氟化天然产物生物合成的研究进展

氟元素是一种具有特殊性质的卤素,含氟有机物可广泛应用于生物有机化学、药物化学和生物材料科学等领域.尽管C-F键的合成方法有所创新,但将氟元素掺入到结构复杂的生物活性分子中的方法较少,因此选择性的氟化仍极具挑战性.本文从自然界中氟化天然产物及氟化酶的发现、氟化天然产物的合成通路、氟化天然产物合成机制的意义、氟化酶的进化及...     

色氨酸, 天然产物生物合成中的重要结构单元

氨基酸作为生物体内组成生命物质的小分子化合物, 在天然产物生物合成中扮演了非常重要的作用。色氨酸含有一个独特的吲哚环, 相对复杂的吲哚环平面结构使得色氨酸相比其他氨基酸具有更多的修饰空间。在微生物天然产物生物合成研究中, 色氨酸及其衍生物经常作为组成模块参与到天然产物的生物合成中, 本文概述了色氨酸几种不同的生物修饰方式, 包括烷基化修饰、卤化修饰、羟基化修饰、以及吲哚环的开环重排反应等。分析并总结色氨酸在天然产物生物合成中的作用可以增加我们对天然产物结构多样性的认识和推动天然产物生物合成机制的研究。     

药用植物天然产物生物合成途径及关键催化酶的研究策略

来源于药用植物的天然产物是现代药物研发和创新的重要源泉.关于药用植物天然产物的传统研究,主要是围绕其提取纯化、化学结构、合成和生物功能展开.随着基因组学、生物信息学、分子生物学、分子遗传学、合成生物学等学科的飞速发展和各学科之间的交叉融合越来越广泛,药用植物的天然产物研究出现了新的机遇.本文针对药用植物天然产物生物合成...     

合成生物学与天然产物开发

天然产物依然是临床用药的重要来源。合成生物学的诞生为天然产物的开发提供了全新的机遇,传统的微生物药物、植物天然产物等研究领域都因合成生物学而获得新生。重点介绍了合成生物学在天然产物开发中的应用,包括新化合物及其生物合成元件的筛选,基于理性设计的天然产物异源生物合成,人工底盘细胞的系统优化等。     

化学品生物合成专刊序言

以酶及微生物细胞催化剂结合工程学方法将廉价、废弃原料进行高效生物转化可实现化学品的可持续生产。近年来,合成生物学、系统生物学及酶工程等技术的快速发展大大推动了化学品的可持续生物制造,既实现了多种新型化学品的生物合成,又显著提高化学品的生物合成效率。为展示化学品生物合成的最新进展并促进绿色生物制造的发展,《生物工程学报》特组织出版化学品生物合成专刊,从酶催化与生物合成机制、微生物细胞合成、一碳生物炼制以及关键核心技术等方面,介绍化学品生物合成的最新前沿、挑战以及潜在解决方案。     

天然产物的生物合成研究

长期以来,天然产物作为医药、化工原料、食品或饲料添加剂等的重要来源,与人类的生活密切相关．特别是在药物研究和开发方面的地位尤为显著。据统计．1981-2006年间国际批准上市的药物中有一半以上来源于天然产物、天然产物的衍生物或模拟天然产物药效基团的合成化合物。而在抗菌和抗肿瘤药物方面,更是高达76．5％和77．8％的比例。     

甲基转移酶在微生物合成天然产物中的应用

甲基转移酶(Methyltransferases,MTs)普遍存在于所有生物有机体中,通常以S-腺苷甲硫氨酸作为甲基供体催化底物的甲基化反应,在基因的表达调控和许多天然化合物的合成中起着至关重要的作用。近年来,在微生物中异源表达MTs以实现一些重要天然产物的生物合成取得了巨大的进步,但迄今为止这方面的研究还没有得到详细和全面的总结。文中综述了MTs在微生物合成苯丙烷类化合物、香料类化合物、激素和抗生素等重要天然产物的最新研究进展,重点阐述了应用代谢工程策略高效合成这些甲基化的天然产物,以及利用MTs拓展天然产物分子多样性的研究进展。最后,探讨了MTs应用于微生物合成天然产物所面临的挑战,并对利用MTs进一步高效生产结构和生物活性多样化的天然产物进行了展望。     

