微生物合成根皮素及其糖苷研究进展 *

根皮素及其糖苷是二氢查耳酮类天然产物,具有抗氧化、抗炎和抑菌等多种生理活性,可应用于食品、药品、化妆品等行业。目前,根皮素及其糖苷主要从植物中提取,但含量低、组分复杂制约了高效、低成本的分离制备。随着合成生物学的发展,工程微生物生产根皮素及其糖苷将是一种有潜力的方法。综述了微生物合成根皮素及其糖苷的关键基因鉴定、代谢途径重构和优化策略,并针对酶的特异性差、副产物多等问题提出了技术对策。     

羟基丁酸及中链羟基脂肪酸共聚物的微生物合成

聚羟基脂肪酸酯（polyhydroxyalkanoicacids,简称PHAs）是许多原核生物于非平衡生长（如缺乏氮、磷、镁、氧）条件下合成的细胞内碳源和能源的贮藏性聚合物,其分子通式可表述为川．其中m＝l,2和3,一般为m＝l,即p一羟基脂肪酸。n为单体数目。R为侧链,多为不同链长的正烷基,也可以是支链的,不饱和的或带取代基的烷基。自从1926年聚羟基丁酸（Polyhydroxyblltyrate,简称PHB）被首次发现后,已有约80种不同的脂肪酸作为PHAs的单体在约300种细菌中被发现,包括碳原子数从3到14的大量含饱和或不饱和键或支链的脂肪族以及芳香族3羟基…     

琥珀酸发酵研究进展*

琥珀酸在化工和食品行业应用广泛。与传统化学方法相比,微生物发酵法生产琥珀酸具有诸多优点：生产成本具有竞争力;利用可再生的农业资源包括二氧化碳作为原料,避免了对石化原料的依赖;减少了化学合成工艺对环境的污染。主要介绍产琥珀酸微生物的来源和育种,代谢途径和发酵调控机制以及产品回收工艺的进展。     

真菌芳香聚酮化合物的合成生物学研究进展*

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。     

甲醇的生物利用与转化*

甲醇作为一种来源广泛、价格低廉、还原度高的非粮原料有望成为下一代生物制造的关键原料。利用合成生物学技术构建能够高效利用甲醇的重组微生物以实现从甲醇到高值化学品的生物转化已成国内外研究热点,但由于甲醇代谢过程的特殊性及复杂性,目前人工设计的甲基营养菌还难以实现以甲醇为唯一碳源进行生长及产物合成。基于对天然甲基营养菌甲醇代谢过程的分析,从甲醇脱氢酶的筛选与改造、甲醛同化途径的重构与优化、甲醇到化学品的生物转化几个方面对合成型甲基营养菌的构建策略及面临的挑战进行总结与分析,以期为今后合成型甲基营养菌的人工设计和利用提供一定的借鉴。     

真菌芳香聚酮化合物的合成生物学研究进展*

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。     

甲醇的生物利用与转化*

甲醇作为一种来源广泛、价格低廉、还原度高的非粮原料有望成为下一代生物制造的关键原料。利用合成生物学技术构建能够高效利用甲醇的重组微生物以实现从甲醇到高值化学品的生物转化已成国内外研究热点,但由于甲醇代谢过程的特殊性及复杂性,目前人工设计的甲基营养菌还难以实现以甲醇为唯一碳源进行生长及产物合成。基于对天然甲基营养菌甲醇代谢过程的分析,从甲醇脱氢酶的筛选与改造、甲醛同化途径的重构与优化、甲醇到化学品的生物转化几个方面对合成型甲基营养菌的构建策略及面临的挑战进行总结与分析,以期为今后合成型甲基营养菌的人工设计和利用提供一定的借鉴。     

微生物发酵制备大豆异黄酮的研究进展*

综述了微生物发酵制备大豆异黄酮特别是染料木黄酮和大豆苷元所用的菌种、发酵的工艺条件,以及如何从发酵液中提取、分离、纯化大豆异黄酮。     

细菌聚羟基脂肪酸酯检测方法研究进展*

细菌聚羟基脂肪酸酯（polyhydroxyalkanoates,PHAs）是存在于许多细菌细胞内的聚合物,是一种新型的生物材料,在生态研究中可作为营养指标。回顾有关PHAs的研究方法的同时介绍用PT-IR技术从细胞水平快速定性和定量分析细菌PHAs。     

