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2 篇 华东生物医药研究...
2 篇 中国科学院成都文...
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Production of adipic acid by the native-occurring pathway in Thermobifida fusca B6

Production of adipic acid by the native-occurring pathway in...

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中国生物工程学会第六次全国会员代表大会暨第九届学术年会

作者：邓禹毛银江南大学粮食发酵工艺与技术国家工程实验室 The Key Laboratory of Industrial Biotechnology Ministry of EducationJiangnan University National Engineering Laboratory for Cereal Fermentation Technology (NELCF) Jiangnan University

Aims:To identify the native-occurring adipate pathway in a previously engineered Thermobifida fusca B6 strain and optimize the adipic acid production of this strain on glucose and *** and Results:The native-occurring adipate pathway in *** B6 was identified to be the reverse adipate degradation pathway,including 5 steps:β-ketothiolase（Tfu875）,3-hydroxyacyl-CoA dehydrogenase（Tfu399）,3-hydroxyadipyl-CoA dehydrogenase（Tfu067）,5-Carboxy-2-pentenoyl-CoA reductase（Tfu647） and succinyl-CoA synthetase（Tfu576,Tfu577）.The cell lysates of *** wild-type strain with the addition of the Tfu647 protein produced trace adipic acid,while no adipic acid was produced in the absence of this *** above results prove that the low expression of Tfu647 in the WT strain was the reason why it didn't produce any adipic *** then demonstrated that in *** B6,the maximal titer of adipic acid on 50 g/L glucose was 2.23 g/L with 0.045 g/g-glucose yield and 0.22 g/L adipic acid was produced from 19.38 g/L milled ***:The reverse adipate degradation pathway was found to be responsible for the adipate synthesis in *** B6 and Tfu647 was the regulatory node on this *** and Impact of Study:*** B6 was the first reported microorganism using its native-occurring pathway to accumulate adipic *** had the highest reported yield and titer of adipic acid so far.

关键词： adipic acid T.fusca B6 reverse adipate degradation pathway 5-Carboxy-2-pentenoyl-CoA reductase corncob

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An integrated web platform to facilitate genome-scale metabolic network analysis

An integrated web platform to facilitate genome-scale metabo...

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中国生物工程学会第六次全国会员代表大会暨第九届学术年会

作者：黄腾袁倩倩马红武中国科学院天津工业生物技术研究所天津大学

Background:Hundreds of genome scale metabolic networks have been reconstructed based on genome annotation ***-level analysis of these networks has helped researchers understand the physiological functional organization of cellular *** balance analysis is one of the most widely used methods for metabolic network *** this work,we proposed a web based platform for functional analysis of metabolic networks using flux balance analysis and derived ***:In this study,a web based integrative platform is *** server is hosted on an Apache server using a Linux operating *** website framework is realized by *** analysis of metabolic networks using flux balance analysis and derived methods are implemented by programs written in *** dynamic web pages are implemented by HTML,CSS and *** and Conclusions:This platform is designed to provide integrative analysis for metabolic *** can review and modify the genome-scale network models by the web *** flux balance analysis and derived methods could help researchers simulate cellular metabolism.(1) Flux balance analysis helps researchers determine the steady-state reaction flux distribution in a metabolic network by maximizing an objective function.(2) Flux variability analysis can be used to calculate the full range of numerical values for each reaction flux in a network under a given simulation condition.(3) This platform can also help users to determine the flux distribution in a metabolic network for every biomass precursor.(4) The metabolic model can be used to predict single-gene(or reaction) or multiple-genes(or reactions) deletion phenotypes.(5) In particular,robustness analysis and phenotypic phase plane analysis allow the computation of how an objective of interest changes as the flux through specific reactions of interest *** platform provides user-friendly interface to facilitate genome-scale metaboli

关键词： bioinformatics tools systems biology pathway analysis metabolic network web server

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利用间歇浸没式生物反应器进行铁皮石斛中苗快繁研究

利用间歇浸没式生物反应器进行铁皮石斛中苗快繁研究

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中国生物工程学会第六次全国会员代表大会暨第九届学术年会

作者：张保钱张本厚胡燕花贾明良陈集双南京工业大学大丰海洋产业研究院九江学院南京工业大学

植物组织培养成熟于1958年,至今已经有57年的历史。植物组织培养是利用植物离体的器官组织、细胞或原生质体,在无菌、适宜的培养基以及人工控制环境的条件下,诱导出愈伤组织、芽、根等,最后形成完整植株的技术。用于植物组织培养的方式... 详细信息

