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合成生物系统构建与绿色生物“智”造 被引量:3
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作者 秦磊 俞杰 +2 位作者 宁小钰 孙文涛 李春 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第9期3979-3994,共16页
微生物细胞工厂生产化学品是解决能源和环境问题的有效方式之一。越来越多的化合物可通过合成生物系统实现在微生物中的合成,但菌株的生产能力和鲁棒性仍需进一步提高。提高细胞工厂的智能化,实现生物“智”造过程,将是解决菌株发酵生... 微生物细胞工厂生产化学品是解决能源和环境问题的有效方式之一。越来越多的化合物可通过合成生物系统实现在微生物中的合成,但菌株的生产能力和鲁棒性仍需进一步提高。提高细胞工厂的智能化,实现生物“智”造过程,将是解决菌株发酵生产能力不足和鲁棒性差的重要途径。本文从蛋白质设计的智能化、生物传感器的智能化、代谢调控的智能化、菌株进化的智能化以及发酵过程智能化等五个层面对生物“智”造的研究现状进行介绍。生物“智”造的发展将为提高工业生物过程的生产水平和过程节能减排做出重要贡献。 展开更多
关键词 生物工程 分子生物学 合成生物学 智能化 生物制造 鲁棒性 生物传感器 基因线路
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扭脱甲基杆菌AM1生物加工过程研究进展
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作者 王山山 崔兰玉 +2 位作者 薛正莲 张翀 邢新会 《生物加工过程》 CAS 2017年第6期26-33,共8页
甲醇作为重要的一碳化工原料,可由甲烷、合成气和CO_2等转化制得。扭脱甲基杆菌AM1是以甲醇作为唯一碳源和能源来进行生物发酵的微生物。由于原料来源广泛,发酵过程染菌的风险低,且能够利用合成培养基降低生产成本,同时产物后处理简单,... 甲醇作为重要的一碳化工原料,可由甲烷、合成气和CO_2等转化制得。扭脱甲基杆菌AM1是以甲醇作为唯一碳源和能源来进行生物发酵的微生物。由于原料来源广泛,发酵过程染菌的风险低,且能够利用合成培养基降低生产成本,同时产物后处理简单,扭脱甲基杆菌AM1被广泛利用在生物化工领域。目前,扭脱甲基杆菌AM1以甲醇作为碳源,已经成功实现了工业化生产单细胞蛋白。随着分子生物学技术的发展,扭脱甲基杆菌AM1以甲醇为底物有望合成更多高附加值的产品。本文中,笔者对扭脱甲基杆菌AM1生物加工过程进行综述,希望对甲醇基生物工业有所启发。 展开更多
关键词 甲醇 生物化工 高附加值产品 扭脱甲基杆菌AM1
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微生物细胞工厂的智能设计进展 被引量:7
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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
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植物天然产物氧化与微生物制造 被引量:1
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作者 张昕哲 孙文涛 +1 位作者 吕波 李春 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第7期2790-2805,共16页
在植物天然产物合成过程中,氧化反应是其中的关键反应,氧化酶是催化氧化反应不可或缺的生物催化剂,也是利用微生物合成植物天然产物过程中不可或缺的关键酶。介绍了萜类、生物碱、黄酮等植物天然产物骨架的氧化修饰,按照辅基的差异对合... 在植物天然产物合成过程中,氧化反应是其中的关键反应,氧化酶是催化氧化反应不可或缺的生物催化剂,也是利用微生物合成植物天然产物过程中不可或缺的关键酶。介绍了萜类、生物碱、黄酮等植物天然产物骨架的氧化修饰,按照辅基的差异对合成植物天然产物过程中的氧化酶进行分类介绍,阐释了不同辅基参与氧化反应的机理。此外,还介绍了植物天然产物氧化过程在微生物合成过程中的难点,以及提高氧化酶催化效率的方法。最后,对未来合成生物学中氧化酶在微生物合成植物天然产物领域的前景进行了展望。 展开更多
关键词 植物天然产物 氧化修饰 氧化酶 酶工程
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大肠杆菌宿主遗传背景对色氨酸生物传感器响应特性的影响
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作者 王天民 张翀 邢新会 《生物加工过程》 CAS 2017年第6期80-86,共7页
