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 173-198页

作者：吴亚伟王方忠陈磊张卫文教育部合成生物学前沿科学中心教育部系统生物工程重点实验室天津300072 天津大学化工学院合成微生物学实验室天津300072 天津大学生物安全战略研究中心天津300072

近年来,随着合成生物学的飞速发展,基因工程和分子操作手段日益完善。微藻作为微生物细胞工厂的代表性宿主菌株之一,在生产油脂、色素、蛋白质和生物燃料等高附加值生物产品方面得到了广泛的应用,并在生化能源、食品药品以及环境保护等... 详细信息

近年来,随着合成生物学的飞速发展,基因工程和分子操作手段日益完善。微藻作为微生物细胞工厂的代表性宿主菌株之一,在生产油脂、色素、蛋白质和生物燃料等高附加值生物产品方面得到了广泛的应用,并在生化能源、食品药品以及环境保护等领域展现出广阔的应用前景。然而,目前基于微藻工艺的生产效率仍然很低,限制了其大规模的工业应用。除了改良菌种和优化培养外,基于外源化学添加剂进行调控也是一种有益的优化策略。这种方法依赖于直接的表型筛选,不需要深入解析生物产品合成过程中涉及的代谢和分解代谢途径中的分子靶点,就可以快速提高微藻高附加值生物产品的产量,获得所需的表型。虽然已有大量关于使用外源添加剂等替代手段来提高微藻生长和高附加值生物产品的产量的研究,但关于添加剂的种类、用途和所针对的菌株以及相关的分子作用机制的分类总结还不够系统和全面。本综述对近年来应用化学诱导剂或增强剂来改善微藻培养中细胞生长和高附加值生物产物积累的实例进行总结,重点介绍了用于微藻培养的外源添加剂的种类、外源添加剂及其组合对微藻生长和高价值生物产品积累的影响以及相关作用的分子机制,为研究人员利用合成生物学的方法来开发合适的细胞底盘以及利用微藻来进行大规模的工业化生产提供了有用的信息。

关键词：添加剂微藻生长生物产物

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解脂耶氏酵母生物合成芳香族氨基酸衍生物的合成生物学策略

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微生物学通报 2025年第1期52卷 33-45页

作者：陈茁朱源李伟国闫晓光颜丙扬乔建军赵广荣天津大学化工学院、教育部合成生物学前沿科学中心、系统生物工程教育部重点实验室天津300350 天津大学浙江研究院(绍兴) 浙江绍兴312300

芳香族氨基酸衍生物广泛存在于自然界中,具有多种生物活性,包括抗氧化、抗炎、神经保护和抗癌特性。在食品、化妆品、营养保健品、化学等领域,尤其在制药工业中发挥着重要作用。近年来,解脂耶氏酵母(Yarrowia lipolytica)作为一种非常... 详细信息

芳香族氨基酸衍生物广泛存在于自然界中,具有多种生物活性,包括抗氧化、抗炎、神经保护和抗癌特性。在食品、化妆品、营养保健品、化学等领域,尤其在制药工业中发挥着重要作用。近年来,解脂耶氏酵母(Yarrowia lipolytica)作为一种非常规模式生物,因其独特的生理生化特性在生物合成领域展现出独特的潜力,特别是在芳香族氨基酸衍生物的合成上,包括白藜芦醇和柚皮素等。由于其独特的胞质环境和高通量的乙酰辅酶A,解脂耶氏酵母成为合成芳香族氨基酸衍生物的理想宿主。本文总结了解脂耶氏酵母在生产芳香族氨基酸衍生物方面的合成生物学策略,并汇总目前解脂耶氏酵母合成芳香族氨基酸衍生物的进展,对解脂耶氏酵母底盘细胞在合成生物学未来的发展和挑战进行了展望。

关键词：解脂耶氏酵母芳香族氨基酸衍生物合成生物学代谢工程

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石油烃污染物降解菌株耐受性的研究进展

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生物工程学报 2025年第1期41卷 199-215页

作者：王珊珊朱肖倩曹志北王璐丁明珠天津大学化工学院、天津大学合成生物学前沿科学中心、系统生物工程教育部重点实验室天津300072 天津大学合成生物前沿研究院天津300072 提高油气采收率全国重点实验室北京100083 中国石油集团科学技术研究院有限公司北京100083

石油烃污染已成为全球环境问题之一,对环境和人类健康造成严重威胁。在石油烃污染环境修复过程中,微生物修复起着至关重要的作用。然而,被石油烃污染的环境中存在着多种胁迫因素,这些因素限制了微生物修复的效率。本文综述了石油烃污染... 详细信息