芳香烃分解代谢的龙胆酸途径*

龙胆酸代谢途径是微生物降解芳香烃的3条典型的代谢途径之一,是一条重要但需要深入研究的代谢途经。综述了龙胆酸代谢途径的研究进展,特别是分子生物学方面的成果。     

微生物合成黄酮糖苷类天然产物研究进展

黄酮糖苷类天然产物是植物中黄酮类化合物的主要存在形式,通过糖基化修饰,可以改变其水溶性、稳定性等,赋予其新的生物活性和功能。黄酮类化合物的糖基化修饰通常由植物源或微生物源的糖基转移酶催化,根据糖基的位置、类型和数量的不同,可形成多种类型的黄酮糖苷类产物。随着合成生物学和代谢工程的快速发展,在微生物中合成植物源黄酮糖苷类天然产物取得了重要进展。综述了糖基转移酶的聚类分析及糖基供体的途径改造,并对代谢工程优化黄酮糖苷类天然产物的微生物合成进行了分析讨论,并对其发展前景进行了展望。     

Advances in bio‐based production of dicarboxylic acids longer than C4

Growing concerns of environmental pollution and fossil resource shortage are major driving forces for bio‐based production of chemicals traditionally from petrochemical industry. Dicarboxylic acids (DCAs) are important platform chemicals with large market and wide applications, and here the recent advances in bio‐based production of straight‐chain DCAs longer than C4 from biological approaches, especially by synthetic biology, are reviewed. A couple of pathways were recently designed and demonstrated for producing DCAs, even those ranging from C5 to C15, by employing respective starting units, extending units, and appropriate enzymes. Furthermore, in order to achieve higher production of DCAs, enormous efforts were made in engineering microbial hosts that harbored the biosynthetic pathways and in improving properties of biocatalytic elements to enhance metabolic fluxes toward target DCAs. Here we summarize and discuss the current advantages and limitations of related pathways, and also provide perspectives on synthetic pathway design and optimization for hyper‐production of DCAs.     

多不饱和脂肪酸合成途径研究进展

多不饱和脂肪酸在大多数生物体膜生物学和信号传递过程中起着至关重要的作用。最近研究发现,一些深海生物合成多不饱和脂肪酸并非由饱和脂肪酸的延长及脱饱和反应,而是由聚酮合酶途径(polyketide synthase,PKS)直接合成。介绍多不饱和脂肪酸的生物合成并总结近年来聚酮合酶这一新途径及其分子机制的研究进展。     

全氟辛烷磺酸生物降解研究进展

全氟化合物(perfluorinated compounds,PFCs)是碳氢类化合物及其衍生物中氢原子全部被氟原子取代后形成的一类化合物。全氟辛烷磺酸(perfluorooctane sulfonate,PFOS)是一种典型的全氟化合物,对于生物具有多方面的毒性。研究发现,PFOS广泛存在于环境中,造成了一定的污染,PFOS的降解成为亟待解决的问题。但是由于PFOS稳定性高,降解较为困难,尤其是在生物降解方面的研究较少。本文主要介绍了PFOS降解技术的发展现状以及存在的问题,并提出PFOS生物降解的可能途径。     

Cultivation of Microorganisms in the Cultural Medium Made from Squid Internal Organs and Accumulation of Polyunsaturated Fatty Acids in the Cells

The disposal and more efficient utilization of marine wastes is becoming increasingly serious. A culture media for microorganisms has been prepared from squid internal organs that are rich in polyunsaturated fatty acids (PUFAs). Both freshwater and marine bacteria grew well in this medium and some bacteria accumulated PUFAs in their lipids, suggesting uptake of exogenous PUFAs. Higher PUFA accumulations were observed in Escherichia coli mutant cells defective either in unsaturated fatty acid biosynthesis or fatty acid degradation, or both, compared to those without these mutations. Therefore, PUFA accumulation in cells can be improved by genetic modification of fatty acid metabolism in the bacteria. Squid internal organs would be a good source of medium, not only for marine bacteria but also for freshwater bacteria, and that this process may be advantageous to make efficient use of the fishery wastes and to produce PUFA-containing microbial cells and lipids.     

