胞工厂智能设计的飞速发展将对生物制造领域产生变革性的影响。 展开更多

关键词 生物制造 微生物细胞工厂 智能设计 生物逆合成 调控元件设计

下载PDF 职称材料

胞内生物传感器提高微生物细胞工厂的精细调控 被引量：4

8

作者 孙怡 张腾 +1 位作者 吕波 李春 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第2期521-534,共14页

在当今倡导化合物绿色制造的背景下,利用微生物细胞工厂合成新化合物或提高化合物的产量是绿色化工技术发展的重要方向之一。但目标化合物的低产是微生物细胞工厂合成的常见问题。解决这个瓶颈的有效方法之一是在微生物细胞中设计生物... 在当今倡导化合物绿色制造的背景下,利用微生物细胞工厂合成新化合物或提高化合物的产量是绿色化工技术发展的重要方向之一。但目标化合物的低产是微生物细胞工厂合成的常见问题。解决这个瓶颈的有效方法之一是在微生物细胞中设计生物传感器来监测和调控化合物的生物合成。详细介绍了胞内生物传感器的种类和作用机制,重点阐释了生物传感器如何与微生物细胞工厂中产物合成途径设计相结合,从而提高细胞工厂的精细调控和目标产物的合成能力。最后还讨论了目前胞内生物传感器设计所面临的挑战和可行的解决方案。 展开更多

关键词 胞内生物传感器 微生物细胞工厂 精细调控 绿色生物制造 合成生物学

下载PDF 职称材料

微生物细胞工厂生产化学品的研究进展——以几种典型小分子和大分子化学品为例 被引量：1

9

作者 郑煜堃 孙青 +1 位作者 陈振 于慧敏 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第12期6109-6121,共13页

微生物细胞工厂的创制和优化改造是绿色生物制造的重要内容。基于构建高效微生物细胞工厂的主要使能技术及其新发展,以几种典型小分子和大分子化学品为例,综述了微生物细胞工厂生产化学品的研究进展。讨论了启动子工程、代谢流分析等经... 微生物细胞工厂的创制和优化改造是绿色生物制造的重要内容。基于构建高效微生物细胞工厂的主要使能技术及其新发展,以几种典型小分子和大分子化学品为例,综述了微生物细胞工厂生产化学品的研究进展。讨论了启动子工程、代谢流分析等经典的使能技术和CRISPR基因编辑、诱变耦合高通量筛选、基于人工智能的生物信息学等新技术对于微生物细胞工厂构筑的重要作用。分别以有机醇、有机酸、有机胺小分子和多糖、聚酯类生物大分子的微生物合成为例,分析了如何面向不同特点的产物分子,设计实施不同的基因改造策略,并概述了近年来代表性菌株的生产性能。进一步展望了未来微生物细胞工厂生产化学品的总体发展趋势和应用前景。 展开更多

