工业酶催化剂构建与反应过程强化新技术 被引量：1

1

作者 栾鹏仟 冯玉晓 +3 位作者 卢滇楠 蒋国强 刘铮 戈钧 《生物加工过程》 CAS 2023年第5期532-540,共9页

酶催化由于温和条件下的高选择性推动了化学工业可持续发展。然而,稳定性差和催化反应类型匮乏是天然酶在实际工业应用中面临的两大关键挑战。近年来,随着化工、生物、化学和材料等领域的深度融合,开发高稳定、高重复使用性的固定化酶... 酶催化由于温和条件下的高选择性推动了化学工业可持续发展。然而,稳定性差和催化反应类型匮乏是天然酶在实际工业应用中面临的两大关键挑战。近年来,随着化工、生物、化学和材料等领域的深度融合,开发高稳定、高重复使用性的固定化酶和构建拓展催化反应类型的酶金属复合催化剂,分别为解决酶催化实际工业应用中稳定性差和催化反应类型受限的问题提供了新的方案。本文主要综述近年来在构建固定化酶和酶金属复合催化剂领域取得的一些进展,重点介绍酶纳米凝胶、酶无机纳米晶体复合物和酶金属复合催化剂方面的研究进展,并探讨该领域在未来发展中所面临的问题与挑战。 展开更多

关键词 生物催化 固定化酶 酶金属复合催化剂 反应过程强化 工业酶催化剂

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微生物合成二元醇研究进展 被引量：1

2

作者 竺方欢 岑雪聪 陈振 《合成生物学》 CSCD 北大核心 2024年第6期1367-1385,共19页

二元醇是一类重要的大宗化学品,在高分子材料、化妆品、燃料、食品和制药行业有着广泛应用。开发可利用生物质及碳一原料等可再生原料生产二元醇的生物合成路线对于降低化石资源依赖、减少二氧化碳的排放具有重要意义,近年来受到了国内... 二元醇是一类重要的大宗化学品,在高分子材料、化妆品、燃料、食品和制药行业有着广泛应用。开发可利用生物质及碳一原料等可再生原料生产二元醇的生物合成路线对于降低化石资源依赖、减少二氧化碳的排放具有重要意义,近年来受到了国内外广泛关注。虽然通过生物法生产1,3-丙二醇、1,3-丁二醇和1,4-丁二醇已实现商业化,但大多数其他二元醇的高效生物合成仍面临挑战,主要原因包括缺乏有效的天然生物合成途径、基因工程菌的产率低等。本综述全面探讨了微生物合成二元醇的最新研究进展,特别是在开发新代谢途径和代谢工程策略方面,以实现C_(2)至C_(5)二元醇的高效生物合成。例如通过对非天然合成途径的设计和构建以实现系列非天然二元醇的生物合成,以及利用非传统的碳源(如木质纤维素等)通过特定的代谢途径和优化策略合成二元醇,为生物合成领域开辟新的道路。此外,本文还讨论了这些生物合成过程向工业应用转化的主要挑战和未来的发展前景,包括廉价和可持续原料的获取、大规模放大过程的复杂性、满足下游特定需求的后提取工艺开发等。 展开更多

关键词 二元醇 生物合成 代谢工程 可再生原料 工业应用

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酵母细胞催化合成18α-甘草酸

3

作者 邢登雪 张良 +4 位作者 李文强 梁建华 秦磊 张根林 李春 《化工学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第9期3266-3276,共11页

