检索结果-内蒙古大学图书馆

生物工程学报 2025年第1期41卷 363-375页

作者：冯镁琳史彩芳王颖李春北京理工大学化学与化工学院、生物化工研究所、医药分子科学与制剂工程工信部重点实验室北京100081 清华大学化学工程系北京100084

基于转录因子的转录调控是广泛应用于微生物细胞工厂的一种有效的调控方式。目前,已实现应用的酿酒酵母内源天然转录调控元件较少,且存在基础表达高或动态范围窄等问题,无法满足异源化合物的特定代谢调控需求。植物中含有丰富的转录调... 详细信息

基于转录因子的转录调控是广泛应用于微生物细胞工厂的一种有效的调控方式。目前,已实现应用的酿酒酵母内源天然转录调控元件较少,且存在基础表达高或动态范围窄等问题,无法满足异源化合物的特定代谢调控需求。植物中含有丰富的转录调控元件,但大多元件的序列和功能尚未充分表征和优化,在微生物细胞工厂中的应用更是处于初级阶段。本研究选取了蒺藜苜蓿中天然调控元件,包括转录因子MtTASR2和MtTASR3以及其结合的启动子ProHMGR1,对其进行功能表征和工程化改造,构建了诱导型转录调控工具,并将其应用于酿酒酵母中β-胡萝卜素异源合成途径的特异性调控,使β-胡萝卜素产量相比出发菌株提高7.31倍。本研究进一步证明了植物源转录调控元件可用于调节酿酒酵母中基因的表达,为其在微生物细胞工厂中的特异性调控和应用提供了新的策略和思路。

关键词：转录因子调控元件酿酒酵母 β-胡萝卜素合成生物学

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CRISPR技术在链霉菌细胞工厂中的应用和优化

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化工学报 2025年第3期76卷 922-932页

作者：李新颖苏畅郭超庞建王超李春北京理工大学化学与化工学院生物化工研究所/医药分子科学与制剂工程工信部重点实验室北京100081 国家粮食和物资储备局科学研究院粮油加工研究所北京100037 清华大学化学工程系/生物化工研究所北京100084

链霉菌底盘细胞的开发是微生物源药物高效合成的有效策略,高效的基因编辑工具为构建链霉菌细胞工厂提供了有力的技术支撑。CRISPR(clustered regularly interspaced short palindromic repeats)技术具有精准性、普适性和易操作性,在微... 详细信息

链霉菌底盘细胞的开发是微生物源药物高效合成的有效策略,高效的基因编辑工具为构建链霉菌细胞工厂提供了有力的技术支撑。CRISPR(clustered regularly interspaced short palindromic repeats)技术具有精准性、普适性和易操作性,在微生物中得到了广泛的应用。然而脱靶效应、Cas蛋白毒性、编辑效率低下等原因,导致CRISPR在链霉菌中的应用受到一定的限制。对CRISPR相关技术在链霉菌中的应用及优化策略进行了总结和归纳,并对CRISPR系统在链霉菌细胞工厂中的应用前景进行了展望,为开发适用于链霉菌的高效基因编辑工具提供了参考。

关键词： CRISPR 链霉菌基因编辑生物技术优化策略

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酵母细胞催化合成18α-甘草酸

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化工学报 2024年第9期75卷 3266-3276页

作者：邢登雪张良李文强梁建华秦磊张根林李春石河子大学化学化工学院新疆兵团绿色化工过程重点实验室新疆石河子832003 北京理工大学化学与化工学院生物化工研究所医药分子科学与制剂工信部重点实验室北京100081 清华大学化学工程系工业生物催化教育部重点实验室北京100084

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... 详细信息

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。

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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微生物细胞工厂利用果糖合成高价值化学品

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微生物学通报 2025年

作者：刘志强曹伟洁薛怀千冯旭东刘护北京理工大学化学与化工学院生物化工研究所北京理工大学医药分子科学与制剂工程工业和信息化部重点实验室

果糖是动植物和微生物中参与代谢的重要单糖之一。以果糖为原料，通过微生物细胞工厂合成高附加值化学品，是实现绿色生物制造的关键。果糖是生物体糖代谢中可利用的第二大单糖，因此构建高效代谢果糖的微生物细胞工厂对其利用有重要意... 详细信息