植物组织培养成熟于1958年,至今已经有57年的历史。植物组织培养是利用植物离体的器官组织、细胞或原生质体,在无菌、适宜的培养基以及人工控制环境的条件下,诱导出愈伤组织、芽、根等,最后形成完整植株的技术。用于植物组织培养的方式主要有固体/半固体培养、液体培养、生物反应器培养。植物生物反应器种类繁多,根据培养的目的不同可归纳为三类:一是获得细胞悬浮液,如充气混匀式反应器;二是获得组培生根苗,如喷雾式反应器;三是组培苗大量的分化增生,如间歇浸没反应器。本文是利用利用间歇浸没式反应器培养铁皮石斛,获得优质种苗。然而目前铁皮石斛种苗主要采用植物组织培养的方法获得,而传统的固体培养方式成本高效率低,无法满足市场需求,利用间歇浸没式生物反应器可以减少人工投入,降低生产成本,本文为铁皮石斛种苗的生产提供了一种新的方法。材料:(1)采自浙江温州的铁皮石斛种子无菌播种后诱导并增殖原球茎,以此作为实验材料。原球茎启动培养基和增殖培养基均为1/2MS+土豆80g/L+爱多收0.3ml/L+NAA0.15mg/L+蔗糖30g/L+琼脂5.5 g/L PH 6.0,原球茎每30d进行1次继代培养。培养条件为温度(25±1)℃,相对湿度60%,光照强度1600lx,每天日光灯光照14 h。(2)所使用的间歇浸没式生物反应器为自主研发,罐体体积为6L,已进入市场,产品编号为BFJXJM-1。方法:采用自主研发的间歇浸没式生物反应器培养铁皮石斛种苗,同时以固体培养作对照,比较了两种培养方式的增值率及成苗后植株高度、茎粗、根系情况、移栽成活率等参数,采用统计学的方法进行数据采集与分析。研究结果如下:1、反应器培养中组培苗充满了整个反应器,组培苗大小较均一,叶片深绿,长势较好。固体培养中组培苗并没有充斥整个组培瓶,组培苗根系较发达,大小不一。两种培养模式的组培苗明显的区别是:固体培养的组培苗根多而长,反应器培养的比较适中,并且反应器培养的组培苗高度较高,叶片肥厚,更健康。2、反应器培养的铁皮石斛组培苗株高高于固体培养,根长短于固体培养,而在组培苗粗细方面两种培养方式并无差异。3、在生物量(g)方面,反应器培养模式下获得的每个容器生物量(1381.96 g)是固体培养(202.17 g)的6.84倍;在种苗数上,反应器培养模式是固体培养的6.55倍。综合生物量和种苗数,固体培养组培苗单株的鲜重略大于反应器。就增殖系数来看,反应器培养的增殖系数远远大于固体培养,差异显著。4、两种铁皮石斛组培苗移栽到组合式花盆中生长60天后的成活率情况,其中固体培养的组培苗成活率为87.78%,反应器培养的组培苗成活率为94.44%,说明反应器培养的铁皮石斛组培苗适应环境的能力更强。结果显示间歇浸没式生物反应器培养获得的铁皮石斛种苗增殖率更高,组培苗更健壮、根系适中,利于栽培,移栽成活率也高于固体培养。

关键词：植物组织培养间歇浸没生物反应器铁皮石斛浸没频率

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来源于枯草芽孢杆菌CICC20034的头孢脱乙酰木聚糖酯酶高效生产过氧乙酸

来源于枯草芽孢杆菌CICC20034的头孢脱乙酰木聚糖酯酶高效生产过...

