检索结果-内蒙古大学图书馆

生物工程学报 2025年第3期41卷 1112-1132页

作者：肖陆驰鲁洪中上海交通大学生命科学技术学院微生物代谢国家重点实验室上海200240

细胞中自发或由酶催化的代谢反应组成了高度复杂的代谢网络,其与细胞生理代谢活动运作密切相关。细胞生理代谢网络模型的重构有助于从系统层面上解析基因型与生长表型之间的关联,为细胞生理代谢活动精准刻画与生物绿色制造等研究提供重... 详细信息

细胞中自发或由酶催化的代谢反应组成了高度复杂的代谢网络,其与细胞生理代谢活动运作密切相关。细胞生理代谢网络模型的重构有助于从系统层面上解析基因型与生长表型之间的关联,为细胞生理代谢活动精准刻画与生物绿色制造等研究提供重要的计算生物学工具。本文系统介绍了全基因组尺度代谢网络模型(genome-scale metabolic models,GEMs)、动力学模型、酶约束代谢模型(enzyme-constrained genome-scale metabolic models,ecGEMs)等不同类型细胞生理代谢网络模型发展与应用的最新研究进展;同时还介绍了GEMs自动化构建研究进展以及条件特异性GEMs建模策略。人工智能技术为高精度细胞生理代谢网络模型构建提供了全新机遇,本文进一步总结了人工智能技术在动力学模型和酶约束模型构建等领域的应用。各类细胞生理代谢网络模型的高质量重构将为今后的定量合成生物学与系统生物学等研究提供强大计算支撑。

关键词：基因组尺度代谢网络模型动力学模型酶约束代谢模型深度学习

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甾药的微生物转化研究进展

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中国科学 : 化学 2025年第5期55卷 1203-1219页

作者：郑梦梦王佳佳瞿旭东上海交通大学生命科学技术学院微生物代谢国家重点实验室上海 200240 上海交通大学张江高等研究院上海 200240

甾药作为继抗生素之后市场需求量最大的药物类型, 具有重要的生物学功能, 广泛应用于消炎、避孕、免疫调节、抗病毒以及心脑血管疾病等多个领域, 是“刚需药”和“救命药”的重要组成部分. 随着基因工程、代谢工程、酶工程、生物信息学... 详细信息

甾药作为继抗生素之后市场需求量最大的药物类型, 具有重要的生物学功能, 广泛应用于消炎、避孕、免疫调节、抗病毒以及心脑血管疾病等多个领域, 是“刚需药”和“救命药”的重要组成部分. 随着基因工程、代谢工程、酶工程、生物信息学和人工智能等技术的迅速发展, 微生物转化天然甾体的研究得到了显著推进. 这些技术的结合不仅促进了天然甾体代谢机制的深入解析, 也加速了高效细胞工厂的构建. 因此, 甾醇微生物转化及甾药中间体的制备在近年来取得了显著进展. 本文综述了微生物转化天然甾体过程中的碳链转换经典机制及最新研究进展, 重点讨论了转化过程优化策略的重要性, 并展望了未来在新型甾药中间体开发、细胞工厂构建及转化率提升方面面临的挑战与发展方向.

关键词：甾药侧链降解羟基化策略优化

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添加CaCl2对细菌纤维素/热塑性淀粉复合膜性能的影响

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材料科学与工程学报 2025年第1期 1-8页

作者：梁锡宏钟建江上海交通大学生命科学技术学院微生物代谢国家重点实验室

细菌纤维素（BC）/热塑性淀粉（TPS）复合膜具有良好的应用潜力，但其断裂伸长率有待改善。为考察添加CaCl2对BC/TPS复合膜性能的影响，以添加不同含量（0%～10%）CaCl2,制备获得各种BC/TPS复合膜，通过检测其机械性能、含水率、分子间... 详细信息

细菌纤维素（BC）/热塑性淀粉（TPS）复合膜具有良好的应用潜力，但其断裂伸长率有待改善。为考察添加CaCl2对BC/TPS复合膜性能的影响，以添加不同含量（0%～10%）CaCl2,制备获得各种BC/TPS复合膜，通过检测其机械性能、含水率、分子间相互作用力、结晶度、热稳定性、水蒸气透过率与氧气透过率，探讨CaCl2对BC/TPS复合材料的影响与机理。研究结果表明，0.5%CaCl2可在保持复合膜抗拉强度与杨氏模量的同时，使断裂伸长率增加1倍。CaCl2会与体系中的羟基产生配位效应，取代部分氢键相互作用，从而提高BC/TPS复合膜的断裂伸长率，并影响结晶度、热稳定性与阻隔性能。另外，CaCl2的添加还提高了该复合膜对草莓的保鲜效果。