生物传感器是一类重要的合成生物学功能元件,目前已经被广泛应用于代谢工程领域的突变文库筛选和进化工程研究中。生物传感器的正交性,即和宿主细胞中其他遗传元件尽可能小的相互作用,对于其在代谢工程领域的成功应用至关重要。然而,对... 生物传感器是一类重要的合成生物学功能元件,目前已经被广泛应用于代谢工程领域的突变文库筛选和进化工程研究中。生物传感器的正交性,即和宿主细胞中其他遗传元件尽可能小的相互作用,对于其在代谢工程领域的成功应用至关重要。然而,对于这一问题缺乏系统性的认识。在本文中,通过分析不同遗传背景的大肠杆菌宿主对于色氨酸生物传感器响应特性的影响,结果发现:trpR调控网络、Tna A裂解酶和色氨酸生物传感器的响应特性具有显著的相互作用。通过一系列的遗传学分析,我们给出了分子水平上介导这一相互作用过程的可能模型。本工作给出了宿主内遗传元件破坏生物传感器正交性的一个案例,对于指导生物传感器在代谢工程领域的应用具有重要意义。 展开更多
关键词 大肠杆菌 生物传感器 生物传感器正交性 色氨酸 代谢工程
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黄嘌呤氧化酶的研究进展及其发展前景 被引量:13
6
作者 王成华 邢新会 《广西科学》 CAS 2017年第1期15-24,共10页
本文综述了黄嘌呤氧化酶(XOD)的研究进展及其发展前景。首先总结了XOD的基因、蛋白结构、催化机制和生物合成机制,其次介绍了与XOD催化相关的嘌呤代谢途径及其生理病理作用和相关的疾病,再次综述了目前已有商品化XOD及其生产现状和存在... 本文综述了黄嘌呤氧化酶(XOD)的研究进展及其发展前景。首先总结了XOD的基因、蛋白结构、催化机制和生物合成机制,其次介绍了与XOD催化相关的嘌呤代谢途径及其生理病理作用和相关的疾病,再次综述了目前已有商品化XOD及其生产现状和存在的问题,然后概述了XOD的应用进展和发展前景,最后探讨了XOD基础和应用研究存在的问题并提出发展建议。 展开更多
关键词 黄嘌呤氧化酶 酶生物合成及其调控 辅助装配 代谢途径 低嘌呤食品 检测试剂盒 细胞工厂
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ARTP诱变钝顶螺旋藻突变体比较组学研究
7
作者 苏楠 吴亦楠 +6 位作者 陈韵亿 金丽华 张翀 Shimpei Aikawa Tomohisa Hasunuma Akihiko Kondo 邢新会 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第12期6298-6310,共13页
微藻作为地球上重要的生物资源,为水圈提供了大量的初级代谢产物,是合成生物学和生物制造研究和应用的重要底盘微生物。其中,钝顶螺旋藻(Spirulina platensis)具有多糖含量高、营养价值高、培养工艺成熟、应用范围广等特点,其诱变育种... 微藻作为地球上重要的生物资源,为水圈提供了大量的初级代谢产物,是合成生物学和生物制造研究和应用的重要底盘微生物。其中,钝顶螺旋藻(Spirulina platensis)具有多糖含量高、营养价值高、培养工艺成熟、应用范围广等特点,其诱变育种及比较组学研究可为微藻细胞工厂系统改造技术发展提供重要依据。本课题组前期通过常压室温等离子体(atmospheric and room temperature plasmas,ARTP)诱变方法获得了三株钝顶螺旋藻突变体。本研究在连续光照培养条件下,对三株突变体的重要生理特征进行了表征,发现突变株具有高絮凝表型,且重要化合物含量也与野生型具有一定的差异。进一步,本研究通过对其主要代谢产物的代谢组学分析和全基因组测序,对突变表型产生的机理进行了初步解析。 展开更多
关键词 钝顶螺旋藻 絮凝 ARTP诱变 代谢组学 基因组比较组学 生物能源 生物工程 生物技术
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合成甲基营养细胞工厂同化甲醇的研究进展及未来展望 被引量:4
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作者 张卉 袁姚梦 +2 位作者 张翀 杨松 邢新会 《合成生物学》 CSCD 2021年第2期222-233,共12页
甲醇具有来源广、易储存运输、原料价格竞争力强等优势,被视为极具潜力的生物制造非糖基碳源资源。常用的模式底盘微生物研究历史长、认知清楚、操作工具多,在工程化改造中具有显著优势。近年来,通过借鉴天然甲基营养型微生物的甲醇利... 甲醇具有来源广、易储存运输、原料价格竞争力强等优势,被视为极具潜力的生物制造非糖基碳源资源。常用的模式底盘微生物研究历史长、认知清楚、操作工具多,在工程化改造中具有显著优势。近年来,通过借鉴天然甲基营养型微生物的甲醇利用途径对模式底盘进行改造,获得具备高效利用甲醇能力的合成甲基营养细胞工厂的研究日益受到关注。本文系统综述合成甲基营养细胞工厂的甲醇氧化、同化基因及其调控元件,和以共用糖基碳源结合适应性进化策略为主的核酮糖单磷酸途径重构及甲醇同化途径设计构建的研究现状,进而结合合成甲基营养细胞工厂面临的挑战进行展望,提出基于全基因组靶向基因编辑技术结合实验室适应性进化策略构建更高效合成甲基营养细胞工厂的研究方向。 展开更多
