人参皂苷单体定向转化的生物催化及应用进展

人参是我国传统中药,药效显著、应用广泛。通过定向修饰与转化人参皂苷糖基可产生高抗癌活性稀有人参皂苷。传统化学法由于制备工艺极其复杂、成本过高,不能应用于临床,微生物及其酶系转化成为解决该瓶颈问题的最可行手段。有关全细胞催化、糖苷酶重组表达、固定化及其催化分子识别机制和溶剂工程的生物转化已有大量综述报道,但尚无在人参皂苷转化应用中的系统研究。文中通过对人参皂苷单体生物转化理论和应用研究最新进展的回顾,结合目前广泛采用的生物催化方法的讨论,系统梳理归纳了能够改善产物专一性、提高催化效率,且具有工业应用前景的人参皂苷单体定向转化方法。基于酶分子设计以及离子液体溶剂工程,对人参皂苷单体抗癌药物和食品、保健品市场的开发、规模化制备进行了展望。     

重组类人胶原蛋白工程菌补料发酵过程建模

对产类人胶原蛋白的重组大肠杆菌Escherichia coli(E. Coli) 的批式和分批-补料培养动力学进行了研究。通过检测发酵过程的基质浓度、菌体量和产物浓度,建立了一组反映发酵的动力学模型,并考虑了非工程菌存在的影响,分析了细胞生长、底物消耗、基因工程产物生成的过程,结果显示该动力学模型可以很好的拟合发酵过程。     

基因重组大肠杆菌表达类人胶原蛋白诱导条件优化研究

为了提高重组大肠杆菌BL21高密度发酵生产类人胶原蛋白的产量,分别研究了诱导时机、乙酸浓度、诱导强度以及补氮方式对外源基因表达的影响,并对各因素进行了优化。采用补料-分批式发酵,初始装液体积为6L。最终细胞密度可达到84.3g／L,类人胶原蛋白的表达量为14.6g/L。结果表明:在对数生长的中后期进行诱导,尽量减少乙酸的积累量,42℃诱导3h后降温至39℃继续诱导,并采用每隔10min补36ml补料氮溶液的周期操作方式,有利于细胞的生长和外源蛋白的表达。     

重组胶原蛋白的产业发展历程和生物医学应用前景展望北大核心CSCD

重组胶原蛋白作为天然动物组织胶原的替代物具有广泛应用于生物材料、生物医学等领域的潜力。种类繁多的重组胶原蛋白类型及其衍生体在多种表达系统中可实现一定规模的产业化生产,为探索和拓展重组胶原蛋白的临床应用奠定了基础。文中简述了重组胶原蛋白的不同表达体系,如大肠杆菌、酵母、植物、昆虫、哺乳动物和人类细胞表达体系,重组胶原蛋白的优势及潜在的应用和局限。着重介绍了目前重组胶原蛋白生产,包括不同表达体系的构建策略和重组胶原蛋白羟基化修饰等方面的研究进展,总结了重组胶原蛋白在生物医药领域的应用及应用基础研究和应用前景展望。     

刊首语

<正>2022年是落实“十四五”发展规划,实施“碳达峰碳中和”战略目标的关键之年。绿色生物制造、合成生物等关键技术的快速发展为生物化工科学研究和技术创新注入了新的推动力,生物化工的技术进步也已成为解决资源和环境问题、落实“双碳”战略目标、保障人类健康的重要途径。为推动经济社会高质量发展,研讨交流生物化工领域的最新研究进展和技术成果,同时作为“中国化工学会百年庆祝系列活动”之一,中国化工学会生物化工专业委员会于2022年8月1—3日在西安顺利召开了“第五届生物化工青年学者论坛”。     

西洋参组织培养及MgSO4含量对培养结果的影响

本文报道了西洋参不同生长期、材料不同部位、生命活动代谢盛期愈伤组织的诱导及西洋参组织培养;细胞液体培养时,ＭｇＳＯ４含量对其生长状况、生长速度的影响。结果表明,当ＭｇＳＯ４含量为９２．５ｍｇ／ｌ时,与ＭＳ培养基中ＭｇＳＯ４含量３７０ｍｇ／ｌ相比,嫩茎愈伤组织生长速度提高１．３３倍,液培细胞生长速度提高１．２７倍。     

元素衡算和代谢衡算在类人胶原蛋白表达期的应用研究

应用元素衡算和代谢衡算方法,建立用重组大肠杆菌发酵生产类人胶原蛋白表达期的数学模型,并利用非线性优化法对模型中的未知参数进行估算。结果表明该模型与重组大肠杆菌的生长、代谢动力学模型一致,且模型的关键计算参数αh、αp和mx分别为1.173 molo C-mol-1、293.814 molo C-mol-1和17.878 molo C-mol-1oh-1。该模型能较好地预测重组类人胶原蛋白表达期中的宏观反应速率,且在类人胶原蛋白发酵表达期,必须通过控制葡萄糖的补料速率来控制菌体的生长,当?=0.04 h-1时,类人胶原蛋白的比生成速率达最大值。     

以摇瓶所得摄氧率为基准进行发酵放大

通过设计特殊摇瓶,用亚硫酸盐法测出摇瓶口纱布层氧通透率的基础上,在实际发酵情况下通过测定瓶内气、液相氧的变化得出其发酵过程中的摄氧率(OUR)及氧传递系数(K_La)。以特制摇瓶取得的菌体CUR为基准进行发酵过程和发酵罐的放大。通过质谱仪在线检测及采样分析,研究了3种不同供气流量及搅拌转速下的放大结果。摇瓶与发酵罐在菌体OUR、菌体产量方面吻合很好,而在整个放大过程中,发现摇瓶与发酵罐内的氧传递系数(K_La)、溶解氧(C_L)差异较大。     

人参皂苷化合物生物合成进展

人参皂苷是我国许多传统名贵药用植物的主要活性物质,在医药、保健品、营养品和化妆品开发领域有广阔的应用前景,特别是稀有人参皂苷具有显著的抗肿瘤、保护神经系统、保肝护肝等药理活性。但其在植物中含量低且不稳定,严重影响了人参皂苷类物质的开发利用。自20世纪末以来,随着生物技术的不断发展和多种生物基因组的测序和解析,使得人参皂苷通过异源细胞的生物合成来解决以上问题成为可能。因此,如何构建人参皂苷人工合成体系、调控人参皂苷生物合成及提高皂苷产量引起了越来越多的关注。综述了人参皂苷的异源人工合成途径的构建及其生物合成调控方面的研究进展,并针对人参皂苷生物合成及调控过程中存在的问题以及未来的研究方向进行了总结和展望。     

重组大肠杆菌高密度发酵生产类人胶原蛋白Ⅱ条件优化

通过考察pH、培养温度、溶解氧浓度和诱导时机对细胞生长和类人胶原蛋白Ⅱ表达的影响, 确定这些因素的最佳控制范围, 优化发酵条件。结果表明: 控制初始pH为6.5, 诱导后pH为6.8, 培养温度34°C, DO 20%及在对数生长后期进行诱导, 有利于细胞生长和外源基因的表达, 最终细胞密度为88.4 g/L, 类人胶原蛋白Ⅱ产量达到14.2 g/L。