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中国生物工程学会第六次全国会员代表大会暨第九届学术年会

作者：陶惟一徐晴黄和李霜南京工业大学生物与制药工程学院

过氧乙酸别名过醋酸、过氧化乙酸、乙酰过氧化氢,是过氧有机酸中结构简单,合成容易,相对稳定性较好的高活性、强氧化性有机酸。其氧化能力高于过氧化氢,是一种广谱、高效、速效、廉价的灭菌剂,由于其结构中活性氧的存在,除了用作杀菌消... 详细信息

过氧乙酸别名过醋酸、过氧化乙酸、乙酰过氧化氢,是过氧有机酸中结构简单,合成容易,相对稳定性较好的高活性、强氧化性有机酸。其氧化能力高于过氧化氢,是一种广谱、高效、速效、廉价的灭菌剂,由于其结构中活性氧的存在,除了用作杀菌消毒剂外,过氧乙酸在造纸纺织、化学合成、环境工程、聚合物工业及仿生化学领域都有广泛的应用研究。特别是作为有机合成中的环氧化剂以及高效杀菌剂,有其突出的优良性能,应用前景广阔。目前工业上生产过氧乙酸采用的方法主要是过氧化氢法。采用醋酸与过氧化氢反应,使用硫酸作为催化剂,反应过程剧烈,且往往需要高浓度醋酸,得到的过氧乙酸为强酸性。同时,由于过氧乙酸具有强氧化性和腐蚀性,在高温,有机物,重金属离子,和碱性条件的存在下容易分解,因此增加了其储存、运输的成本和风险。而酶催化反应具有高效、温和、环境友好等优点,因此,可用于工业生产过氧乙酸的酶制剂成为人们的追求。据报道,酯酶和脂肪酶常有与非血红素卤代过氧化物重叠的催化活性,能在过氧化氢存在下催化过氧化反应,产生过氧羧酸。近期已报道几种蛋白酶和脂肪酶组合原位产生浓度适于用作消毒剂和/或商业漂白剂的过酸。然而,大多数已知的利用酶生物催化生产的过氧乙酸浓度较低,不具备有效的应用价值。我们曾经报道过,来源于枯草芽孢杆菌CICC20034的新型头孢菌素脱乙酰木聚糖酯酶(AXE),对头孢菌素C和7-氨基头孢烷酸具有较高的活性和稳定性。在本研究中,我们研究了来源枯草芽胞杆菌CICC20034中AXE催化形成过氧乙酸的过水解能力,发现其在过氧化氢存在下对乙酸酯表现出高过水解活性,对于酶催化生产过氧乙酸的具有极大的工业应用价值。对此,我们构建了高效表达重组AXE酯酶的发酵体系,采用低廉的自诱导培养基,30℃条件下发酵16小时,AXE酶活可达6.8×10～3 U/ml(酶活定义为:在40℃,pH 7.4条件下,每分钟催化对硝基苯酚乙酸酯水解生成1μmol对硝基苯酚所需的酶量为1U)。其次,我们对生产过氧乙酸最佳反应条件进行了优化:在pH 8.0、20℃条件下,1m L反应体系中含有300 mM甘油三乙酸酯,1 M过氧化氢,加入约612 U AXE粗酶,反应5分钟即可获得150 mM过氧乙酸。为了进一步实现工业化目标,我们对AXE粗酶进行固定化研究,采用丙烯酸氨基树脂作为载体,固定化后AXE活力为383.7 U/g-support,加入约1g/mL的固定化AXE树脂反应5分钟,即可获得约142.5 m M过氧乙酸,反复反应10次后,获得约95.5 mM过氧乙酸,固定化酶活性保持在65%以上。综上所述,来源于枯草芽孢杆菌CICC20034的新型头孢菌素脱乙酰木聚糖酯酶AXE表现出显著的过水解活性(过氧化氢存在下),其催化生产的过氧乙酸水溶液浓度足以满足消毒剂或漂白剂的浓度要求,是具有良好工业应用潜力的生产过氧乙酸催化剂。

关键词：乙酰木聚糖酯酶头孢菌素枯草芽孢杆菌高效生产 CICC20034

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重组人成纤维细胞生长因子8b的表达及其对帕金森细胞模型保护作用研究

重组人成纤维细胞生长因子8b的表达及其对帕金森细胞模型保护作用...