果糖是动植物和微生物中参与代谢的重要单糖之一。以果糖为原料，通过微生物细胞工厂合成高附加值化学品，是实现绿色生物制造的关键。果糖是生物体糖代谢中可利用的第二大单糖，因此构建高效代谢果糖的微生物细胞工厂对其利用有重要意义。但与葡萄糖相比，大部分微生物代谢果糖的效率较低，这限制了果糖的应用。随着微生物代谢机制的深入研究和现代生物技术的发展，相关科研成果显著提高了微生物代谢果糖的效率，并拓展了其衍生品的种类。本文通过综述生物中存在的果糖代谢途径及其主要衍生产品，总结了不同底盘细胞利用果糖的代谢调控策略，概括了利用果糖合成相关产品的技术方案和研究进展，最后对其技术瓶颈和未来的发展方向进行了讨论和展望。

关键词：果糖果糖代谢途径微生物细胞工厂

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GH79家族糖苷水解酶分子进化关系和蛋白结构研究

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生物技术通报 2023年第1期39卷 104-114页

作者：陈泉冰曹伟洁李春吕波北京理工大学化学与化工学院生物化工研究所医药分子科学与制剂工程工信部重点实验室北京102488 清华大学化学工程系北京100084

GH79家族的糖苷水解酶在碳水化合物改性、细胞免疫识别和信号传导等方面具有广泛的生理活性和重要的应用前景。然而,目前GH79家族的多样性催化机理仍不清楚,识别底物的结构基础和分子机制尚不清晰。本文总结了近几年GH79家族的研究进展... 详细信息

GH79家族的糖苷水解酶在碳水化合物改性、细胞免疫识别和信号传导等方面具有广泛的生理活性和重要的应用前景。然而,目前GH79家族的多样性催化机理仍不清楚,识别底物的结构基础和分子机制尚不清晰。本文总结了近几年GH79家族的研究进展,系统分析了GH79家族酶的来源与分布,通过对酶的序列特征、分子进化关系、蛋白结构解析等方面进行深入阐述,旨在为后续的GH79家族的蛋白质工程和功能催化机制的解析奠定基础。

关键词： GH79家族催化机理分子进化结构解析

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微生物细胞合成植物天然产物的耐受工程研究

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中国生物工程杂志 2024年第11期44卷 87-98页

作者：王欣欣王颖李春北京理工大学医药分子科学与制剂工程工信部重点实验室、北京理工大学化学与化工学院生物化工研究所北京102488 清华大学化学工程系/工业生物催化教育部重点实验室北京100084

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... 详细信息

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。

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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高能燃料前体α-红没药烯的生物制造过程优化

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化工学报 2024年第12期75卷 4702-4711,F0004页

作者：马治东张亚鹏高慧鹏李文强吕波秦磊张全李春石河子大学化学化工学院/化工绿色过程省部共建国家重点实验室培育基地新疆石河子832003 北京理工大学化学与化工学院生物化工研究所/医药分子科学与制剂工信部重点实验室北京100081 中石化大连石油化工研究院有限公司辽宁大连116023 清华大学化学工程系工业生物催化教育部重点实验室北京100084

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... 详细信息

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。

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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人工增强型启动子TCIN5B的构建与优化

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生物工程学报 2025年

作者：郭梦董曙馨李珺李春北京理工大学化学与化工学院生物化工研究所医药分子科学与制剂工程工信部重点实验室清华大学化学工程系绿色生物制造全国重点实验室/清华大学合成与系统生物学中心

为了构建胁迫响应型启动子，对工业菌株A223胁迫转录组数据进行了深入挖掘，发现胁迫转录因子CIN5表达量显著提高，但抗性优势不明显，随后分析CIN5的潜在互作基因时，发现CIN5结合基序“TTACGTAATC”具有转录增强活性，命名为“CIN... 详细信息