天然产物类药物的合成生物学研究

结构复杂多样的天然产物是现代药物的重要组成部分和新药发现的重要源泉。建立在基因工程及代谢工程、合成化学、基因组学、系统生物学等学科基础上的合成生物学研究对于结构复杂的天然产物类药物研究有特殊的意义。核心是通过在发酵友好、高效的微生物中设计、构建目标化合物的生物合成途径,经系统地调控和优化由重组微生物发酵生产来源稀缺的天然产物类药物或前体。该方法是不远的将来解决来源、成本与环境、资源协调问题最好的途径之一,也是解决海洋天然产物或特殊生境微生物药物面临的如何持续供应化合物这一个瓶颈问题的最佳选择。该文将对天然产物类药物合成生物学研究涉及的主要策略和重要进展进行阐述。     

膦酸天然产物中碳磷键生物合成机制的研究进展

膦酸天然产物是指生物体产生的结构中含有碳磷键的小分子化合物,它因为与细胞中的羧酸和磷酸化的化合物结构相似,常作为某些生命活动必需的酶抑制剂,表现出良好的生物抑制活性。已知的膦酸天然产物碳磷键合成机制可以分为四类:磷酸烯醇式丙酮酸变位酶(PepM)催化类、磷甲基转移酶(PhpK)催化类、由S-2-羟基丙基膦酸环氧化酶(HppE)催化类和一种未知的碳磷键合成机制。本文就膦酸天然产物中碳磷键生物合成机制进行综述。     

植物苯丙素类天然产物生物合成研究进展

苯丙素类是植物天然产物中的重要类型,具有多种生理活性,在营养保健、医药、化妆品等领域有广阔的应用前景.然而,植物中大部分苯丙素类天然产物生物合成途径尚未解析清楚,成为制约其研究与应用的瓶颈.近年来,基因组、转录组、蛋白组、代谢组等多组学技术的快速发展为解析植物次生代谢途径创造良好条件.解析苯丙素类天然产物生物合成机制将为植物中目标化合物的合成调控、异源高效合成提供关键基因资源.本文综述植物苯丙素类天然产物(不包括黄酮)生物合成方面的最新研究进展,重点包括一些有代表性的化合物如苯甲醛、水杨酸、菊苣酸、紫草素、香豆素,以及红景天苷、毛蕊花糖苷等,展望多组学分析等技术在植物苯丙素类天然产物合成途径解析方面的应用,以及微生物合成苯丙素类天然产物的工业应用前景,以期为苯丙素类天然产物的途径解析及微生物异源合成提供参考.     

芳香类天然产物的合成生物学研究进展

植物芳香类天然产物具有重要的药用价值,可制成具有抗菌、抗炎、镇痛、抗氧化、杀虫驱虫、祛痰止咳、安神镇静和抗肿瘤等药效的医药保健用品.然而,由于植物中芳香类天然产物含量较低并且难以提取和纯化,严重限制了其工业化生产及应用.合成生物学和代谢工程技术的发展为天然产物的生产提供了新的思路,可以利用人工微生物细胞工厂来实现多种芳...     

复杂天然产物合成人工生物系统的设计与构建

天然产物是人类疾病预防和治疗药物的最重要来源。合成生物学技术的蓬勃发展为天然产物的开发注入了全新的活力。文中重点介绍了如何利用合成生物技术进行复杂天然产物合成人工生物系统的设计与构建,包括与此相关的生物元件理性设计、生物元件挖掘、途径装配与集成,模块的组装与系统的适配等内容。     

罗汉果甜苷V的合成生物学研究进展

罗汉果甜苷V是罗汉果甜苷中含量和甜度均较高的成分,具有止咳祛痰、抗癌、抗氧化、调节血糖等诸多药理活性,成为兼具治疗功能的天然非糖甜味剂,具有广阔的市场前景。然而目前有限的生物资源和较高的提取成本,限制了它的广泛应用。合成生物学的快速发展为植物天然产物的生产提供了一种新思路,通过构建罗汉果甜苷V的微生物细胞工厂,将实现其低成本、规模化生产。文中介绍了罗汉果甜苷V的结构及药理活性,重点综述了罗汉果甜苷V的合成生物学研究进展,并探讨了当前研究所面临的挑战,以期为罗汉果甜苷V生物合成的进一步研究提供参考。     

酵母人工合成细胞生产植物源天然产物

植物源天然产物在医疗保健领域有着广泛的应用。目前,生产植物源天然产物的主要方式为从原植物直接提取,但此法面临诸多问题。基于合成生物学的理念,创建酵母人工细胞工厂发酵生产植物源天然产物是一种新的资源获取途径。本文将从植物源天然产物在药物和营养领域的应用前景,发酵法生产青蒿酸的研发历程,部分萜类、生物碱和长链多不饱和脂肪酸的研究进展,以及该领域相关技术前沿4个方面介绍酵母人工合成细胞生产植物源天然产物的近况。