关键词： CaCl2 细菌纤维素热塑性淀粉复合膜机械性能

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人工智能算法在抗菌肽预测领域的应用

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食品科学 2025年第11期46卷 384-393页

作者：钱宇辰聂挺花彦铭徐诗莹郭盛张鑫罗小虎刘亚楠宁波大学食品科学与工程学院浙江-马来西亚农产品加工与营养健康联合实验室全省食品微生物与营养健康重点实验室浙江宁波315832 上海交通大学生命科学技术学院微生物代谢国家重点实验室代谢与发育科学国际合作联合实验室上海200240 宁波市产品食品质量检验研究院(宁波市纤维检验所) 中国商业联合会食品重点危害物质检测与风险防范重点实验室宁波市食品重点危害物质检测、控制与预警重点实验室浙江宁波315048 南京农业大学食品科技学院江苏南京210095

抗菌肽作为具有广泛抗菌活性的小分子肽,因其独特抑菌机制在食品保鲜等领域展现出巨大潜力。然而,传统筛选方法耗时费力、资源消耗大,且所得抗菌肽常存在稳定性差、细胞毒性高等问题,限制了其广泛应用。近年来,人工智能技术的快速发展... 详细信息

抗菌肽作为具有广泛抗菌活性的小分子肽,因其独特抑菌机制在食品保鲜等领域展现出巨大潜力。然而,传统筛选方法耗时费力、资源消耗大,且所得抗菌肽常存在稳定性差、细胞毒性高等问题,限制了其广泛应用。近年来,人工智能技术的快速发展为抗菌肽研究带来了新机遇。人工智能算法能够基于先验知识与实时数据持续优化,显著提高了抗菌肽的预测效率,降低了研发成本。同时,这些算法还为探索抗菌肽的多样性、优化其性能提供了可能。目前,多个专业数据库已建立,为算法模型训练提供了丰富资源。此外,基因组学、转录组学、蛋白质组学等多源生物信息数据也被广泛用于抗菌肽预测,以期更精准地识别具有潜在抗菌活性的肽段。本文综述当前各类人工智能算法模型预测抗菌肽的原理及适用情况,并探讨针对抗菌肽应用困境而设计的特定预测模型。旨在启发读者如何选择和设计人工智能算法,推动其在食品安全与人类健康领域的创新应用。

关键词：人工智能算法机器学习深度学习抗菌肽

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雷帕链霉菌未知天然产物合成基因簇异源表达与新结构混源萜rapamylic acids A-C鉴定

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微生物学报 2025年第5期 2214-2228页

作者：虞旭昶游蕤翔吴雨洙孙润泽陈少欣吴辉李雷华东理工大学生物工程学院生物反应器工程国家重点实验室上海交通大学生命科学技术学院微生物代谢国家重点实验室中国医药工业研究总院上海医药工业研究院先导物成药性研究全国重点实验室

【目的】雷帕链霉菌编码55个天然产物合成基因簇，蕴藏着丰富的生物合成潜力，但绝大部分基因簇尚未被鉴定。本研究旨在通过构建细菌人工染色体(bacterial artificial chromosome,BAC)文库，批量克隆雷帕链霉菌的新型基因簇，并将其导... 详细信息

【目的】雷帕链霉菌编码55个天然产物合成基因簇，蕴藏着丰富的生物合成潜力，但绝大部分基因簇尚未被鉴定。本研究旨在通过构建细菌人工染色体(bacterial artificial chromosome,BAC)文库，批量克隆雷帕链霉菌的新型基因簇，并将其导入模式链霉菌中进行异源表达，从而获得一系列新结构化合物。【方法】对雷帕链霉菌SIPI RP202编码的合成基因簇进行新颖性分析，挑选出11个编码非核糖体肽、聚酮或萜类的未知基因簇；构建BAC文库，并通过PCR筛选获得目标基因簇；利用接合转移将这些基因导入3种异源表达底盘菌株中，采用3种发酵培养基和2种发酵液萃取方法。利用LC-MS检测基因簇是否成功表达，最终对新结构化合物进行分离、纯化与结构解析。【结果】成功在一个未知的萜类合成基因簇中实现了异源表达，将其导入白色链霉菌Del14后，获得了3个新结构的芳香族混源萜化合物rapamylic acids A-C。结合化合物的结构特征与基因簇信息，推导了其潜在的生物合成途径。【结论】本研究基于批量基因簇高效克隆与异源表达策略，成功激活了一个雷帕链霉菌的沉默基因簇，为其他链霉菌沉默基因簇的表征提供了新思路。同时，rapamylic acids A-C作为全新结构的混源萜类化合物，也进一步拓展了细菌萜类化合物的多样性。

