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天然产物是创新药物、食品、香料和日化产品等的重要来源,和人民的健康生活息息相关。近年来,随着现代生物学技术和天然产物化学技术的发展和融合,天然产物生物合成研究得到了迅猛的发展。一批天然产物的生物合成途径被解析,许多天然产物生物合成相关的途径酶与后修饰酶被挖掘和功能表征。进一步,这些参与天然产物生物合成的途径酶编码基因被组装到不同的底盘细胞中,利用合成生物学技术构建细胞工厂,用于天然产物的生物合成。此外,包括基因组编辑等新技术在内的生物技术也被用于天然产物的生物合成。为了进一步促进天然产物生物合成研究的发展,《生物工程学报》特组织出版\"天然产物的生物合成\"专刊,重点阐述了在天然产物生物合成途径的解析,工具酶的挖掘和功能表征以及生物合成技术制备天然产物三方面所取得的研究进展,并展望未来的发展趋势,为天然产物生物合成的进一步发展提供借鉴和指导。 相似文献
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微生物合成黄酮类研究进展 总被引：1，自引：0，他引：1
黄酮类化合物是植物特有的多酚类化合物,具有抗氧化、抗炎、抗肿瘤、改善血液循环等生理功能,在保健品、化妆品和医药等方面具有广阔的应用前景。黄酮类化合物主要通过植物提取制备,受时间空间及植物种类等因素限制,且分离纯化步骤复杂,产率较低。随着合成生物学与代谢工程的发展,构建黄酮类物质的生物合成代谢途径线路,并对基因来源、基因序列、基因组合方式、菌株底盘改造等方面进行筛选和优化已取得较大成果。现已能用工程酵母和大肠杆菌等微生物合成二氢黄酮、黄酮、异黄酮、黄酮醇、花色素和黄烷酮等黄酮类化合物,在此基础上还可经甲基化酶或糖基化酶修饰,增加新的生物活性。综述了目前国内外微生物合成各类黄酮类物质的研究进展,并对将来的发展趋势进行了讨论和分析。 相似文献
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放线菌素D是人类发现的第一个具有抗肿瘤活性的抗生素,但由于毒性太大,因而被限制用于几种恶性肿瘤治疗。本文概述了天然放线菌素的结构特点,重点介绍了放线菌素生物合成过程:犬尿氨酸途径,非核糖体肽合成途径和吩恶嗪酮发色团形成。对放线菌素生物合成途径的探索非常有利于开发新颖的低毒性的结构类似物。 相似文献
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吡咯喹啉醌(pyrroloquinoline quinone,PQQ)是一种多肽修饰类天然产物,是继烟酰胺和核黄素之后第三类辅酶,具有抗氧化、抗衰老、提高免疫力等重要生理功能,在医药、保健等领域具有重要价值.目前,PQQ的大规模制备仍然存在诸多问题,限制了PQQ的广泛应用.当前迫切需求低成本的合成方式,以充分实现其广阔... 相似文献
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木质素生物合成途径及调控的研究进展 总被引：50，自引：0，他引：50
木质素是植物体中仅次于纤维素的一种重要大分子有机物质,具重要生物学功能。木质素填充于纤维素构架中增强植物体的机械强度,利于疏导组织的水分运输和抵抗不良外界环境的侵袭。陆生植物的木质素合成是适应陆地环境的重要进化特征之一。然而,制浆造纸的中心环节是用大量化学品将原料中的木质素与纤维素分离,纤维素用于造纸,分离的木质素等成为造纸工业的主要废弃物,对江河湖海的污染触目惊心。脱木质素的化学品投入及废液的碱回收处理需大量耗能并增加造纸成本。饲草的木质素还影响牲畜的消化与营养吸收,木质素含量的高低是饲草优劣… 相似文献
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紫杉醇生物合成的研究进展 总被引：13，自引：0，他引：13
本文对近年来研究紫杉醇的生物合成及生物合成途径中关键酶的进展进行了评述。目前紫杉醇的生物合成途径已经基本明了,其生物合成途径中环化酶的基因已经克隆成功。在分子及基因水平上大量生产紫杉醇的曙光已经出现。 相似文献
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植物类萜生物合成途径及关键酶的研究进展 总被引：1，自引：0，他引：1
萜类化合物是植物中广泛存在的一类代谢产物,在植物的生长、发育过程中起着重要的作用。植物中的萜类化合物有两条合成途径:甲羟戊酸途径和5-磷酸脱氧木酮糖/2C-甲基4-磷酸-4D-赤藓糖醇途径。这两条途径中都存在一系列调控萜类化合物生成、结构和功能各异的酶,其中关键酶的作用决定了下游萜类化合物的产量。植物类萜生物合成途径的调控以及该途径中关键酶的研究已成为目前国内外生物学领域的一大热点。综述了植物类萜生物合成途径和参与该途径的关键酶及其基因工程的研究进展,并展望了其应用前景。 相似文献
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【背景】微生物来源的天然产物是小分子药物或药物先导物的重要来源。对链霉菌Streptomyces antibioticus NRRL 8167的基因组分析显示,其包含多个次级代谢产物的生物合成基因簇,具有产生多种新化合物的潜力。【目的】对链霉菌S. antibioticus NRRL 8167中次级代谢产物进行研究,以期发现结构新颖或生物活性独特的化合物,并对相应产物的生物合成基因簇和生物合成途径进行解析。【方法】利用HPLC图谱结合特征性紫外吸收和LC-MS方法,排除S. antibioticus NRRL 8167产生的已知化合物,确定具有特殊紫外吸收的化合物作为挖掘对象,然后利用正、反相硅胶柱色谱、高效液相色谱等技术对次级代谢产物进行分离纯化,分离化合物。利用质谱及核磁共振光谱技术对化合物结构进行解析和鉴定;提取链霉菌S. antibioticus NRRL 8167基因组DNA,利用PacBio测序平台进行基因组测序;利用生物信息学对基因组进行注释,并对合成该化合物的基因簇进行定位分析,推导其生物合成途径。【结果】确定这个化合物是NaphthgeranineA,属于聚酮类化合物。全基因组序列分析发现S.antibioticusNRRL8167基因组含有28个次级代谢产物生物合成基因簇,其中基因簇20可能负责Naphthgeranine A的生物合成,并对其生物合成途径进行了推导。【结论】基于紫外吸收光谱和质谱特征,从S. antibioticus NRRL 8167菌株的发酵提取物中分离鉴定了一个聚酮类化合物Naphthgeranine A。该菌株的全基因组测序为其生物合成基因簇的鉴定提供了前提,对Naphthgeranine A生物合成基因簇和生物合成途径的推测为进一步研究这个化合物的生物合成机制奠定了基础。 相似文献