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中国生物工程学会第六次全国会员代表大会暨第九届学术年会

作者：陈娜子姜潮李校堃温州医科大学药学院浙江省生物技术与制药工程重点实验室

随着生命科学的迅猛发展,在生物工程技术领域中,细胞工程已愈来愈受到重视。昆虫细胞(IC)特别是鳞翅目昆虫细胞是替代哺乳动物细胞作为生物制造工厂极具吸引力的选择。昆虫细胞生长和重组杆状病毒载体侵染细胞时期的有效整合及杆状病毒... 详细信息

随着生命科学的迅猛发展,在生物工程技术领域中,细胞工程已愈来愈受到重视。昆虫细胞(IC)特别是鳞翅目昆虫细胞是替代哺乳动物细胞作为生物制造工厂极具吸引力的选择。昆虫细胞生长和重组杆状病毒载体侵染细胞时期的有效整合及杆状病毒表达系统(BEVS)的快速发展使其成为大规模生产各类人畜疫苗、基因治疗病毒载体、重组蛋白、多肽类药物和单克隆抗体等生物制品极为重要的手段。重组杆状病毒载体具有重组蛋白生产能力强、生产周期短,安全可靠和易扩大等优点,且昆虫细胞生产的重组蛋白具有天然多聚体蛋白功能,越来越多的公司青睐于用IC-BEVS生产开发生物制品。目前很多核多角体病病毒(NVP)表达系生产的生物制品用于临床试验和投放市场,广泛应用于医药学、农业及生物学的各个领域。成纤维细胞生长因子8(fibroblast growth factor 8,FGF-8)属于成纤维细胞生长因子家族成员,与已发现家族成员具有30%～40%同源性。FGF8最早于雄激素依赖的小鼠乳腺癌细胞株SC-3提取获得。人FGF8具有a、b、e、f四种亚型,FGF8b为其优势表达型,且其与FGF受体的结合能力最强。广泛的文献报道FGF8与胚胎发育,细胞增殖、分化,肿瘤生长,组织损伤修复以及血管生成密切相关。研究表明FGF8是一种广谱神经营养因子,能维持神经细胞存活和促进神经干细胞定向分化成多巴胺(Dopamine,DA)神经元。基于以上特性,FGF8有望能够直接用于治疗退行性神经性疾病,因此受到学者的广泛关注。FGF8在实验研究的需求将会大大增加。本研究通过昆虫杆状病毒载体表达系统表达重组人成纤维细胞生长因子-8b(FGF-8b),纯化后研究其对1-甲基4-苯基吡啶(MPP+)诱导建立的帕金森(Parkinson disease,PD)病细胞模型的保护作用及其抗凋亡机制。目的基因FGF8b按昆虫偏好密码子优化合成后和转移载体pFastbac双酶切连接,连接产物pFastbac-FGF8b鉴定后进一步转化至DH10Bac感受态细胞,目的基因同源转座至Bacmid中,获得穿梭载体Bacmid-FGF8b。重组阳性质粒通过脂质体转染Sf9昆虫细胞。收获的蛋白用SDS-PAGE,Western blot进行鉴定。细胞沉淀超声破碎后通过肝素亲和层析柱纯化获得目的蛋白FGF8b。NIH 3T3细胞检测蛋白促增殖作用。为了研究FGF8b的神经保护作用,利用MPP+诱导PC-12细胞建立帕金森细胞模型检测其促增殖和抗凋亡作用,并进一步通过实时定量PCR和Western blot初步确定其抗凋亡机制。结果显示rhFGF8b成功在昆虫细胞中表达,肝素纯化后蛋白纯度>90%,蛋白产量为2.78mg/L。细胞活性检测证实纯化的重组蛋白能显著促进NIH3T3细胞生长,在0.5 ng/ml～64ng/ml之间呈剂量依赖性。同时FGF8b对帕金森细胞模型有保护作用,并且RT-PCR和Western blot结果显示FGF8b能降低MPP+诱导PC-12细胞建立帕金森细胞模型的caspase3,GRP78和caspase12 mRNA和蛋白水平的表达,表明FGF8b通过介导内质网应激(ER stress)途径对MPP+诱导PC-12细胞建立的帕金森细胞模型起保护作用。这些结果表明FGF8b可能有望用于治疗内质网应激相关的神经退行性疾病。