关键词 微生物细胞工厂 使能技术 代谢工程 大宗化学品 大分子

下载PDF 职称材料

微生物细胞工厂合成五环三萜皂苷类化合物 被引量：4

10

作者 任师超 孙秋艳 +1 位作者 冯旭东 李春 《合成生物学》 CSCD 2022年第1期168-183,共16页

五环三萜皂苷类化合物具有丰富的药理、生理活性,广泛应用于医药、功能食品、保健品、化妆品等领域。目前五环三萜皂苷类化合物的主要获取方式是植物提取,随着合成生物学的发展,利用微生物细胞工厂合成植物天然产物逐渐成为研究热点,它... 五环三萜皂苷类化合物具有丰富的药理、生理活性,广泛应用于医药、功能食品、保健品、化妆品等领域。目前五环三萜皂苷类化合物的主要获取方式是植物提取,随着合成生物学的发展,利用微生物细胞工厂合成植物天然产物逐渐成为研究热点,它具有生产周期短、工艺简单、环境友好、条件温和等优势,是未来的发展方向。本文结合五环三萜皂苷类化合物的来源及其天然合成途径,综述了典型五环三萜皂苷类化合物的分类、功能活性、结构特点及目前利用微生物细胞工厂合成五环三萜皂苷类化合物的研究现状;分析了部分五环三萜皂苷类化合物合成途径当中的未解析的关键修饰位点及关键酶,并结合已报道的体内、体外研究,对部分未知途径当中催化母核形成苷元的P450酶以及对苷元进行糖基化修饰的糖基转移酶进行了合理预测;结合当前研究现状分析、总结、归纳了利用微生物细胞工厂合成五环三萜皂苷类化合物存在的主要瓶颈,讨论了现阶段工业化生产现状及利用生物合成进行工业化生产所面临的挑战,为高效合成五环三萜皂苷类天然产物的微生物细胞工厂构建提供了理论支持和新思路。 展开更多

关键词 合成生物学 五环三萜皂苷 微生物细胞工厂 糖基化修饰 合成途径

下载PDF 职称材料

微生物细胞工厂的设计构建:从诱变育种到全基因组定制化创制 被引量：8

11

作者 袁姚梦 邢新会 张翀 《合成生物学》 2020年第6期656-673,共18页

微生物细胞工厂(microbial cell factories,MCFs)被广泛用于生产丰富多样的化学品、食品、药品和能源,是绿色生物制造的核心环节。早期主要通过天然微生物的筛选和诱变育种的方式获得高产菌种,然而作为一种“以时间(人力)换水平”的非... 微生物细胞工厂(microbial cell factories,MCFs)被广泛用于生产丰富多样的化学品、食品、药品和能源,是绿色生物制造的核心环节。早期主要通过天然微生物的筛选和诱变育种的方式获得高产菌种,然而作为一种“以时间(人力)换水平”的非理性策略,其创制效率极低。随着分子生物学和基因工程研究方法的不断发展,对微生物系统认知和改造能力的进步促使代谢工程学科诞生。基于生物学知识的理性/半理性代谢工程设计和构建策略,目前已发展了从分子、途径到基因组层次不同的MCFs设计和工程化构建策略。本文结合实际案例对MCFs的设计及构建策略进行综述,首先回顾传统诱变育种和代谢工程指导的理性/半理性设计策略,探讨如何突破代谢工程经典框架的限制,实现全基因组水平定制化MCFs的快速构建,最后对这一新的构建范式的未来进行展望。 展开更多

关键词 生物制造 微生物细胞工厂 代谢工程 基因型-表型关联 数据驱动

下载PDF 职称材料

基因组工程在微生物细胞工厂构建中的应用进展 被引量：3

12

作者 何庆 王茜 +1 位作者 朱清华 方宏清 《生物产业技术》 2017年第1期31-36,共6页

微生物细胞工厂是以可再生资源为原料,通过微生物细胞转化制备人类所需的能源、药物、化工原料等等,或者利用微生物治理日益恶化的环境。应用基因组工程改造目标微生物可以进一步提升其应用潜力,更好地解决当今所面临的健康、能源和环... 微生物细胞工厂是以可再生资源为原料,通过微生物细胞转化制备人类所需的能源、药物、化工原料等等,或者利用微生物治理日益恶化的环境。应用基因组工程改造目标微生物可以进一步提升其应用潜力,更好地解决当今所面临的健康、能源和环保等问题。简述了目前主要的基因组改造技术及其在构建大肠杆菌、酵母、链霉菌、枯草芽孢杆菌和乳酸菌细胞工厂中的应用研究进展。 展开更多

关键词 基因组工程 微生物细胞工厂 合成生物学

下载PDF 职称材料

线粒体代谢物转运及其在微生物细胞工厂应用中的研究进展

13

作者 李昌凡 林铭鑫 +3 位作者 卢雪瑶 柳隐芳 顾洋 黄和 《食品与生物技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第7期32-43,共12页