石油烃污染已成为全球环境问题之一,对环境和人类健康造成严重威胁。在石油烃污染环境修复过程中,微生物修复起着至关重要的作用。然而,被石油烃污染的环境中存在着多种胁迫因素,这些因素限制了微生物修复的效率。本文综述了石油烃污染环境中常见的胁迫因素,以及微生物对这些因素的响应机制,重点探讨了提高石油烃降解微生物耐受性的方法,如非理性改造、基于系统生物学工具或耐受机制进行理性改造、构建微生物混菌体系等。这些方法的应用有望提高微生物在石油烃污染环境中的生存能力和修复效率,为环境修复提供新的思路和技术支持。

关键词：石油烃污染环境修复胁迫响应微生物耐受性

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鞭毛可视化方法及其在鞭毛功能研究中的应用

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生物工程学报 2025年第1期41卷 117-130页

作者：孔东洋王璐张红张静超天津大学化工学院合成生物学前沿科学中心和系统生物工程教育部重点实验室天津300350 中国石油集团科学技术研究院有限公司北京100083 中国石油天然气股份有限公司石油化工研究院北京102206 电子科技大学四川省人民医院医学遗传中心四川成都610054

鞭毛作为细菌主要的运动器官,是细菌表面重要的蛋白质结构,在细菌运动、趋化性、致病性以及环境感知等方面发挥着重要作用。随着细菌显微追踪技术的发展以及鞭毛可视化工具的开发应用,鞭毛新的运动形态和在细菌生理活动中更加详细的功... 详细信息

鞭毛作为细菌主要的运动器官,是细菌表面重要的蛋白质结构,在细菌运动、趋化性、致病性以及环境感知等方面发挥着重要作用。随着细菌显微追踪技术的发展以及鞭毛可视化工具的开发应用,鞭毛新的运动形态和在细菌生理活动中更加详细的功能作用被逐步发现。本文主要综述了鞭毛可视化方法以及基于此方法对鞭毛功能的研究进展,为研究鞭毛功能提供了更多的思路,为未来其在抑制细菌传播和治疗细菌感染等领域的应用提供了理论基础。

关键词：鞭毛可视化功能运动性致病性

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超长单链DNA与茶多酚超分子组装构筑多功能水凝胶

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高分子学报 2022年第10期53卷 1261-1270页

作者：唐建普崔臻欧俊含姚池仰大勇天津大学化工学院教育部合成生物学前沿科学中心系统生物工程教育部重点实验室天津300350

为开发新的DNA组装模式、整合杂化功能模块、丰富DNA水凝胶的合成方法和功能,利用双滚环扩增策略合成了超长DNA链,通过茶多酚(TP)与DNA链间的超分子组装,构建了TP-DNA杂化水凝胶.优化了水凝胶组分,通过扫描电子显微镜、流变测试等对水... 详细信息

为开发新的DNA组装模式、整合杂化功能模块、丰富DNA水凝胶的合成方法和功能,利用双滚环扩增策略合成了超长DNA链,通过茶多酚(TP)与DNA链间的超分子组装,构建了TP-DNA杂化水凝胶.优化了水凝胶组分,通过扫描电子显微镜、流变测试等对水凝胶进行表征,以此研究TP的引入对DNA水凝胶性能的影响.研究结果表明,TP的引入不仅可以调节DNA水凝胶受核酸酶降解的速率,还赋予水凝胶抑菌、促进伤口愈合的特性,在大鼠伤口模型中显著地促进伤口愈合.

关键词： DNA水凝胶茶多酚抗菌抗降解

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“基因式”创制DNA功能材料

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高分子学报 2021年第11期52卷 1441-1458页

作者：董宇航韩金鹏仰大勇天津大学化工学院教育部合成生物学前沿科学中心系统生物工程教育部重点实验室天津300350

发展新的材料化学系统如建造大楼的“备料”阶段,是决定大楼品质的基石,是功能导向材料体系的分子基础.实现功能导向的材料设计、合成与过程的精准控制是材料化学领域发展的重要挑战.在高分子科学中,让高分子像“基因”一样精准控制单... 详细信息