关键词：人成纤维生长因子-8b 昆虫杆状病毒表达系统(IC-BEVS) 帕金森神经保护作用内质网应激

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从南方红豆杉中分离得到的一株内生真菌产紫杉醇的研究

从南方红豆杉中分离得到的一株内生真菌产紫杉醇的研究

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中国生物工程学会第六次全国会员代表大会暨第九届学术年会

作者：陈国晶曹言海陈集双南京工业大学生物与制药工程学院

红豆杉通常为红豆杉科(Taxaceae)红豆杉属(Taxus L.)植物总称。全世界有11种,分布于北半球的温带至热带地区。中国有4种1变种:东北红豆杉(*** *** Zucc.)、云南红豆杉(*** Chang et ***)、西藏红豆杉(*** Zucc.)、红豆杉(*** Rehd.)、... 详细信息

红豆杉通常为红豆杉科(Taxaceae)红豆杉属(Taxus L.)植物总称。全世界有11种,分布于北半球的温带至热带地区。中国有4种1变种:东北红豆杉(*** *** Zucc.)、云南红豆杉(*** Chang et ***)、西藏红豆杉(*** Zucc.)、红豆杉(*** Rehd.)、南方红豆杉(*** sis *** Chang et ***)。自从美国化学家Wall和Wani MC首先从太平洋紫杉(短叶红豆杉*** Nutt.)中分离出紫杉醇并于1971年发表其化学结构,Schiff等证实紫杉醇具有独特的抗癌机制,80年代美国和欧洲的科学家相继揭示出紫杉醇的抗癌疗效。1993年,美国Montana州大学植物病理系的Stierle博士等从短叶红豆杉(*** Nutt.)的韧皮部中分离得到一种能产生紫杉醇的内生真菌安德鲁紫杉菌(Taxomyces andreanae)。近几年来,红豆杉产紫杉醇的研究进展很快,国内外利用内生真菌产紫杉醇的研究报道逐渐增多,其关键问题是紫杉醇产生菌的分离和发酵液中紫杉醇产量的提高,要想通过内生真菌发酵产紫杉醇达到工业化生产至少是毫克级,但目前采用此方法的普遍产量只是几百微克,主要是由于缺乏稳定、高产的适于发酵的工业菌株,以及发酵条件的不合理,限制了单位发酵液中紫杉醇的含量。到目前为止,大约从植物中分离得到30多株内生菌并检测能够生产紫杉醇。本研究中,从红豆杉枝叶中成功分离得到一株产紫杉醇的内生真菌,通过形态学和分子识别方法确定其种属关系。用无菌刀刮去南方红豆杉树皮外表皮后,用无菌水冲洗干净,切成1cm*1cm的小块,置于75%乙醇消毒1min,而后用2.5%次氯酸钠溶液消毒10min,再用75%乙醇消毒1min,无菌水冲洗2～3次,剪去边缘,接入PDA平板培养基上,待树皮表面长出菌丝后挑取其尖端部分移至新鲜PDA培养基上,经过3～4次纯化得到一个菌种。菌丝在PDA上的特点是灰色的外层和浅红色的内层。菌株生长迅速,5天便可以覆盖大部分平板,7天完全覆盖。hds1菌株的菌丝是长而细,有隔膜的菌丝。随着培养时间增加菌丝体变得致密而厚。经过15天的培养菌丝成熟,无孢子产生。通过真菌DNA提取、ITS系列克隆、测序,并利用MEGA5.0进行进化树构建并分析。系统发育树分析结果证实,hds1与*** CAP58C,JQ936331有更高的亲缘性。然后将真菌培养在液体PD培养基中。Phoma herbarum hds1接种在PDA培养基上两天后,接种到含200mL的PD培养基的500mL烧瓶中。并于28℃、100 rpm恒温培养。培养一定的时间后,液体培养基(200毫升)通过四层的粗棉布过滤,将菌丝和其他固体除去。肉汤培养滤液添加0.25 g碳酸钠减少脂肪酸含量。菌液用两倍体积的乙酸乙酯通过分液漏斗萃取,菌丝用乙酸乙酯在超声条件下萃取,分别重复三次,收集合并乙酸乙酯相,双层滤纸过滤,滤液在40℃旋转蒸发至干,样品用甲醇溶解并定容至10.0 mL,检测。紫杉醇标准品用甲醇定容至10.0 mL,配置成0.01-0.16 mg/mL的梯度,绘制标准曲线。精密称取紫杉醇标准品4.0mg,甲醇定容至10.0 mL,得母液浓度为0.4mg/mL,将母液依次稀释成浓度梯度为0.16 mg/mL,0.08 mg/mL,0.04 mg/mL,0.02mg/mL和0.01mg/mL,取20.0μL进样,得回归方程为y=44.899x+65.904,R2=0.999。建立标准曲线,采用外标法测定发酵产物的乙酸乙酯抽提物中紫杉醇的含量。通过线性方程来计算真菌产紫杉醇含量为121.25(μg/L)。这个特性为工业化生产紫杉醇提供了可能性,也为进一步的研究提供一个理论基础。