为了构建胁迫响应型启动子，对工业菌株A223胁迫转录组数据进行了深入挖掘，发现胁迫转录因子CIN5表达量显著提高，但抗性优势不明显，随后分析CIN5的潜在互作基因时，发现CIN5结合基序“TTACGTAATC”具有转录增强活性，命名为“CIN5BS”，将其作为顺式元件插入到启动子TEF1不同位点，获得了转录水平最高提升15.25倍的4个人工增强型启动子TCIN5B(3-6)。通过优化GC含量设计了5个顺式元件CIN5B4-(1-5)，获得了5个活性更强的人工增强型启动子TCIN5B4-(1-5)，例如TCIN5B4-1在 37 ℃下转录强度达到了对照的4.71倍。本研究建立的“转录因子挖掘-顺式元件设计-启动子重构”技术路线，为提高酵母细胞工厂在胁迫条件下稳定生产天然化合物提供了参考。

关键词：酿酒酵母转录因子CIN5 胁迫响应启动子工程

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细胞区室化调控萜类化合物微生物合成

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中国生物工程杂志 2023年第9期43卷 93-104页

作者：万娅孟栋李金玲李春王颖北京理工大学医药分子科学与制剂工程工信部重点实验室北京理工大学化学与化工学院生物化工研究所北京100081 清华大学化学工程系北京100084

萜类化合物具有抗炎、抗氧化、抑制肿瘤细胞增殖等药学活性,在医药行业应用广泛。近年来,利用微生物合成萜类化合物受到广泛关注。在微生物中高效合成萜类化合物离不开代谢途径的调控与优化,其中细胞区室化是常用的调控策略之一,在微生... 详细信息

萜类化合物具有抗炎、抗氧化、抑制肿瘤细胞增殖等药学活性,在医药行业应用广泛。近年来,利用微生物合成萜类化合物受到广泛关注。在微生物中高效合成萜类化合物离不开代谢途径的调控与优化,其中细胞区室化是常用的调控策略之一,在微生物细胞工厂的构建中发挥着重要作用。代谢途径的细胞区室化具有许多优点,如增加酶和底物的局部浓度,抑制其向副产物转移和减少有毒中间体积累等,可实现萜类化合物的高效合成。近年来利用细胞区室化在微生物中合成萜类化合物的研究逐步展开,但目前对于区室化工程在构建细胞工厂中的应用总结较少。因此,围绕代谢途径区室化的作用,各种细胞器的生理特性及其在调控萜类化合物微生物合成中的应用进行了综述,讨论细胞区室化调控策略的发展、存在的问题及前景,以期为萜类化合物的高效微生物合成提供参考。

关键词：细胞区室化萜类化合物细胞器工程代谢工程

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细胞工厂设计数字化赋能绿色生物制造

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中国科学院院刊 2025年第1期40卷 67-78页

作者：孟繁泽曹锐胡冰秦磊李春清华大学化学工程系北京100084 清华大学工业生物催化教育部重点实验室北京100084 清华大学合成与系统生物学中心北京100084 新疆大学智能科学与技术学院(未来技术学院) 乌鲁木齐830049 北京理工大学化学与化工学院生物化工研究所/医药分子科学与制剂工程工信部重点实验室北京100081

绿色制造是一种综合考虑环境影响与资源效益的现代化制造模式,而绿色生物制造是绿色制造的重要方式之一,是新质生产力的重要组成部分。绿色生物制造以细胞工厂为核心,利用可再生资源,实现化学品的低碳、绿色、可持续的高效生产。其中,... 详细信息

绿色制造是一种综合考虑环境影响与资源效益的现代化制造模式,而绿色生物制造是绿色制造的重要方式之一,是新质生产力的重要组成部分。绿色生物制造以细胞工厂为核心,利用可再生资源,实现化学品的低碳、绿色、可持续的高效生产。其中,高性能细胞工厂的设计是实现高效绿色生物制造的重中之重。传统细胞工厂设计过程复杂,耗时耗力。随着人工智能领域的发展,数字化辅助细胞工厂设计节约了时间和成本。通过数据库构建与更新、代谢流调控数字化设计、目标分子逆合成途径数字化设计、基因线路数字化设计、发酵工艺数字孪生等技术的组合可实现全生命周期数字化细胞工厂的设计,指导高性能细胞工厂的快速构建与优化,赋能绿色生物制造。

关键词：新质生产力绿色生物制造细胞工厂数字化合成生物学

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