18α-甘草酸(18α-GL)是一种齐墩果烷型皂苷,比其差向异构体18β-GL极性小、亲脂性好,更强的抗毒抗炎作用和更高的肝脏靶向性使18α-GL成为保肝护肝领域的主要药物成分。但目前18α-GL的制备方法污染大、效率低,亟需开发一种绿色简单地... 18α-甘草酸(18α-GL)是一种齐墩果烷型皂苷,比其差向异构体18β-GL极性小、亲脂性好,更强的抗毒抗炎作用和更高的肝脏靶向性使18α-GL成为保肝护肝领域的主要药物成分。但目前18α-GL的制备方法污染大、效率低,亟需开发一种绿色简单地合成18α-GL的方法。利用酵母细胞异源表达糖基转移酶,通过全细胞催化方式鉴定出可催化18α-甘草次酸(18α-GA)特异性合成18α-单葡萄糖醛酸甘草次酸(18α-GAMG)的糖基转移酶cGuCSyGT和催化18α-GAMG特异性合成18α-GL的糖基转移酶GgUGT1。进一步运用蛋白质结构预测和分子动力学模拟探究cGuCSyGT对18α-GA的催化活性比18β-GA低的原因。最后采用优化底物添加浓度、底盘细胞、底物添加时间、反应时间、培养基成分补加和底物溶剂的策略构建了酵母催化合成18α-GAMG和18α-GL的最优工艺,使18α-GAMG和18α-GL的产量分别达到(36.38±1.87)mg/L和(39.32±0.75)mg/L。本研究实现了18α-GAMG和18α-GL的微生物催化合成,可为18α-GL的微生物全合成提供理论基础和技术支撑。 展开更多

关键词 甘草 18Α-甘草酸 18α-单葡萄糖醛酸甘草次酸 糖基转移酶 酵母细胞催化

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高能燃料前体α-红没药烯的生物制造过程优化

4

作者 马治东 张亚鹏 +5 位作者 高慧鹏 李文强 吕波 秦磊 张全 李春 《化工学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第12期4702-4711,F0004,共11页

α-红没药烯是一种主要存在于红没药、柠檬等植物精油中的倍半萜化合物,因具备多支链、环状结构,其烷化产物红没药烷可作为航空燃料替代品,受到了国内外的广泛关注。以酿酒酵母为底盘细胞来合成α-红没药烯是一种绿色、可持续的备选生... α-红没药烯是一种主要存在于红没药、柠檬等植物精油中的倍半萜化合物,因具备多支链、环状结构,其烷化产物红没药烷可作为航空燃料替代品,受到了国内外的广泛关注。以酿酒酵母为底盘细胞来合成α-红没药烯是一种绿色、可持续的备选生产方式。本研究在强化甲羟戊酸(mevalonate,MVA)合成途径的酿酒酵母中表达来自北美冷杉的α-红没药烯合酶AgBIS,利用葡萄糖诱导型启动子PHXT1对支路鲨烯合酶及脂肪酸合成途径进行动态下调,进一步系统增强MVA途径多个基因表达,并对辅因子供应与乙醇利用途径进行强化,使α-红没药烯在摇瓶中的产量达到510 mg/L。在3 L发酵罐中,通过乙醇补料发酵使α-红没药烯产量达到16.5 g/L,为目前报道的最高产量。本研究为微生物细胞工厂高效合成α-红没药烯提供了有效策略。 展开更多

关键词 α-红没药烯 酿酒酵母 代谢工程 微生物细胞工厂 合成生物学

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异源CYP450酶的表达优化促进工程酿酒酵母合成熊果酸

5

作者 那雪梅 王雨 +3 位作者 姜尧竹 贾男 王颖 李春 《化工学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第7期2624-2632,共9页

熊果酸(UA)是具有多种生理及药理活性的植物来源五环三萜类羧酸,尽管在酿酒酵母中已经实现了UA的从头合成,但仍存在产量低、副产物积累、营养供给冗余等问题,无法实现工业化生产。为了提高酿酒酵母合成熊果酸的能力,通过多种方法优化了U... 熊果酸(UA)是具有多种生理及药理活性的植物来源五环三萜类羧酸,尽管在酿酒酵母中已经实现了UA的从头合成,但仍存在产量低、副产物积累、营养供给冗余等问题,无法实现工业化生产。为了提高酿酒酵母合成熊果酸的能力,通过多种方法优化了UA合成途径中异源CYP450酶的表达。探究了位置效应对CYP450基因表达的影响,初步筛选到CYP450的基因组最佳整合位点(HO位点),通过单独增加CYP450的拷贝数或同时增加CYP450及CPR的拷贝数,确定了同时存在3个CYP450和CPR拷贝时CYP450酶具有最佳催化活性,进行培养基优化后UA摇瓶产量达到(266.54±6.50)mg/L,最终在5 L发酵罐进行放大培养UA产量达到(2825.58±36.26)mg/L。本研究可为在酿酒酵母中通过表达优化策略调控其他三萜类化合物的合成提供参考。 展开更多