关键词：内生真菌、红豆杉紫杉醇高效液相色谱法

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多不饱和脂肪酸EPA,DHA在玉米籽粒中的表达研究

多不饱和脂肪酸EPA,DHA在玉米籽粒中的表达研究

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中国生物工程学会第六次全国会员代表大会暨第九届学术年会

作者：李文宗中国农业科学院生物技术所

长链多不饱和脂肪酸(LCPUFA)对人体健康和发育具有极为重要的作用,长链多不饱和脂肪酸,指含有两个或两个以上双键且碳链长度为18～22个碳原子的直链脂肪酸,它是由寒冷地区的水生浮游植物合成。长链多不饱和脂肪酸(LCPUFA)按照从甲基端... 详细信息

长链多不饱和脂肪酸(LCPUFA)对人体健康和发育具有极为重要的作用,长链多不饱和脂肪酸,指含有两个或两个以上双键且碳链长度为18～22个碳原子的直链脂肪酸,它是由寒冷地区的水生浮游植物合成。长链多不饱和脂肪酸(LCPUFA)按照从甲基端开始第1个双键的位置不同,可分为ω-3和ω-6多不饱和脂肪酸。其中ω-3同维生素、矿物质一样是人体的必需品,是一类在医学和保健上有重要作用的物质,不足容易导致心脏和大脑等重要器官障碍。其中ω-3不饱和脂肪酸中对人体最重要的两种不饱和脂肪酸是EPA和DHA。EPA是二十碳五烯酸的英文缩写,具有帮助降低胆固醇和甘油三酯的含量,促进体内饱和脂肪酸代谢的作用,从而起到降低血液粘稠度,增进血液循环,提高组织供氧而消除疲劳。防止脂肪在血管壁的沉积,预防动脉粥样硬化的形成和发展、预防脑血栓、脑溢血、高血压等心血管疾病,被称为"血管清道夫"。DHA是二十二碳六烯酸的英文缩写,是神经系统细胞生长及维持的一种主要成分,是大脑和视网膜的重要构成成分,在人体大脑皮层中含量高达20%,在眼睛视网膜中所占比例最大,约占50%。因此,对胎婴儿智力和视力发育至关重要。同时还具有软化血管的功效,俗称"脑黄金"。LCPUFA主要来源于深海鱼类,但鱼类自身合成能力很有限,主要是靠食用单细胞藻类和浮游植物通过食物链富集起来,同时从深海鱼中提取的深海鱼油的腥味也不受人们欢迎。而海洋鱼类资源过度捕捞和环境污染的加剧以及全球和我国的渔业资源的下滑,使得长链多不饱和脂肪酸的资源日益枯竭,LCPUFA的市场需求越来越得不到满足。目前研究已经发现了多个长链多不饱和脂肪酸合成相关基因,并阐明了长链多不饱和脂肪酸的合成机制,同时研究发现一些植物来源的多不饱和脂肪酸能够在体内被转化为EPA和DHA,但是效率很低。因此我们有必要通过转基因手段让高等植物合成对人体健康十分重要的长链多不饱和脂肪酸,满足人们的需求。而玉米(学名:Zea mays),中国第一大粮食作物,全世界玉米播种面积仅次于小麦、水稻而居第三位。在中国玉米的播种面积很大,分布也很广,是中国北方和西南山区及其它旱谷地区人民的主要粮食之一。玉米油又叫粟米油、玉米胚芽油,它是从玉米胚芽中提炼出的油。玉米胚芽脂肪含量在17%～45%之间,大约占玉米脂肪总含量的80%以上。玉米油中的脂肪酸特点是不饱和脂肪酸含量高达80%～85%,饱和脂肪酸含量<15%。其中玉米油的脂肪酸组成,亚油酸含量60%,亚麻酸含量极低<2%。所以说它是一种很好的制造食用油的原料。因此玉米也是基因工程合成LCPUFA极好的受体,一方面因为玉米中普遍含有油酸、亚油酸、亚麻酸等不饱和脂肪酸,可以通过向玉米中导入适当的延长酶和去饱和酶基因和位置特异性启动子从而通过碳链的延长和去饱和反应最终在玉米籽粒生成EPA和DHA;另一方面,油菜、大豆、亚麻等油料作物均已建立起了成熟的转基因体系。因此在前人深入研究的基础上,通过合理的设计,可以在玉米籽粒中成功合成LCPUFA,为消费者提供稳定的DHA和EPA来源。