关键词：雷帕链霉菌基因组挖掘文库构建异源表达混源萜

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吸水链霉菌井冈变种的色素合成基因缺失对井冈霉素产量的影响

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微生物学报 2016年第11期56卷 1719-1729页

作者：彭瑶芦晨阳白林泉上海交通大学微生物代谢国家重点实验室上海200240

【目的】通过缺失井冈霉素高产菌株TL01中4个典型的色素合成基因簇来考察其对井冈霉素产量、菌体生长和发酵液颜色的影响。【方法】通过同源重组双交换对4个色素合成基因簇进行逐个同框缺失,HPLC检测突变株井冈霉素产量的变化,q RT-PCR... 详细信息

【目的】通过缺失井冈霉素高产菌株TL01中4个典型的色素合成基因簇来考察其对井冈霉素产量、菌体生长和发酵液颜色的影响。【方法】通过同源重组双交换对4个色素合成基因簇进行逐个同框缺失,HPLC检测突变株井冈霉素产量的变化,q RT-PCR检测突变株中井冈霉素合成基因转录变化,通过称量菌丝体干重来绘制其生长曲线。【结果】和出发菌株TL01相比,多巴类黑色素基因簇缺失株PY06中井冈霉素的发酵产量由原来的20.6 g/L上升至23.1 g/L,提高了12%;III型聚酮合酶编码的黑色素基因簇缺失株PY07产量无明显变化;II型聚酮合酶编码的孢子色素基因簇缺失和褐黄素基因簇缺失分别导致井冈霉素产量下降11.7%和17.2%。所有缺失突变株中井冈霉素基因簇转录水平和发酵液颜色均没有明显变化。【结论】不同色素基因的缺失对井冈霉素产量和菌株生物量积累具有不同的影响。多巴类黑色素与井冈霉素的生物合成过程竞争共同前体,将其中断后使前体流向井冈霉素生物合成,达到了进一步提高产量的目的。

关键词：井冈霉素产量黑色素酪氨酸前体供应

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白腐菌漆酶耐盐性的生物信息学研究及氯离子、氧气和水分子输运通道分析

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高等学校化学学报 2018年第2期39卷 255-262页

作者：李文娟赵一雷上海交通大学生命科学技术学院微生物代谢国家重点实验室上海200240

运用生物信息学方法分析了各物种漆酶的耐盐性差异,并利用随机加速动力学模拟计算揭示了白腐菌漆酶内部连接三铜活性中心(TNC)的氯离子、氧气和水分子的可能输运通路.生物信息学系统发生树和结构比对分析表明,担子真菌、子囊真菌与细菌... 详细信息

运用生物信息学方法分析了各物种漆酶的耐盐性差异,并利用随机加速动力学模拟计算揭示了白腐菌漆酶内部连接三铜活性中心(TNC)的氯离子、氧气和水分子的可能输运通路.生物信息学系统发生树和结构比对分析表明,担子真菌、子囊真菌与细菌漆酶具有较高的结构保守性;通过随机加速动力学模拟发现,白腐菌***漆酶内部有5条小分子输运通道(p1~p5),其中p2和p5为新的输运通道;与氧气和水分子输运不同,氯离子在漆酶内部输运时受到明显约束,以较高的几率通过p1和p4输运通道.高耐盐漆酶的p1通道周边富集了更多酸性和芳香性氨基酸残基,降低了氯离子的输运效率,从而提高其耐盐性.