工程大肠杆菌合成游离脂肪酸的研究进展

游离脂肪酸作为一种重要的平台化合物,其衍生产品被广泛应用到能源、化学工业中。作为更加可持续、绿色的生产策略,利用工程微生物合成游离脂肪酸是以石油基和动植物为原料生产脂肪酸类产品的重要补充。大肠杆菌作为经典的模式微生物,通过对其进行代谢工程改造,脂肪酸的积累已经从痕量提高到了约9g/L,展示了其作为脂肪酸合成菌株的巨大应用潜力。随着合成生物学技术的涌现,“感应-调控器”、体外重构、β氧化逆循环、异源合成途径的整合等思路的引入极大地加快了工程大肠杆菌脂肪酸合成的进化速率,并赋予大肠杆菌合成多种脂肪酸产品的能力。对近年来通过代谢工程和合成生物学手段改造大肠杆菌合成游离脂肪酸的研究进展进行综述,对其发展前景进行展望。     

Activation of Exogenous Fatty Acids to Acyl-Acyl Carrier Protein Cannot Bypass FabI Inhibition in Neisseria

Neisseria is a Gram-negative pathogen with phospholipids composed of straight chain saturated and monounsaturated fatty acids, the ability to incorporate exogenous fatty acids, and lipopolysaccharides that are not essential. The FabI inhibitor, AFN-1252, was deployed as a chemical biology tool to determine whether Neisseria can bypass the inhibition of fatty acid synthesis by incorporating exogenous fatty acids. Neisseria encodes a functional FabI that was potently inhibited by AFN-1252. AFN-1252 caused a dose-dependent inhibition of fatty acid synthesis in growing Neisseria, a delayed inhibition of growth phenotype, and minimal inhibition of DNA, RNA, and protein synthesis, showing that its mode of action is through inhibiting fatty acid synthesis. Isotopic fatty acid labeling experiments showed that Neisseria encodes the ability to incorporate exogenous fatty acids into its phospholipids by an acyl-acyl carrier protein-dependent pathway. However, AFN-1252 remained an effective antibacterial when Neisseria were supplemented with exogenous fatty acids. These results demonstrate that extracellular fatty acids are activated by an acyl-acyl carrier protein synthetase (AasN) and validate type II fatty acid synthesis (FabI) as a therapeutic target against Neisseria.     

微生物合成黄酮类研究进展

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。     

蛋白质多肽类药物的脂肪酸修饰研究进展

随着基因工程技术的发展,蛋白质多肽药物的应用越来越受到人们的青睐。但此类药物具有血浆半衰期较短、免疫原性较强等不足 之处,在很大程度上限制了其临床应用。因此,研究人员尝试采用各种化学方法对蛋白质多肽类药物加以修饰,以弥补这一不足。与 PEG 修饰、 糖基化修饰、定点突变等方法相比,脂肪酸修饰除了可获得良好的生物活性、提高稳定性、降低免疫原性外,更重要的是由于脂肪酸是构 成人体脂肪、类脂和细胞膜磷脂的重要成分,可有助于提高药物的脂溶性,增大肠道黏膜透过性,增强药物与受体的结合。对蛋白质多肽 药物的脂肪酸修饰研究进展进行综述。     

Metabolism of Hydrocarbons in Microorganisms

The fatty acid composition of the lipid of yellowfin tuna (Thunnus albacares) caught in two different localities, Philippine Sea (a tropical zone) and the Pacific coast area of Japan (a temperate zone) is described. The total lipids of various organs (dorsal ordinary muscle, ventral ordinary muscle, dark muscle, liver, heart, pyloric cecum, and orbital region) and of the stomach contents were extracted, and the fatty acid comosition was analyzed by gas-liquid chromatography (GLC).

Docosahexaenoic acid (DHA; 22:6n-3) was the major unsaturated fatty acid in the lipid of all organs in the specimens examined from both localities, the mean DHA content accounting for more than 25% (mean ± S.D. of 26.9 ±5.7%) of the total fatty acids. This value is markedly different from the fatty acid profile of other fish species, because, in general, the fatty acid composition of other species is variable and the DHA content is less than 20% of total fatty acids.

Although the mean DHA content of the total fatty acids in the lipid of yellowfin tuna caught in the tropical and temperate zones was markedly higher than that in other fish species, there was a small difference between that in the northern samples (temperate waters, 30.5 ±6.1%) and the southern samples (tropical waters, 25.9 ± 5.2%). It is suggested that this difference may be due to environmental effects, e.g., the fatty acid composition of the lipids of prey organisms, because there is also a small difference between the mean DHA content of northern prey fish (22.7 ±6.1%) and that of southern prey fish (19.2 ±4.0%).