关键词 甲醇 合成甲基营养细胞工厂 生物元件 核酮糖单磷酸途径 实验室适应性进化
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甘草黄酮合酶Ⅱ催化甘草素特异性合成7,4'-二羟基黄酮 被引量:2
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作者 孙甲琛 孙文涛 +2 位作者 孙慧 吕波 李春 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第7期3202-3211,共10页
利用同源序列比对和分子进化树分析从胀果甘草转录组数据库中挖掘并成功克隆到2个黄酮合酶基因:Gur.gene26505和Gur.gene26116。经表征Gur.gene26505为黄酮合酶Ⅱ,具有催化甘草素特异性合成7,4′-二羟基黄酮的特性,而Gur.gene26116为黄... 利用同源序列比对和分子进化树分析从胀果甘草转录组数据库中挖掘并成功克隆到2个黄酮合酶基因:Gur.gene26505和Gur.gene26116。经表征Gur.gene26505为黄酮合酶Ⅱ,具有催化甘草素特异性合成7,4′-二羟基黄酮的特性,而Gur.gene26116为黄烷酮2位羟化酶,可催化甘草素生成包括7,4′-二羟基黄酮在内的三种产物。进一步通过蛋白质结构预测、分子对接和分子动力学模拟探究了黄酮合酶Ⅱ(Gur.gene26505)催化合成7,4′-二羟基黄酮特异性的原因。由于Gur.gene26505活性口袋附近特有的刚性结构β片层使大位阻苯丙氨酸残基翻转至羟化中心下方,消除了羟化产物2-羟基甘草素进入脱水中心的阻力进而发生C_(2)-C_(3)位的脱水反应特异性生成7,4′-二羟基黄酮。最后通过基因过表达、反应条件优化和强化菌体生长建立了7,4′-二羟基黄酮特异性合成的最佳细胞催化工艺,使甘草素转化率达到了76.67%。 展开更多
关键词 甘草黄酮合酶Ⅱ 甘草素 7 4′-二羟基黄酮 特异性转化 生物催化
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肠道类器官:评价肉与肉制品中食源性致病菌感染的新工具
10
作者 王旭 刘奂辰 +4 位作者 王丽明 王惠鑫 王义翔 王怡 张岩 《肉类研究》 北大核心 2024年第1期75-81,共7页
肉及肉制品是人类膳食结构中必不可少的组成部分,因其含有丰富的营养成分,易被食源性致病菌污染,进而对人体健康造成极大的伤害。因此,预防和控制肉及肉制品中食源性致病菌感染对食品安全具有重要意义。为深入了解整个感染过程中食源性... 肉及肉制品是人类膳食结构中必不可少的组成部分,因其含有丰富的营养成分,易被食源性致病菌污染,进而对人体健康造成极大的伤害。因此,预防和控制肉及肉制品中食源性致病菌感染对食品安全具有重要意义。为深入了解整个感染过程中食源性致病菌和上皮细胞之间的关系,建立研究食源性致病菌的有效肠道评价模型是控制食源性危害的前提。基于此,本文对肉及肉制品中常见的食源性致病菌感染情况进行总结,并对目前食源性致病菌感染的体内外模型进行讨论。其中,肠道类器官作为评价食源性致病菌感染机制的新模型,在致病机制、细胞和组织趋向性方面具有较大应用潜力。因此,本文重点阐述肠道类器官模型在食源性致病菌感染机制方面的研究现状,并在现有肠道类器官模型特点和问题的基础上对肠道类器官的发展方向提出展望。 展开更多
关键词 肉及肉制品 食源性致病菌 评价模型 肠道类器官
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常压室温等离子体(ARTP)诱变及高通量筛选那西肽高产菌株 被引量:24
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作者 周扬 薛正莲 +2 位作者 夏俊 张翀 邢新会 《工业微生物》 CAS CSCD 2015年第2期7-12,共6页
采用新型常压室温等离子体(ARTP)诱变活跃链霉菌(Streptomyces actuosu),并应用抑菌圈和48孔板培养方法高通量筛选高产那西肽菌株。研究表明抑菌圈径的大小与48孔板效价之间以及48孔板效价与摇瓶效价之间均有较好的相关性,系数R分别达到... 采用新型常压室温等离子体(ARTP)诱变活跃链霉菌(Streptomyces actuosu),并应用抑菌圈和48孔板培养方法高通量筛选高产那西肽菌株。研究表明抑菌圈径的大小与48孔板效价之间以及48孔板效价与摇瓶效价之间均有较好的相关性,系数R分别达到0.534和0.896。通过多轮ARTP诱变及高通量筛选最终获得了3株相对效价提高50%以上的遗传性能稳定的突变株。ARTP诱变技术作为获得那西肽高产菌株的有效途径,与传统摇瓶发酵筛选相比,48孔板及抑菌圈法能显著提高那西肽高产菌株的筛选效率。 展开更多