关键词 位置效应 熊果酸 酿酒酵母 代谢 发酵 合成生物学

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UDP-糖基转移酶GmSGT2催化金盏花苷E的半乳糖基修饰

6

作者 孙秋艳 郭芳 +1 位作者 李春 冯旭东 《生物加工过程》 CAS 2024年第1期9-16,共8页

通过qPCR从大豆cDNA文库克隆得到UDP-糖基转移酶GmSGT2的基因,构建工程菌株E.coli BL21/pET28a-GmSGT2,通过His-tag标签法得到纯化的GmSGT2,探究GmSGT2底物特异性,考察pH、温度对GmSGT2的影响,测定其催化金盏花苷E的动力学常数,通过分... 通过qPCR从大豆cDNA文库克隆得到UDP-糖基转移酶GmSGT2的基因,构建工程菌株E.coli BL21/pET28a-GmSGT2,通过His-tag标签法得到纯化的GmSGT2,探究GmSGT2底物特异性,考察pH、温度对GmSGT2的影响,测定其催化金盏花苷E的动力学常数,通过分子对接阐明GmSGT2的底物识别机制。结果表明:GmSGT2可将1分子半乳糖转移到金盏花苷E糖上的C2位置,实现糖上加糖。除UDP-半乳糖外,GmSGT2还可识别UDP-葡萄糖、UDP-木糖和UDP-阿拉伯糖,相对酶活为24.67%~37.60%。GmSGT2催化金盏花苷E的最适温度为40℃,最适pH为7.5,催化效率k_(cat)/K_m为2.71 L/(mmol·s)。分子对接结果表明,His20是GmSGT2的催化氨基酸,Ser19、Ala146、Arg260、Tyr262、Ser291、Leu353、Trp370、Asn371、Thr372和Glu391参与识别底物。GmSGT2催化金盏花苷E半乳糖苷化的研究为酶法合成半乳糖苷衍生物提供指导意义。 展开更多

关键词 GmSGT2 UDP-糖基转移酶 糖基化 金盏花苷E UDP-半乳糖 分子对接

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转录因子在微生物细胞工厂构建中的应用

7

作者 史彩芳 李敬知 +2 位作者 孟栋 李春 王颖 《生物加工过程》 CAS 2024年第3期237-250,共14页

利用微生物作为底盘构建细胞工厂进行绿色可持续的生产已经成为当前备受关注的新型环保生产方式。随着合成生物学的发展,微生物细胞工厂的高效、“智能化”生产成为新的研究热点。微生物高效合成目的产物离不开代谢途径的调控与优化,而... 利用微生物作为底盘构建细胞工厂进行绿色可持续的生产已经成为当前备受关注的新型环保生产方式。随着合成生物学的发展,微生物细胞工厂的高效、“智能化”生产成为新的研究热点。微生物高效合成目的产物离不开代谢途径的调控与优化,而转录因子作为常见的调控元件,在构建微生物细胞工厂中发挥着重要的作用。同时,转录因子在生物传感器、高通量筛选及底盘细胞改造等方面有着广泛的应用。基于此,从转录因子的调控机制出发,本文综述了转录因子的挖掘、预测与鉴定方法,并对转录因子在微生物细胞工厂构建中的应用进行全面的总结与讨论,以期为相关的研究提供参考。 展开更多