关键词：漆酶耐盐性系统发生树随机加速分子动力学模拟蛋白质内部分子输运

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喹啉加氧酶中氧气扩散的通道分析

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高等学校化学学报 2017年第10期38卷 1813-1821页

作者：周超石婷赵一雷王晓雷上海交通大学生命科学技术学院微生物代谢国家重点实验室上海200240

通过生物信息学分析、量化计算优化、CAVER和MDpocket预测、随机加速分子动力学及伞状抽样动力学模拟等方法,对喹啉加氧酶(HOD)中的氧气扩散途径进行了计算预测.结果表明,氧气在HOD中的反应位点包埋在蛋白内部,而HOD中有数条可能的通道... 详细信息

通过生物信息学分析、量化计算优化、CAVER和MDpocket预测、随机加速分子动力学及伞状抽样动力学模拟等方法,对喹啉加氧酶(HOD)中的氧气扩散途径进行了计算预测.结果表明,氧气在HOD中的反应位点包埋在蛋白内部,而HOD中有数条可能的通道供氧气进出,其中长度最短的通道具有最高的优先度,不仅在随机加速动力学模拟中具有最高的氧气逸出概率,而且伞状抽样方法计算得到的自由能也最低.此通道的内端位于底物Re面的氧气结合位点,较好地解释了HOD的相关实验数据.

关键词：喹啉加氧酶氧气扩散随机加速分子动力学伞状抽样

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醌霉素类抗生素生物合成研究进展

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有机化学 2014年第6期34卷 1240-1252页

作者：张晨孔令新雷璇邓子新由德林上海交通大学生命科学技术学院微生物代谢国家重点实验室上海200030

醌霉素是一类由链霉菌产生的环状寡肽抗生素,结构上拥有一对特征性喹喔啉-2-甲酰基或3-羟基喹啉-2-甲酰基单元.醌霉素选择性插入到DNA分子的碱基对之间,抑制DNA的复制和转录,因而具有良好的肿瘤抑制活性.综述了近十年来醌霉素家族抗生... 详细信息

醌霉素是一类由链霉菌产生的环状寡肽抗生素,结构上拥有一对特征性喹喔啉-2-甲酰基或3-羟基喹啉-2-甲酰基单元.醌霉素选择性插入到DNA分子的碱基对之间,抑制DNA的复制和转录,因而具有良好的肿瘤抑制活性.综述了近十年来醌霉素家族抗生素的生物合成研究进展,通过比较醌霉素不同代表成员的基因簇,归纳这些化合物与其它类型天然产物生物合成以及色氨酸分解代谢中的相似反应,并剖析催化这些反应的酶的功能特性,揭示了醌霉素的化学结构特征和其不同成员之间结构差异的形成原因.在此基础上,还介绍了在异源宿主大肠杆菌中用组合生物合成的方法产生醌霉素类非天然的天然产物的范例,展示了该类抗生素工业化生产的潜力.

关键词：肿瘤抑制醌霉素天然产物生物合成

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拟无枝酸菌宿主构建及次级代谢基因簇异源表达

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华中农业大学学报 2022年第3期41卷 164-172页

作者：胡欣瑞贺卫军吕金王业民陶美凤上海交通大学微生物代谢国家重点实验室上海200030

为将生长快、发酵时间短、遗传操作便捷的稀有放线菌拟无枝酸菌TNS106开发成异源表达宿主,通过同源重组将内源的瑞斯托霉素生物合成关键基因rpsA替换为ΦC31和ΦBT1噬菌体细菌附着位点attB,清除代谢背景并引入整合位点,得到菌株HXR1;将... 详细信息

为将生长快、发酵时间短、遗传操作便捷的稀有放线菌拟无枝酸菌TNS106开发成异源表达宿主,通过同源重组将内源的瑞斯托霉素生物合成关键基因rpsA替换为ΦC31和ΦBT1噬菌体细菌附着位点attB,清除代谢背景并引入整合位点,得到菌株HXR1;将含有来自天蓝色链霉菌的放线紫红素基因簇或来自刺糖多孢菌的多杀菌素基因簇的质粒转到HXR1进行异源表达,检测发酵产物。结果显示,HXR1成功表达放线紫红素和多杀菌素;与红色糖多孢菌宿主LJ161相比,放线紫红素的产生提前1 d,产量提高1.3倍。拟无枝酸菌异源表达宿主HXR1可为从链霉菌和稀有放线菌中发现新的次级代谢产物提供有用的平台。

关键词：药物研发稀有放线菌拟无枝酸菌异源表达放线紫红素多杀菌素抗生素次级代谢产物

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