关键词：长链多不饱和脂肪酸 EPA DHA 转基因玉米

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基于代谢流和代谢物组的发酵过程优化策略

基于代谢流和代谢物组的发酵过程优化策略

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中国生物工程学会第六次全国会员代表大会暨第九届学术年会

作者：储炬田锡炜鲁洪中庄英萍华东理工大学生物反应器工程国家重点实验室

细胞本身是一个受到多尺度、多通路严格调控的网络系统,因此对于特定途径的局部改造效果会在很大程度上受到限制。过去的几十年中,随着各种高通量检测技术的广泛应用,不同层次组学数据的大量获得以及生物信息学方法的逐步完善,极大地促... 详细信息

细胞本身是一个受到多尺度、多通路严格调控的网络系统,因此对于特定途径的局部改造效果会在很大程度上受到限制。过去的几十年中,随着各种高通量检测技术的广泛应用,不同层次组学数据的大量获得以及生物信息学方法的逐步完善,极大地促进了系统生物学的发展。通过系统生物学的方法,在整体理解细胞生命活动规律的基础上对其进行改造是未来代谢工程的前进方向,但是目前的系统生物技术还远未成熟,工作更多集中于组合差异组学的研究。相比于基因组学、转绿组学和蛋白组学,代谢组学和通量组学可以看作是组学研究的终点,其最接近于表型,可以有效地指示基因或者环境的扰动,而且代谢物浓度和代谢流通量的变化较之DNA、RNA和蛋白质来得更为敏感,从而也更容易被发现。因此,我们将通过两个案例来说明代谢流和代谢物组在细菌和真菌发酵过程优化中的指导作用,以期有助于后续开展系统生物技术在工业微生物中应用的研究工作。案例1:代谢轮廓和代谢通量分析揭示Lactobacillus paracasei生产乳酸过程中氧代谢调节作用随着全球化石资源的不断枯竭以及环境问题的日益加剧,聚乳酸产品作为传统塑料的替代品极大地促进了全球的乳酸市场。工业乳酸生产主要通过兼性厌氧的乳酸菌发酵获得。因此控制合适的供氧水平对实现高效乳酸发酵至关重要。在本研究中,我们引入了生物参数氧摄取速率（OUR）作为微耗氧乳酸发酵的氧代谢表征参数,并考察了不同OUR水平下菌体生理和代谢特性的变化,并结合胞内代谢轮廓、代谢通量以及生化参数的分析发现在细胞生长期,高OUR水平下,细胞通过将丙酮酸代谢从乳酸合成迁移至高产ATP的乙酸合成,从而满足细胞快速生长所需的能量需求,促进细胞生长和葡萄糖代谢。当细胞进入稳定期后,高OUR水平会加剧胞内ROS水平的积累,从而抑制糖酵解途径中的关键酶（3-磷酸甘油醛脱氢酶）,导致葡萄糖消耗速率的显著下降。而且此时丙酮酸代谢更倾向于合成副产物乙偶姻,而不是乙酸。除此之外,我们还发现在***中,对于胞内辅因子（NADH和NAD）平衡的调节与细胞所处的生长状态有关,生长期细胞更多依赖于乙酰辅酶A节点（乙酸和乙醇）,而稳定期则更多作用于乙偶姻节点（乙偶姻和2,3-丁二醇）。基于上述对氧代谢调控作用的分析,我们在后续发酵过程中采用两阶段OUR控制策略,即在生长期控制合适的高OUR,而在稳定期控制低OUR水平,实现了不降低乳酸转化率的前提下,乳酸产率提高12.7%,副产物乙偶姻含量降低10.6%。案例2:基于13C标记的定量代谢物组学和代谢流整合分析在黑曲霉产糖化酶发酵过程中的应用随着全球酶制剂市场的不断扩大,黑曲霉作为一种最常见的丝状真菌,广泛的应用于各种工业酶的生产,但是对于高产酶菌株的代谢调控机理的认识仍非常有限。本研究以高产酶菌株和野生菌株为研究对象,发现高产菌株在生理代谢特性上表现出细胞生长、葡萄糖代谢和糖化酶生产的加快,而且副产物草酸和柠檬酸的含量下降。针对这些表型差异,通过代谢组学和13C代谢流分析的方法对两个菌株胞内代谢差异和调控机理进行系统研究,表明高产菌株氧化性的戊糖磷酸（PP）途径通量显著增加而三羧酸循环（TCA）的通量则明显减小。同时,高产菌株中胞内ATP/AMP的比例更高,也从侧面证实了此时PP途径通量高的原因可能为胞内高ATP含量会抑制磷酸葡萄糖异构酶（糖酵解途径关键酶）的活性。此外,值得注意的是,在野生菌株中由于细胞自身辅因子调节的不平衡使得细胞处于更高的氧化还原状态（高NADN/NAD+和NADPH/NADP+比例）,这也会最终表现在胞内草酸和柠檬酸的分泌以及胞内草酰乙酸和磷酸烯醇式丙酮酸的积累上。总而言之,通过C代谢流分析和代谢组学的研究明确指出了两个菌株在生理和代谢上的差异,从而为证实代谢调控机理提供了坚实的基础。虽然通过各层次组学的组合研究已经取得很大的进展,而且在工业生物技术上的应用也日趋成熟,但是应用系统生物技术进行代谢工程或者过程工程的道路仍然任重而道远。相信在当前大数据时代下对各组学及多学科之间跨时空尺度的相关性分析有助于更加精确地认识和预测细胞的表型。