线粒体是柠檬酸循环、乙醛酸循环和呼吸链反应发生的重要场所,是真核生物不可缺少的细胞器之一。线粒体与细胞质间的物质交换直接影响着细胞的分解和合成代谢,然而线粒体内膜具有高度选择性和不可透性,因此物质交换需要通过线粒体膜上... 线粒体是柠檬酸循环、乙醛酸循环和呼吸链反应发生的重要场所,是真核生物不可缺少的细胞器之一。线粒体与细胞质间的物质交换直接影响着细胞的分解和合成代谢,然而线粒体内膜具有高度选择性和不可透性,因此物质交换需要通过线粒体膜上的底物通道或者载体蛋白协助。作者归纳了在线粒体与细胞质和其他细胞器之间的代谢物交换中的线粒体载体蛋白和代谢物底物通道,包括碳代谢物线粒体载体蛋白、NAD(P)H和NAD(P)^(+)代谢物线粒体底物通道、辅因子载体蛋白、氨基酸载体蛋白和其他一些已鉴定的线粒体载体和底物通道,同时总结了目前线粒体膜载体蛋白工程在微生物代谢改造中的应用,阐明代谢物跨细胞器膜转运机制,将为线粒体载体蛋白工程在设计新的代谢途径、重塑细胞内代谢网络中铺平道路,加深对细胞内代谢的理解,有利于更好地设计微生物细胞工厂。 展开更多

关键词 线粒体载体 代谢物转运 酿酒酵母 微生物细胞工厂

下载PDF 职称材料

智能抗逆微生物细胞工厂与绿色生物制造 被引量：9

14

作者 许可 王靖楠 李春 《合成生物学》 2020年第4期427-439,共13页

绿色生物制造作为新的工业模式,在其发酵过程中,生物转化效率往往被环境变化或代谢失衡引起的一系列逆境胁迫所限制,导致细胞工厂生长缓慢、产量下降、生产能耗大幅升高等,严重制约着产业的发展。构建在多重胁迫因子条件下具有良好表现... 绿色生物制造作为新的工业模式,在其发酵过程中,生物转化效率往往被环境变化或代谢失衡引起的一系列逆境胁迫所限制,导致细胞工厂生长缓慢、产量下降、生产能耗大幅升高等,严重制约着产业的发展。构建在多重胁迫因子条件下具有良好表现的智能抗逆微生物细胞工厂,为绿色生物制造迎来了新的机遇。本文介绍了绿色生物制造过程中微生物细胞工厂面临的胁迫因子及其胁迫机理,综述了提高微生物细胞工厂耐受性的主要策略,包括非理性技术增强细胞自身防御系统及以工程化思维、借助合成生物学技术有针对性地设计并集成抗逆基因线路,重编程微生物细胞工厂提高其抗逆能力,最后对智能抗逆微生物细胞工厂在生物医药、大宗化学品、食品等绿色生物制造涉及领域的应用进行展望。期待本文为实现细胞工厂对环境胁迫的应答与智能调节提供新的研究思路。 展开更多

关键词 逆境胁迫 抗逆基因线路 智能响应 微生物细胞工厂 绿色生物制造

下载PDF 职称材料

微生物合成乳酸的细胞工厂构建研究进展

15

作者 王晓娜 田开仁 +3 位作者 吴昊 寇佳祥 乔建军 李艳妮 《食品与发酵工业》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期317-325,共9页

乳酸目前广泛应用于食品、医疗和化妆品行业,并因其作为可生物降解塑料聚乳酸的原料而备受关注。微生物发酵合成乳酸具有光学纯度高和底物成本低等优点,因此,研究人员利用合成生物学和代谢工程技术构建了新型微生物细胞工厂,以实现乳酸... 乳酸目前广泛应用于食品、医疗和化妆品行业,并因其作为可生物降解塑料聚乳酸的原料而备受关注。微生物发酵合成乳酸具有光学纯度高和底物成本低等优点,因此,研究人员利用合成生物学和代谢工程技术构建了新型微生物细胞工厂,以实现乳酸的高效合成。在此过程中,代谢通路的构建与优化、氧化还原平衡的调节、底物谱的拓宽以及细胞工厂鲁棒性的提高等方面是需要考虑的关键问题。文章详细介绍了微生物合成乳酸的细胞工厂构建研究进展,并对当前面临的挑战和未来的研究方向进行了探讨,旨在为工业微生物高效合成乳酸提供借鉴。 展开更多