关键词 转录因子 调控元件 转录调控 微生物细胞工厂 生物制造

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肝素黄杆菌硫酸软骨素酶AC的高效重组表达体系构建及其酶学性质研究 被引量：4

8

作者 吴敬君 李晔 +2 位作者 张翀 李梅 邢新会 《食品科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第9期127-134,共8页

为实现硫酸软骨素酶AC(chondroitinase AC,ChonAC)在大肠杆菌中高效表达,通过PCR方法从肝素黄杆菌(Pedobacter heparinus)中扩增得到ChonAC基因cslA,采用融合蛋白技术构建麦芽糖结合蛋白(maltose-bindingprotein,MBP)与ChonAC的融合表... 为实现硫酸软骨素酶AC(chondroitinase AC,ChonAC)在大肠杆菌中高效表达,通过PCR方法从肝素黄杆菌(Pedobacter heparinus)中扩增得到ChonAC基因cslA,采用融合蛋白技术构建麦芽糖结合蛋白(maltose-bindingprotein,MBP)与ChonAC的融合表达载体(MBP-ChonAC),并在低温(15℃)条件下实现MBP-ChonAC的可溶活性表达,通过MBPTrap HP可实现一步纯化,使纯度可达95%以上,酶比活力可达94.1IU/mg融合蛋白(即相当于143.8IU/mgChonAC蛋白当量)。对MBP-ChonAC的酶学研究发现,其最佳催化pH值为7.5～8.0,最佳Ca2+浓度为20mmol/L,最适NaCl浓度为50mmol/L,最佳作用温度为20～35℃。MBP-ChonAC具有较好的热稳定性,在30℃时其半衰期可达8.3h。同时对其以硫酸软骨素A为底物的动力学常数测定发现,MBP-ChonAC相比ChonAC其Km稍有增大而催化常数kcat稍有降低,但是差别不大,表明MBP的融合没有对ChonAC的催化能力造成影响。通过宿主优化、诱导浓度优化及培养基优化进一步提高了MBP-ChonAC的表达量,其摇瓶培养酶活力就可达10800.5IU/L。 展开更多

关键词 亲和纯化 硫酸软骨素酶AC 酶学性质 表达量优化 麦芽糖结合蛋白 重组表达

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MBP融合肝素酶Ⅲ大肠杆菌高效表达体系构建 被引量：4

9

作者 苏楠 吴敬君 +3 位作者 李晔 张翀 李梅 邢新会 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第7期2829-2842,共14页

肝素酶Ⅲ(heparinase III,HepC)是一种重要的多糖裂解酶,在抗癌药物开发、低分子量肝素生产以及肝素类药物的质量控制等方面具有重要的作用。目前制约其工业应用前景的主要技术瓶颈是生产成本高,异源重组表达效果差,缺乏高效的表达方法... 肝素酶Ⅲ(heparinase III,HepC)是一种重要的多糖裂解酶,在抗癌药物开发、低分子量肝素生产以及肝素类药物的质量控制等方面具有重要的作用。目前制约其工业应用前景的主要技术瓶颈是生产成本高,异源重组表达效果差,缺乏高效的表达方法。本研究借鉴前期经验,通过HepC基因的密码子优化,并与麦芽糖结合蛋白(maltose-binding protein,MBP)融合,构建了MBP-coHepC(基因密码子优化后的蛋白为coHepC)的大肠杆菌表达体系,结合培养条件优化大幅度提高了HepC的可溶表达比例,其摇瓶发酵总酶活值达到7603.46 IU·L?1;同时,本研究从转录和翻译水平揭示了HepC表达效果提高的可能原因。这些研究为肝素酶III的应用发展提供了基础。 展开更多

关键词 麦芽糖结合蛋白 肝素酶Ⅲ 融合蛋白 序列优化 大肠杆菌

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酵母细胞工厂的全局调控策略

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作者 马冬石 秦磊 李春 《生物加工过程》 2025年第1期1-9,共9页