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Microbial fumarate production from renewable feedstock is a promising and sustainable alternative to petroleum-based chemical synthesis. Here, we report a modular engineering approach that systematically removed metabolic pathway bottlenecks and led to significant titer improvements in a multi-gene fumarate metabolic pathway. On the basis of central pathway architecture, yeast fumarate biosynthesis was re-cast into three modules: reduction module, oxidation module, and byproduct module. We targeted reduction module and oxidation module to the cytoplasm and the mitochondria, respectively. Combinatorially tuning pathway efficiency by constructing protein fusions RoMDH-P160A and KGD2-SUCLG2 and optimizing metabolic balance by controlling genes RoPYC, RoMDH-P160A, KGD2-SUCLG2 and SDH1 expression strengths led to significantly improved fumarate production (20.46 g/L). In byproduct module, synthetizing DNA-guided scaffolds and designing sRNA switchs enabled further production improvement up to 33.13 g/L. These results suggest that modular pathway engineering can systematically optimize biosynthesis pathways to enable an efficient production of fumarate. 相似文献
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真菌芳香聚酮化合物是由真菌非还原聚酮合酶(NR-PKSs)催化形成的具有广泛生物活性的一类天然产物。大部分内源真菌菌株存在难培养、致病性或产率低等问题,从根本上限制了真菌芳香聚酮化合物的开发和应用。随着合成生物学和代谢工程的发展,很多具有生物活性的聚酮产物实现了在工业微生物(如酿酒酵母、构巢曲霉等)中的异源生产,相关研究逐渐成为热点。从合成途径解析与挖掘、底盘细胞的构建与改造等方面综述了近年来真菌芳香聚酮化合物的合成生物学研究进展,为未来真菌芳香聚酮化合物人工代谢途径的高效构建和实现工业化生产奠定基础。 相似文献
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真菌芳香聚酮化合物是由真菌非还原聚酮合酶(NR-PKSs)催化形成的具有广泛生物活性的一类天然产物。大部分内源真菌菌株存在难培养、致病性或产率低等问题,从根本上限制了真菌芳香聚酮化合物的开发和应用。随着合成生物学和代谢工程的发展,很多具有生物活性的聚酮产物实现了在工业微生物(如酿酒酵母、构巢曲霉等)中的异源生产,相关研究逐渐成为热点。从合成途径解析与挖掘、底盘细胞的构建与改造等方面综述了近年来真菌芳香聚酮化合物的合成生物学研究进展,为未来真菌芳香聚酮化合物人工代谢途径的高效构建和实现工业化生产奠定基础。 相似文献
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Formate is a promising, water-soluble C1 feedstock for biotechnology that can be efficiently produced from CO2—but formatotrophy has been engineered in only a few industrially-relevant microbial hosts. We addressed the challenge of expanding the feedstock range of bacterial hosts by adopting Pseudomonas putida as a robust platform for synthetic formate assimilation. Here, the metabolism of a genome-reduced variant of P. putida was radically rewired to establish synthetic auxotrophies that could be functionally complemented by expressing components of the reductive glycine (rGly) pathway. We adopted a modular engineering approach, dividing C1 assimilation in segments composed of both heterologous activities (sourced from Methylobacterium extorquens) and native biochemical reactions. Modular expression of rGly pathway elements enabled growth on formate