关键词 乳酸 微生物细胞工厂 合成生物学 代谢工程 鲁棒性

下载PDF 职称材料

基因编码型生物传感器在微生物细胞工厂中的应用进展

16

作者 洪霞 田开仁 +1 位作者 乔建军 李艳妮 《中国生物工程杂志》 CAS CSCD 北大核心 2023年第9期62-76,共15页

合成生物学的迅猛发展推动了微生物细胞工厂中多种复杂化学品的生物合成,但仍存在产量低、生产效率不高等诸多问题。基因编码型生物传感器可以感知细胞内外代谢物浓度及外界环境的波动,产生可测量的信号输出或调控通路中的基因表达水平... 合成生物学的迅猛发展推动了微生物细胞工厂中多种复杂化学品的生物合成,但仍存在产量低、生产效率不高等诸多问题。基因编码型生物传感器可以感知细胞内外代谢物浓度及外界环境的波动,产生可测量的信号输出或调控通路中的基因表达水平,具有成本低、操作简单、可再生等优点。目前,基因编码型生物传感器已经成为合成生物学和代谢工程的重要组成部分,是微生物细胞工厂中代谢动态调控及理想表型进化/筛选的强大工具。概述了基因编码型生物传感器的组成及工作原理,重点介绍了基因编码型生物传感器在微生物代谢动态调控及高通量筛选中的最新研究进展,就基因编码型生物传感器设计与构建过程中面临的挑战进行探讨,并展望了其今后的发展方向。 展开更多

关键词 基因编码型生物传感器 合成生物学 微生物细胞工厂 动态调控 高通量筛选

原文传递

微生物细胞工厂中多基因表达的控制策略 被引量：3

17

作者 姜天翼 李理想 +1 位作者 马翠卿 许平 《生物工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第10期1419-1425,共7页

微生物代谢工程和合成生物学是当今微生物技术领域研究的热点,微生物的生长速度快、容易进行大规模培养;遗传背景清楚、遗传操作简便可靠等性质使其在与人类生活相关的多个领域中起到重要的作用。微生物细胞工厂是指人工设计的能够进行... 微生物代谢工程和合成生物学是当今微生物技术领域研究的热点,微生物的生长速度快、容易进行大规模培养;遗传背景清楚、遗传操作简便可靠等性质使其在与人类生活相关的多个领域中起到重要的作用。微生物细胞工厂是指人工设计的能够进行物质生产的微生物代谢体系。许多微生物细胞工厂的构建由于引入多个基因或整条代谢途径,而可能导致代谢失衡、部分代谢中间产物积累等问题,需要使用一定的调控策略加以控制。以下对涉及多个基因作用的微生物细胞工厂中所使用的调控策略,分为若干层次进行了总结和探讨,并对今后多基因控制策略的发展方向进行了预测与展望。 展开更多