酵母细胞工厂生产化合物具有高效、绿色可持续的优势。然而酵母自身的代谢流不平衡导致化合物的产量难以达到工业化需求,需要对酵母细胞工厂进行调控和改造。但是,少量靶点的改造往往难以进一步提升产量,因此需要运用全局调控手段对细... 酵母细胞工厂生产化合物具有高效、绿色可持续的优势。然而酵母自身的代谢流不平衡导致化合物的产量难以达到工业化需求,需要对酵母细胞工厂进行调控和改造。但是,少量靶点的改造往往难以进一步提升产量,因此需要运用全局调控手段对细胞代谢网络进行整体调节。本文综述了利用遗传工具和环境变量来调节细胞全局代谢的研究策略。CRISPR、全局转录因子及辅因子等全局调控手段与多组学技术的结合为酵母细胞工厂中产物合成的调控提供了最主要的解决策略。此外,利用高温、低温或酸等环境变量对酵母细胞工厂进行全局调控是一种更加便捷的全局调控方式,为细胞工厂生产的优化提供了新的思路。综上所述,各种全局调控策略可提升酵母细胞工厂的生产效率,为细胞工厂的开发和绿色生物制造提供了重要途径。 展开更多

关键词 酵母细胞工厂 全局调控 CRISPR 辅因子 温度胁迫 酸胁迫

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百菌清污染土壤生物修复研究进展 被引量：4

11

作者 唐丽伟 卢滇楠 刘永民 《化工环保》 CAS CSCD 北大核心 2016年第2期131-136,共6页

针对百菌清具有在土壤中药效稳定、不易分解、代谢周期长、长期大量施加导致土壤严重污染等特点和问题,简要介绍了百菌清的毒性作用机制。总结了降解土壤中百菌清的物理法、化学法和生物法的原理及优缺点。重点阐述了生物修复百菌清污... 针对百菌清具有在土壤中药效稳定、不易分解、代谢周期长、长期大量施加导致土壤严重污染等特点和问题,简要介绍了百菌清的毒性作用机制。总结了降解土壤中百菌清的物理法、化学法和生物法的原理及优缺点。重点阐述了生物修复百菌清污染土壤的主要降解菌株及其效果、降解途径以及降解产物及其毒性,分析了土壤性质、微生物种类、温度、土壤含水率等因素对百菌清降解效果的影响。指出今后的研究重点应为降解中间产物的毒性分析及其进一步的降解与转化问题,而复合菌制剂或多酶复合体系可实现百菌清的彻底降解和无害化。 展开更多

关键词 百菌清 污染土壤 生物修复 降解菌株 降解途径 降解产物

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有机相温敏性脂肪酶催化剂的结构和催化特性 被引量：2

12

作者 雍有 朱晶莹 +2 位作者 卢滇楠 戈钧 刘铮 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第7期2534-2539,共6页

采用不同链长PEO嵌段的Pluronic分子P123、P105、F127及F108，将其端羟基氧化为醛基，使其与脂肪酶CALB的氨基反应形成纳米结合物。TEM分析结果显示CALB-Pluronic结合物在甲苯中呈现直径为20～40 nm的纳米颗粒。所形成的CALB-Pluronic... 采用不同链长PEO嵌段的Pluronic分子P123、P105、F127及F108，将其端羟基氧化为醛基，使其与脂肪酶CALB的氨基反应形成纳米结合物。TEM分析结果显示CALB-Pluronic结合物在甲苯中呈现直径为20～40 nm的纳米颗粒。所形成的CALB-Pluronic结合物在4-甲基-2-戊酮中呈现温度响应性，降低温度可使酶催化剂沉淀出来，结合物中的Pluronic高分子PEO嵌段越长，其最低临界共溶温度（LCST）越高。采用甲苯为溶剂、正丁醇及正己酸为底物，37℃下的催化实验结果显示 CALB-Pluronic 纳米结合物比天然 CALB 的表观活性提高4～6倍，而反应结束后可通过降温回收酶催化剂，显示出脂肪酶-Pluronic纳米结合物在有机相酶催化中的良好应用前景。 展开更多