发展新的材料化学系统如建造大楼的“备料”阶段,是决定大楼品质的基石,是功能导向材料体系的分子基础.实现功能导向的材料设计、合成与过程的精准控制是材料化学领域发展的重要挑战.在高分子科学中,让高分子像“基因”一样精准控制单体有序合成,完成信息传递和功能定制,是实现高分子材料精准创制的有效策略,即“基因式”精准创制.作为生命核心遗传物质,DNA分子自带生命基因属性,是可精准编码遗传信息的生物活性大分子,天然地符合材料“基因式”精准创制的构建原则.本文作者结合自身的研究,评述DNA功能材料的“基因式”创制,主要介绍树枝状DNA和DNA水凝胶2种重要功能材料的构建策略,其中树枝状DNA功能材料的构建策略包括靶标聚合法、酶促延伸法和杂化耦合法,DNA水凝胶的主要构建策略包括模块组装法、酶促扩增法、酶促延伸法、链式杂交法和化学交联法;讨论了DNA功能性材料的分子组装原理和功能调控机制,DNA分子展现出在“基因式”功能化材料创制方面的独有优势,主要为单体的精准排列、结构的精准可控组装、序列信息的精准传递和功能的精准定制;总结了DNA材料“结构-功能-应用”贯通式研究的典型案例,主要集中于蛋白质生产、3D细胞培养、细胞界面工程和疾病治疗等生物医学领域.期待DNA材料的不断发展能够促进形成一种高分子材料“基因式”创制的典型范式.

关键词： DNA功能高分子 DNA水凝胶树枝状DNA DNA纳米技术 “基因式”材料创制

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基因组再造与重排构建细胞工厂

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化工学报 2019年第10期70卷 3712-3721页

作者：谢泽雄陈祥荣肖文海李炳志元英进教育部合成生物学前沿科学中心天津300072 天津大学化工学院系统生物工程教育部重点实验室天津300072

细胞工厂能利用微生物细胞制备人类所需能源、药物和化学品。底盘细胞和外源代谢路径的适配是构建高效细胞工厂的核心难题。基因组再造指利用化学合成的核苷酸分子“自下而上”构建生物基因组,基因组诱导重排指通过在全基因组尺度进行DN... 详细信息

细胞工厂能利用微生物细胞制备人类所需能源、药物和化学品。底盘细胞和外源代谢路径的适配是构建高效细胞工厂的核心难题。基因组再造指利用化学合成的核苷酸分子“自下而上”构建生物基因组,基因组诱导重排指通过在全基因组尺度进行DNA序列与结构的人为调控。基因组再造和诱导重排实现了对生命体的创造,增强了模式底盘细胞的遗传稳定性和操作柔性。基因组的适度精简和密码子简化改善细胞对底物、能量的利用效率,提高细胞生理性能的预测性和可控性。基因组重排可诱导染色体发生随机删除、复制、移位和倒置等结构变异,可产生大量性状优良的模式底盘细胞,进而加速代谢路径优化,提高路径和底盘细胞的适配性,为人工细胞工厂快速构建和优化提供了新策略。

关键词：基因组再造基因组重排细胞工厂底盘细胞代谢路径

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N-端改造植物P450酶实现工程大肠杆菌合成甜菜黄素

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天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2021年第9期54卷 934-941页

作者：赵广荣侯亚男天津大学化工学院天津300350 教育部合成生物学前沿科学中心和系统生物工程重点实验室天津300350

甜菜黄素是安全的植物源水溶性天然色素,主要应用于食品行业.甜菜黄素还具有抗氧化活性和光学特性,在医疗保健、荧光成像等领域具有潜在应用价值.目前,甜菜黄素的主要来源是植物提取分离,但存在甜菜黄素含量低、种类少等问题.本文改造植... 详细信息

甜菜黄素是安全的植物源水溶性天然色素,主要应用于食品行业.甜菜黄素还具有抗氧化活性和光学特性,在医疗保健、荧光成像等领域具有潜在应用价值.目前,甜菜黄素的主要来源是植物提取分离,但存在甜菜黄素含量低、种类少等问题.本文改造植物P450氧化酶,研发大肠杆菌异源合成甜菜黄素的新方法.首先,对甜菜的P450氧化酶CYP76AD1^(LL)和P450还原酶(cytochrome P450 reductase,CPR)进行N-端截短和改造,研究不同改造序列和表达策略对合成L-多巴的影响.结果表明,截去N-端跨膜序列,利用3种不同N-端序列修饰P450氧化酶,MA序列修饰CPR(MA-tCPR),工程大肠杆菌中均能以L-酪氨酸为底物合成L-多巴.其中亲水性2B1序列(MAKKTSS)修饰P450氧化酶,采用双顺反子表达策略优于单顺反子,工程大肠杆菌BDP10合成L-多巴的产量最高,为40.42 mg/L.进一步表达紫茉莉的4,5-多巴双加氧酶基因,构建了工程大肠杆菌BTA11,利用L-酪氨酸为前体,合成了甜菜醛氨酸.最后,在培养基添加3种氨基酸(对氨基苯甲酸、L-组氨酸、L-亮氨酸)和3种胺类化合物(酪胺、吡咯烷、吲哚啉),工程大肠杆BTA11合成了6种对应的甜菜黄素.研究结果表明,采用N-端改造策略赋予植物P450氧化酶在大肠杆菌中具有催化功能,能合成天然和非天然的颜色多样、结构丰富的多种甜菜素.

