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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细菌外膜囊泡亚群的分离与蛋白质组学分析

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色谱 2025年

作者：尤柏儒邹迅吴言李荪涛肖华微生物代谢国家重点实验室上海交通大学生命科学技术学院

外膜囊泡(OMVs)是革兰氏阴性细菌分泌的20～400 nm的具膜囊泡状小体,在毒性物质传递和免疫逃逸等过程中发挥重要功能。尽管许多研究已经揭示了OMVs的关键作用,但是OMVs自身存在的异质性限制了我们对其蛋白质组成和功能的深入研究。因此,... 详细信息

外膜囊泡(OMVs)是革兰氏阴性细菌分泌的20～400 nm的具膜囊泡状小体,在毒性物质传递和免疫逃逸等过程中发挥重要功能。尽管许多研究已经揭示了OMVs的关键作用,但是OMVs自身存在的异质性限制了我们对其蛋白质组成和功能的深入研究。因此,对OMVs异质性亚群的组成及其生物学功能开展研究具有重要意义。本研究采用超速离心结合密度梯度离心,对大肠杆菌DH5α和铜绿假单胞菌PAO1分泌的OMVs进行了系统的分离和表征,并结合定量蛋白质组学技术对其进行了全面分析。首先,我们对超速离心得到的两种菌株OMVs粗提物进行了碘克沙醇密度梯度离心,得到了F1～F6 6个组分。接着,通过纳米颗粒追踪分析,确认了DH5α-OMVs和PAO1-OMVs粒径分布,DH5α-OMVs各亚群的平均粒径为131.0～161.0 nm, PAO1-OMVs各亚群的平均粒径为140.0～169.0 nm;通过透射电子显微镜观察到囊泡呈经典的茶托结构;蛋白质的银染和免疫印迹结果共同验证了密度梯度组分中OMVs亚群的分布,同时确定了DH5α-OMVs和PAO1-OMVs亚群的有效组分分别为F1a～F4a和F1b～F5b。然后,我们从DH5α-OMVs和PAO1-OMVs的各亚群中分别鉴定到2 388种和905种蛋白质。通过k-means聚类和GO富集分析,我们揭示了不同密度亚群在能量代谢、物质运输、核糖体合成等生物学功能上的异质性。最后,通过对大肠杆菌DH5α-OMVs和铜绿假单胞菌PAO1-OMVs亚群的比较分析,我们发现两种菌株虽然在OMVs的基本功能上具有共性,但在各自的亚群中也展现出了不同的功能特征。DH5α-OMVs的F1a亚群富集了与氨基酸代谢和蛋白质合成相关的功能,而PAO1的F2b亚群则表现出显著的生物大分子合成功能。本研究揭示了细菌OMVs亚群具有不同的生物学功能,进而为理解细菌的致病机制和与宿主的相互作用提供新的理论基础,有利于拓展其生物学应用。

关键词：外膜囊泡亚群大肠杆菌铜绿假单胞菌密度梯度离心蛋白质组学

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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 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南京农业大学食品科技学院

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... 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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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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苏氨酸醛缩酶的结构与功能及其在药物合成中的应用

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生物化学与生物物理进展 2023年第5期50卷 962-977页

作者：何远志冯雁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

β-羟基-α-氨基酸(β-hydroxy-α-amnio acids,HAAs)是一类广泛应用于制药工业的重要手性中间体。由于其含有双手性中心(C_(α)和C_(β)),探索其严格立体选择性的生物合成方法备受关注。苏氨酸醛缩酶(threonine aldolase,TA)可在温和... 详细信息

β-羟基-α-氨基酸(β-hydroxy-α-amnio acids,HAAs)是一类广泛应用于制药工业的重要手性中间体。由于其含有双手性中心(C_(α)和C_(β)),探索其严格立体选择性的生物合成方法备受关注。苏氨酸醛缩酶(threonine aldolase,TA)可在温和条件下催化不同类型的醛与氨基酸缩合构筑丰富的HAAs产物库,显示了工业应用潜力。由于目前表征的TA普遍存在对Cβ立体选择性不严格、活性较低以及催化机制不清晰等问题,为其在HAAs合成中的应用带来了挑战。本文综述了TA在新酶挖掘、结构与催化机理解析、蛋白质工程以及合成应用等方面的研究进展,为推动酶催化绿色、高效合成手性药物提供参考。

关键词：苏氨酸醛缩酶 β-羟基-α-氨基酸晶体结构立体选择性蛋白质工程

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天然产物中β-位甲基化氨基酸单元的生物合成研究进展

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科学通报 2017年第31期62卷 3561-3575页

作者：张玉阳林双君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

相对于组成蛋白质大分子的20种标准氨基酸,更多的非标准氨基酸(将近500种)被引入天然产物的生物合成中,后者对于天然产物发挥独特的生物学功能具有至关重要的作用.β-位甲基化氨基酸作为一类非标准氨基酸,在一些活性天然产物的生物合成... 详细信息

相对于组成蛋白质大分子的20种标准氨基酸,更多的非标准氨基酸(将近500种)被引入天然产物的生物合成中,后者对于天然产物发挥独特的生物学功能具有至关重要的作用.β-位甲基化氨基酸作为一类非标准氨基酸,在一些活性天然产物的生物合成中及初级代谢中也有很多报道.它们的生物合成主要通过3种方式:(1)谷氨酸变位酶催化;(2)甲基转移酶和氨基转移酶联合催化;(3)S-腺苷甲硫氨酸自由基酶催化.本文综述了近年来文献中报道的天然产物中β-位甲基氨基酸单元的生物合成方式,通过代谢工程、合成生物学及酶工程的手段,将有助于提高含有该单元的活性天然产物的产量,同时有助于创造更多含有该单元的非天然-天然产物.

关键词：非标准氨基酸 β-位甲基化氨基酸天然产物生物合成

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