关键词 生物催化 酶 纳米粒子 有机相酶催化 嵌段聚醚 温敏性高分子 酶-高分子结合物

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微生物细胞工厂合成五环三萜皂苷类化合物 被引量：8

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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

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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

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点击化学作为分子连接工具:机遇与挑战

15

作者 汪琛 杨俊祝 卢元 《Chinese Journal of Catalysis》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第6期8-15,共8页

2022年诺贝尔化学奖授予点击化学以及生物正交化学领域的三位科学家,显示了点击化学在当代合成领域的重要地位.点击化学本质是一类连接反应,旨在通过将不同单元分子高效地拼接在一起,最终得到具有特定结构与功能的分子.在传统有机化学中... 2022年诺贝尔化学奖授予点击化学以及生物正交化学领域的三位科学家,显示了点击化学在当代合成领域的重要地位.点击化学本质是一类连接反应,旨在通过将不同单元分子高效地拼接在一起,最终得到具有特定结构与功能的分子.在传统有机化学中,碳碳键的合成通常具有较大难度,因为它们涉及较低的化学驱动力和较多的副反应.点击化学强调开发基于碳杂原子键的新型组合化学反应,并通过这些反应简单有效地获得多样性分子.点击化学的发展将科学家们从复杂、专业性强的有机合成中解放出来,使他们可以专注于分子功能的开发,一定程度拓宽了合成化学的应用范围.基于点击化学的优越性能,其在聚合物合成以及生物医学等领域表现出了非常广泛的应用前景.本文简要概述了几种涉及不同底物和催化剂类型的典型点击反应,并尝试解释这一领域背后的发展逻辑.此外,阐述了点击化学在现代科学,尤其是聚合物合成和生命科学等领域的应用,及其目前存在的局限性和未来可能的发展方向.点击反应的主要特征包括产率高、选择性好、副产物无害且易分离、反应条件简单、原料易得、符合原子经济性和应用范围广等.典型的点击化学包括亲核开环反应、环加成反应、保护基反应、碳碳多键加成反应和施陶丁格反应等,这些反应大多在点击化学概念提出之前就已被开发.通过改变反应条件,选择合适的底物和催化剂,这些反应可以更加满足点击标准.而随着点击化学在生命科学领域的应用,不依赖于催化剂的反应逐渐受到重视,因为他们更有希望在生物体内保持点击活性.环应力可以在无催化剂存在下有效改善反应动力学,针对底物分子应力的研究成为了点击化学领域的重点.此外,近年来光催化点击反应和解离反应也受到广泛关注,这些“智能”点击反应可以提供有效的时空控制、可逆的连接-释放过程,代表了点击化学新的突破.在应用方面,点击化学可以提供高原子经济性的分子合成方法,因而被广泛用于聚合物的合成,它也为聚合物的功能修饰提供了简便方法.然而在生命科学领域,无催化剂反应显然更有利于生理环境下的分子合成,这也体现了点击化学背后受应用驱动的发展逻辑.当然,不同应用场景也为点击反应提出了新要求.本文强调了生物相容性、可扩展性以及智能化会是点击化学未来发展面临的主要挑战,需要深入研究点击化学在复杂应用场景中的反应机制,引入计算机技术帮助提高可扩展性,以及开发光、磁等物理因素控制的反应类型.相信通过新理论、新技术的引入,点击化学领域将会取得更大的突破. 展开更多

关键词 点击化学 生物正交化学 组合化学 高分子材料 生物医学

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UDP-糖生物合成的研究进展

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作者 陈归航 李春 冯旭东 《生物学杂志》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期95-100,共6页