关键词：细胞色素P450酶甜菜黄素大肠杆菌合成生物学酶的改造

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模块化工程大肠杆菌从头合成丁香酚

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天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2022年第7期55卷 728-736页

作者：赵广荣曹嘉誉马雅婷邱泽天李嘉天津大学化工学院天津300350 教育部合成生物学前沿科学中心和系统生物工程重点实验室天津300350

丁香酚是一种绿色生物农药,主要用于防治番茄灰霉病、葡萄霜霉病和马铃薯晚疫病等主要的农业病害.目前丁香酚是从丁香和罗勒等植物中提取制备,其规模和产能受到限制,还存在废渣排放影响生态环境的问题.本研究采用合成生物学和模块化工... 详细信息

丁香酚是一种绿色生物农药,主要用于防治番茄灰霉病、葡萄霜霉病和马铃薯晚疫病等主要的农业病害.目前丁香酚是从丁香和罗勒等植物中提取制备,其规模和产能受到限制,还存在废渣排放影响生态环境的问题.本研究采用合成生物学和模块化工程策略,设计构建工程大肠杆菌,以期微生物从头合成丁香酚.将丁香酚异源合成途径分成3个模块,分别是上游的阿魏酸合成模块、中游的松柏醇合成模块和下游的丁香酚合成模块,对每个模块进行不同来源基因的组合筛选和表达优化.利用His标签、敲除甲基供体合成途径中的全局调控基因metJ,优化了上游模块(PcTAL-HpaBC-AtCOMT),减少了中间产物咖啡酸的积累,提高了阿魏酸合成.筛选了4CL和醇脱氢酶基因来源,研究了表达模式,获得最优的中游模块是双顺反子表达At4CL1-AtCCR1,单顺反子表达YahK,松柏醇产量最高.对3个酰基转移酶基因和4个丁香酚合成酶基因进行组合筛选,获得最优的下游模块是单顺反子PhCFAT和GdlEGS2,丁香酚合成最多.最后,在酪氨酸高产底盘中表达丁香酚合成途径,对初始葡萄糖、酵母提取物和诱导剂浓度等进行优化.在适宜的培养基和发酵条件下,丁香酚的产量为114.67mg/L.本文采用模块化代谢工程策略优化丁香酚异源合成途径,改造底盘菌株,首次实现了微生物从头合成丁香酚,具有重要应用前景.

关键词：丁香酚大肠杆菌代谢工程合成生物学

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人工金属酶研究进展

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中国生物工程杂志 2023年第10期43卷 72-84页

作者：刘小妍黄超群金雪芮罗云孜天津大学化工学院、教育部合成生物学前沿科学中心、系统生物工程教育部重点实验室天津300072

金属酶由金属辅因子和蛋白骨架构成。金属辅因子提供催化活性,是金属酶发挥功能的关键,而蛋白骨架为金属辅因子提供附着位点,同时提供手性环境。天然金属酶种类较多,可催化羟基化、环氧化等反应,其辅因子主要以金属离子或金属配体的形... 详细信息

金属酶由金属辅因子和蛋白骨架构成。金属辅因子提供催化活性,是金属酶发挥功能的关键,而蛋白骨架为金属辅因子提供附着位点,同时提供手性环境。天然金属酶种类较多,可催化羟基化、环氧化等反应,其辅因子主要以金属离子或金属配体的形式存在,所含金属元素以Fe、Cu、Zn居多,部分天然金属酶也含Mn等金属元素。然而,由于天然金属酶难以催化非天然底物,且部分金属酶体外催化效率低、自身稳定性较差,无法得以广泛应用。近年来研究发现,通过对起催化功能的金属辅因子和提供酶促反应微环境的蛋白骨架进行理性设计构建人工金属酶(artificial metalloenzymes,ArMs),可提高金属酶的催化效率或使其能够催化多种天然和非天然反应。此外,利用纳米技术修饰人工金属酶可以提高金属酶的稳定性和可调控性,为人工金属酶的优化提供了新思路。总结近年来人工金属酶领域取得的成果,着重介绍构建人工金属酶策略方面的研究进展,包括金属辅因子的改造、蛋白骨架的设计、基于纳米技术的修饰等,并展望了设计改造人工金属酶所面临的机遇和挑战,以期为人工金属酶的设计和应用提供参考。

关键词：人工金属酶辅因子蛋白骨架理性设计纳米技术

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