关键词 微生物细胞工厂 代谢工程 多基因表达 基因表达调控

原文传递

微生物合成植物天然产物的细胞工厂设计与构建 被引量：4

18

作者 孙文涛 李春 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第3期1202-1214,共13页

植物天然产物结构多样,具有丰富的生理活性与功能。利用微生物细胞工厂生产来源稀缺、获取难度大的植物天然产物具有经济可行、环境友好等优势。本文系统介绍了萜烯、黄酮以及生物碱的生物合成途径及其关键酶,阐述了差异转录组学、同功... 植物天然产物结构多样,具有丰富的生理活性与功能。利用微生物细胞工厂生产来源稀缺、获取难度大的植物天然产物具有经济可行、环境友好等优势。本文系统介绍了萜烯、黄酮以及生物碱的生物合成途径及其关键酶,阐述了差异转录组学、同功酶挖掘等途径解析与重构的方法。指出关键酶改造、途径动态调控、代谢区室化与代谢网络再平衡是增大外源途径代谢通量、抑制副产物合成、降低产物毒性与菌株代谢负担、提高目标产物合成能力的有效策略。提出了解析合成植物天然产物关键酶在微生物中的催化特异性机制、开发外源途径的高效组装方法等进一步提高微生物细胞工厂生产效率的建议。 展开更多

关键词 植物天然产物 微生物细胞工厂 途经重构 合成生物学

下载PDF 职称材料

微生物细胞工厂合成甲基萘醌的研究进展

19

作者 孙盼星 李锋 +1 位作者 宗奕吾 宋浩 《科学通报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第34期4055-4067,共13页

甲基萘醌又称维生素K2,是人体必需的维生素之一,可以有效预防和治疗维生素K2缺乏性出血症、骨质疏松症、心血管疾病、慢性肾病等疾病,因此在食品和药品等领域有重要的应用价值.甲基萘醌的合成方法有两种:化学合成和生物合成.化学合成法... 甲基萘醌又称维生素K2,是人体必需的维生素之一,可以有效预防和治疗维生素K2缺乏性出血症、骨质疏松症、心血管疾病、慢性肾病等疾病,因此在食品和药品等领域有重要的应用价值.甲基萘醌的合成方法有两种:化学合成和生物合成.化学合成法的产率低下、分离过程复杂等缺点限制了其规模化应用,而生物合成则利用可以天然合成甲基萘醌的微生物来生产甲基萘醌,具有操作简单、产物易分离等优点.本文首先总结了甲基萘醌生物合成过程及代谢途径的概况,包括底物摄取途径、莽草酸途径、萜烯骨架途径和甲基萘醌途径的研究进展.其次,针对这些途径的代谢工程改造,总结了大肠杆菌和枯草芽孢杆菌两种细胞工厂应用了哪些代谢工程策略,并介绍了限制甲基萘醌合成的关键途径和已构建的微生物细胞工厂合成甲基萘醌的产量情况.最后,比较了两种细胞工厂的工业应用价值,并对未来提高细胞工厂的产物合成能力进行了展望. 展开更多

关键词 甲基萘醌 代谢途径 代谢策略 微生物细胞工厂

原文传递

耐受性工程调控微生物细胞工厂胁迫抗性 被引量：2

20

作者 张丽 高健 +1 位作者 刘长青 邓丽娜 《生物工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第4期1373-1389,共17页

微生物细胞工厂的生产效率是由菌株生长性能、产品合成能力和胁迫抗性共同决定的,其中增强微生物细胞工厂的胁迫抗性是关键。耐受性工程基于微生物细胞工厂抵御胁迫压力的应激反应机制,通过巩固壁膜屏障增强胁迫防御能力,加快应激反应... 微生物细胞工厂的生产效率是由菌株生长性能、产品合成能力和胁迫抗性共同决定的,其中增强微生物细胞工厂的胁迫抗性是关键。耐受性工程基于微生物细胞工厂抵御胁迫压力的应激反应机制,通过巩固壁膜屏障增强胁迫防御能力,加快应激反应提高损伤修复能力,创制耐受进化工具筛选鲁棒性增强的工业微生物。文中分析归纳了耐受性工程的调控策略,并展望了耐受性工程精深调控胁迫抗性的发展前景,对于微生物细胞工厂可持续生产天然产物和大宗化学品具有重要作用。 展开更多

关键词 耐受性工程 微生物细胞工厂 胁迫抗性 胁迫防御 损伤修复 进化工程

原文传递