尿苷二磷酸(UDP)-糖是糖基化修饰利用的一类重要糖供体,从合酶途径、磷酸化酶途径和激酶途径总结UDP-糖的体内合成过程,由于关键酶的缺乏,只有UDP-葡萄糖(UDP-Glc)能从以上3种途径快速合成。通过特定功能酶能够实现UDP-糖之间快速转化,... 尿苷二磷酸(UDP)-糖是糖基化修饰利用的一类重要糖供体,从合酶途径、磷酸化酶途径和激酶途径总结UDP-糖的体内合成过程,由于关键酶的缺乏,只有UDP-葡萄糖(UDP-Glc)能从以上3种途径快速合成。通过特定功能酶能够实现UDP-糖之间快速转化,这种转化以UDP-葡萄糖为起始物,以UDP-葡萄糖醛酸(UDP-GlcA)为中间体,在此基础上,概述特定功能酶催化UDP-糖合成的最新进展,探讨脱氢酶、脱羧酶、异构酶和还原酶在UDP-糖转化中的重要作用。最后,剖析UDP-糖合成的现存问题,展望UDP-糖合成的未来研究方向,旨在为更快地挖掘UDP-糖基供体的作用潜能和实现更加高效低成本的糖基化修饰提供新思路。 展开更多

关键词 UDP-糖 生物合成 脱氢酶 脱羧酶 异构酶 还原酶

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生物催化天然产物的糖基改构与进展

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作者 杨谦 邢登雪 +1 位作者 秦磊 李春 《生命的化学》 CAS 2024年第7期1216-1227,共12页

糖基改构是一种十分重要且独特的天然产物结构修饰方式,能有效改善天然产物的水溶性、稳定性及药理活性,在自然界中由相关的糖基转移酶(glycosyltransferases,GTs)催化完成。植物天然产物的糖基改构主要通过尿苷二磷酸糖基转移酶(uridin... 糖基改构是一种十分重要且独特的天然产物结构修饰方式,能有效改善天然产物的水溶性、稳定性及药理活性,在自然界中由相关的糖基转移酶(glycosyltransferases,GTs)催化完成。植物天然产物的糖基改构主要通过尿苷二磷酸糖基转移酶(uridine diphosphate glycosyltransferases,UGTs)实现,然而大多数UGTs的催化活性、稳定性、底物特异性、区域选择性较低,难以满足工业催化要求。本文综述了发生糖基化天然产物的种类及其相关糖基转移酶的分类、挖掘、表征、改造,为开展提高UGTs催化效率的研究提供参考。 展开更多

关键词 UDP-糖基转移酶 天然产物 糖基化修饰 生物催化

原文传递

微生物细胞合成植物天然产物的耐受工程研究

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作者 王欣欣 王颖 李春 《中国生物工程杂志》 CAS CSCD 北大核心 2024年第11期87-98,共12页

天然产物是一类极具价值的化合物,种类繁多,功能各异,广泛应用于医药、食品及化工等多个领域。随着合成生物学的发展,微生物细胞在合成植物天然产物方面展现出巨大潜力,为药物研发、食品科学及化妆品工业提供了新的生产途径。然而,当前... 天然产物是一类极具价值的化合物,种类繁多,功能各异,广泛应用于医药、食品及化工等多个领域。随着合成生物学的发展,微生物细胞在合成植物天然产物方面展现出巨大潜力,为药物研发、食品科学及化妆品工业提供了新的生产途径。然而,当前仍面临诸多挑战,植物天然产物多具杀菌、消炎等功效,其在微生物细胞中的过量生产会对细胞产生毒性作用,同时其合成过程中有毒中间体的积累也会加剧细胞毒性。因此,提高微生物对植物天然产物的耐受性尤为重要。近年来,随着对微生物细胞工厂的不断优化,植物天然产物的产量逐步提高,对微生物细胞耐受性的研究也逐渐增多。然而,对于这一领域的系统总结相对较少。因此,对微生物细胞合成植物天然产物耐受方面的研究进行全面综述,重点阐述提升微生物细胞耐受性的策略、当前存在的主要挑战,并对该领域的发展前景进行展望。 展开更多