关键词：系统生物技术代谢组学代谢通量分析 13C

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Metabolic engineering of Escherichia coli to enhance acetol production from glycerol

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中国生物工程学会第六次全国会员代表大会暨第九届学术年会

作者：姚瑞莲 Qing Liu Hongbo Hu Thomas K.Wood Xuehong Zhang 上海交通大学微生物代谢国家重点实验室 State Key Laboratory of Microbial Metabolism School of Life Sciences and BiotechnologyShanghai Jiao Tong University Department of Chemical Engineering Pennsylvania State University

Acetol,a C3 keto alcohol,is an important intermediate used to produce polyols and *** enhance acetol production from glycerol by Escherichia coli,a mutant(HJ02) was constructed by replacing the native glpK gene with t...

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Marker-free MSTN knockout cloned pig generated by combinatorial use of CRISPR/Cas9 and Cre/LoxP

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中国生物工程学会第六次全国会员代表大会暨第九届学术年会

作者：毕延震 Hua Zaidong Liu Ximei Ren Hongyan Hua Wenjun Zhang Liping Wei Lan Wang Zhirui Dong Faming Zheng Xinmin 湖北省农业科学院畜牧兽医研究所生物工程研究室 Hubei Key Laboratory of Animal Embryo Engineering and Molecular Breeding Hubei Institute of Animal Science and Veterinary MedicineHubei Academy of Agro Sciences College of Animal Science Henan University of Science and Technology

Clean farm animal transgenics is ever-increasingly desirable as the introduction of unwanted sequences such as selectable marker genes(SMGs) raise public concerns on food safety,biodiversity and agro *** are frequentl... 详细信息

关键词： Cre CRISPR Marker-free MSTN knockout cloned pig generated by combinatorial use of CRISPR/Cas9 and Cre/LoxP

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