关键词 那西肽 活跃链霉菌 常压室温等离子体(ARTP) 高通量筛选 抑菌圈法
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天然活性多肽的发掘策略和生产技术 被引量:12
12
作者 王彦珺 李姝承 +6 位作者 关长阁 何东 廖锡豪 王怡 陈海红 张翀 邢新会 《生物工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第6期2166-2180,共15页
活性多肽可以参与生命机体的多种生理活动,对促进人体健康发挥着重要的作用,如降血压、降血糖、降血脂和抗癌等,其创制技术也逐渐成为重要的研究和应用转化方向。本综述旨在总结天然活性多肽的发掘策略和生产技术的研究进展。目前,天然... 活性多肽可以参与生命机体的多种生理活动,对促进人体健康发挥着重要的作用,如降血压、降血糖、降血脂和抗癌等,其创制技术也逐渐成为重要的研究和应用转化方向。本综述旨在总结天然活性多肽的发掘策略和生产技术的研究进展。目前,天然活性多肽的发掘与生产技术主要包括自上而下和自下而上两种方法,其中自上而下方法在多肽发掘方面主要为直接提取鉴定法,在生产技术方面主要包括直接提取法、酶解法和微生物发酵法;自下而上方法在多肽发掘方面包括天然活性多肽改造和数据库发掘方法,在生产技术方面主要方法包括化学合成法、酶合成法、基因重组表达法和无细胞合成法。自上而下的天然多肽制备与功能验证方法存在步骤烦琐、耗费时间长、功能不确定性大、实验与生产成本高以及质量控制难度大等问题;而自下而上的活性多肽合成与功能验证方法适合多肽药物的开发,而难以用于功能食品。随着测序和质谱技术的发展,人们更容易从分子水平获取物种蛋白组信息。以此蛋白组信息为根据,将自上而下和自下而上两种方法结合,可以克服单独使用这两种方法存在的问题,从而为快速开发和生产天然活性多肽提供新的策略。 展开更多
关键词 天然活性多肽 发掘策略 生产技术 自上而下 自下而上
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口服肝素与小鼠肠道菌群的相互作用 被引量:1
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作者 周雪 王怡 +4 位作者 何东 曾文 张翀 薛正莲 邢新会 《生物工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第9期1736-1749,共14页
口服肝素药物的开发需要系统地理解口服肝素与肠道菌群之间的互作过程。通过荧光体视镜观察荧光素标记的肝素经小鼠口服后在体内的分布情况,利用高效液相色谱法检测肝素在模拟胃肠液中的稳定性和体外培养肠道菌群模拟肠道菌对肝素的降... 口服肝素药物的开发需要系统地理解口服肝素与肠道菌群之间的互作过程。通过荧光体视镜观察荧光素标记的肝素经小鼠口服后在体内的分布情况,利用高效液相色谱法检测肝素在模拟胃肠液中的稳定性和体外培养肠道菌群模拟肠道菌对肝素的降解作用,发现口服肝素主要分布在小鼠胃肠道内,在体外模拟胃肠液条件下肝素结构稳定,但能够被添加肝素的厌氧培养基培养后的肠道菌群降解。为了进一步揭示口服肝素对健康小鼠肠道菌群的影响,利用Illumina MiSeq高通量测序技术测定口服肝素后C57BL/6J小鼠粪便菌群的16S rRNA序列,与口服生理盐水的小鼠粪便菌群进行对比,发现口服肝素的小鼠粪便菌群的生物多样性降低;在门水平上,菌群结构差异不显著;而在属水平上,别样杆菌属Alistipes、副萨特氏菌属Parasutterella和艾克曼菌属Akkermansia相对丰度增高,而嗜胆菌属Bilophila、肠杆菌属Enterorhabdus、瘤胃梭菌属Ruminiclostridium、普雷沃氏菌科PrevotellaceaeUCG001、瘤胃梭菌属Ruminiclostridium-9、拟杆菌属Bacteroides、Lachnoclostridium、CandidatusSaccharimonas、Intestinimonas和Dubosiella的相对丰度减少,表明口服肝素能够影响小鼠肠道菌群结构。此外,实验发现口服肝素对小鼠无明显毒副作用,具有较高安全性。研究结果将为开发肝素口服递送策略提供新的思路,为口服肝素类药物的开发提供参考。 展开更多
关键词 肝素 口服 肠道菌群 降解 胃肠道
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