as carbon source and acetate (predominantly for energy supply), and adaptive laboratory evolution of two lineages of engineered P. putida formatotrophs lead to doubling times of ca. 15 h. We likewise identified emergent metabolic features for assimilation of C1 units in these evolved P. putida populations. Taken together, our results consolidate the landscape of useful microbial platforms that can be implemented for C1-based biotechnological production towards a formate bioeconomy. 相似文献
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分析道地南药高良姜（Alpinia officinarum Hance）不同部位挥发油的化学组成,并测定指标成分1,8-桉油精的含量变化。结果表明,高良姜不同部位挥发油中的化学组成以及1,8-桉油精含量差异都很大,其一至四年生的地下根茎中1,8-桉油精含量均符合《中国药典》（2005版）的要求。 相似文献
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Here we report recombinant expression and activity of several type I fatty acid synthases that can function in parallel with the native Escherichia coli fatty acid synthase. Corynebacterium glutamicum FAS1A was the most active in E. coli and this fatty acid synthase was leveraged to produce oleochemicals including fatty alcohols and methyl ketones. Coexpression of FAS1A with the ACP/CoA-reductase Maqu2220 from Marinobacter aquaeolei shifted the chain length distribution of fatty alcohols produced. Coexpression of FAS1A with FadM, FadB, and an acyl-CoA-oxidase from Micrococcus luteus resulted in the production of methyl ketones, although at a lower level than cells using the native FAS. This work, to our knowledge, is the first example of in vivo function of a heterologous fatty acid synthase in E. coli. Using FAS1 enzymes for oleochemical production have several potential advantages, and further optimization of this system could lead to strains with more efficient conversion to desired products. Finally, functional expression of these large enzyme complexes in E. coli will enable their study without culturing the native organisms. 相似文献
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Mycotoxins are secondary metabolites produced by many important phytopathogenic and food spoilage fungi including Aspergillus, Fusarium and Penicillium species. The toxicity of four of the most agriculturally important mycotoxins (the trichothecenes, and the polyketide-derived mycotoxins; aflatoxins, fumonisins and sterigmatocystin) are discussed and their chemical structure described. The steps involved in the biosynthesis of aflatoxin and sterigmatocystin and the experimental techniques used in the cloning and molecular characterisation of the genes involved in the pathway are described in detail. The biosynthetic genes involved in the fumonisin and trichothecene biosynthetic pathways are also outlined. The potential benefits gained from an increased knowledge of the molecular organisation of these pathways together with the mechanisms involved in their regulation are also discussed. 相似文献