关键词 耐受工程 外排泵 适应性进化 代谢调控 植物天然产物 微生物细胞

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临床肝素类药物酶解分析二糖组成 被引量：3

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作者 韩章润 邢新会 +2 位作者 于广利 曾洋洋 张丽娟 《分析化学》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2015年第7期964-970,共7页

肝素是一类结构复杂的高分子糖类,以N-硫酸、6-O硫酸氨基葡萄糖和2-O硫酸艾杜糖醛酸为主要成分组成二糖。常见的肝素注射液是以未分级肝素为原料纯化灭菌制备而来,在临床上使用更为广泛的是将肝素降解得到的低分子片段,低分子肝素保留... 肝素是一类结构复杂的高分子糖类,以N-硫酸、6-O硫酸氨基葡萄糖和2-O硫酸艾杜糖醛酸为主要成分组成二糖。常见的肝素注射液是以未分级肝素为原料纯化灭菌制备而来,在临床上使用更为广泛的是将肝素降解得到的低分子片段,低分子肝素保留了肝素糖链基本结构,但是不同制备工艺导致其具有不同的还原及非还原端。本研究以肝素类药物为研究对象,使用肝素裂解酶Ⅰ,Ⅱ及Ⅲ将肝素注射液、低分子肝素注射液(达肝素、那屈肝素、依诺肝素)、化学合成的类肝素(磺达肝素)进行酶催化降解产生二糖,结合强阴离子交换色谱(Strong anion exchange high performance liquid chromatography,SAX-HPLC)以及紫外检测器在线分析,使用市售肝素二糖标准品确定各种二糖结构。此外,使用反向离子对色谱和电喷雾质谱联用分析磺达肝素中的甲基二糖以及达肝素和那屈肝素中的脱氨二糖结构,为肝素以及类肝素药物的质量控制提供更为精确的结构信息。 展开更多

关键词 肝素 低分子肝素 肝素裂解酶 二糖分析 质谱

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紫色杆菌素及脱氧紫色杆菌素的基因毒性评价 被引量：2

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作者 孙勇 张金兰 +5 位作者 刘鸿儒 李刚 张翀 邢新会 陈宁 王守伟 《食品科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第9期208-213,共6页

目的:考察紫色杆菌素、脱氧紫色杆菌素以及二者混合物的基因毒性,为其更广泛的活性研究和应用奠定基础。方法:利用SOS/umu检测试剂盒定量分析紫色杆菌素、脱氧紫色杆菌素、二者混合物以及各自的S9代谢产物是否刺激鼠伤寒沙门菌Salmonell... 目的:考察紫色杆菌素、脱氧紫色杆菌素以及二者混合物的基因毒性,为其更广泛的活性研究和应用奠定基础。方法:利用SOS/umu检测试剂盒定量分析紫色杆菌素、脱氧紫色杆菌素、二者混合物以及各自的S9代谢产物是否刺激鼠伤寒沙门菌Salmonella typhimurium NM2009细胞产生了SOS修复,以及与阳性药物2-氨基芴(2-aminofluorene,AF-2)和2-氨基蒽(2-aminoanthracene,2-AA)进行对比所产生毒性作用的强弱。结果:32.6 μg/m L的脱氧紫色杆菌素、经S9代谢后的34.2 μg/m L的紫色杆菌素和33.4 μg/m L的混合物对S.typhimurium NM2009细胞产生了基因毒性,但与阳性对照物相比属于低毒性物质,且相同剂量的紫色杆菌素和脱氧紫色杆菌素以及二者混合物的基因毒性基本相同,二者混合后未产生协同效应。结论:紫色杆菌素和脱氧紫色杆菌素属于低基因毒性物质。 展开更多

关键词 紫色杆菌素 脱氧紫色杆菌素 基因毒性 SOS/umu检测系统

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