Nat Commun:科学家成功对面包酵母进行改造使其产生青霉素分子

正近日,一项刊登在国际杂志Nature Communications上的研究报告中,来自帝国理工学院的研究人员通过研究成功对酵母细胞再改造使其能够制造产生非核糖体类的肽类抗生素-青霉素,在实验室研究中,研究者发现,这种酵母具有能够抵御链球菌属细菌的抗菌特性。这种新方法或许能够帮助研究人员有效利用合成生物学的方法来开发新型抗生素,同时研究者也有望对     

非核糖体肽合成酶工程改造研究进展

非核糖体肽合成酶合成的非核糖体肽类天然产物具有丰富的结构和多样的功能,在医药、农业、工业等领域具有广泛的应用潜力.利用合成生物技术工程改造非核糖体肽合成酶,在微生物细胞工厂中组合生物合成新型非核糖体肽分子顺应绿色化学的发展理念,是国内外学者关注的热点.文中归纳了3种不同的非核糖体肽合成酶工程改造策略,并对近年来相关领域...     

基于非核糖体肽的文献计量分析

许多临床上的重要抗生素来源于微生物生产的非核糖体肽类天然产物或者聚酮-非核糖体肽杂合体类天然产物,本文选取了近5年Web of Science上关于非核糖体肽的国际期刊文献,采用文献计量、统计分析等方法展示非核糖体肽研究领域的热点方向,探究了该领域的发展趋势,以期为进一步研究提供参考。     

非核糖体肽合成酶装配机制研究进展CSCD

非核糖体多肽(nonribosomal peptide,NRP)是天然生物活性产物一大类群,组成结构多样,具有多种重要的药用价值。在微生物中催化非核糖体多肽生物合成的是非核糖体肽合成酶(nonribosomal peptide synthetase,NRPS),NRPS是一类模块酶系,模块的组装在非核糖体多肽合成及其环化中起着关键作用。本文主要对非核糖体肽合成酶常规模块组装模式及3种非常规合成模式进行综述,为深入了解和应用非核糖体肽合成酶在抗生素类生物活性物质中的作用提供理论依据。     

非核糖体肽合成酶装配机制研究进展

非核糖体多肽(nonribosomal peptide,NRP)是天然生物活性产物一大类群,组成结构多样,具有多种重要的药用价值。在微生物中催化非核糖体多肽生物合成的是非核糖体肽合成酶(nonribosomal peptide synthetase,NRPS),NRPS是一类模块酶系,模块的组装在非核糖体多肽合成及其环化中起着关键作用。本文主要对非核糖体肽合成酶常规模块组装模式及3种非常规合成模式进行综述,为深入了解和应用非核糖体肽合成酶在抗生素类生物活性物质中的作用提供理论依据。     

合成生物学指导下芽孢杆菌合成环脂肽的研究进展*

近年来,合成生物学借助工程化在人工生命系统的设计与构建方面取得了长足进展,特别是“细胞工厂”的开发和应用为天然产物的合成带来了深刻变革。环脂肽是一类新型的天然表面活性剂,因其特殊的结构和功能亦可作为抗生素使用。目前,合成环脂肽最理想的微生物底盘是芽孢杆菌。因此,许多研究者致力于通过合成生物学技术来提升芽孢杆菌作为环脂肽细胞工厂的性能。首先,对芽孢杆菌中环脂肽的非核糖体肽合成途径进行概述;其次,重点介绍与环脂肽合成相关的调控因子;再次,从底盘细胞的选择、基因编辑工具的开发、合成路径的优化及发酵过程的优化等四个方面对合成生物学指导下环脂肽的相关研究进展进行总结;最后,讨论环脂肽合成中可能存在的挑战,并就未来研究趋势进行展望,以期为高效环脂肽细胞工厂的开发提供参考。     

枯草芽孢杆菌抗菌肽生物合成的研究进展

革兰氏阳性菌模式生物--枯草芽孢杆菌能分泌多种肽类及由肽类衍生的抗菌活性物质,按合成途径不同,可分为核糖体肽和非核糖体肽。其中,非核糖体肽分子量较小,一般为3000Da以下,其生物合成是通过多功能复合酶系--非核糖体肽链合成酶来完成的,多发生在菌体生长停止之后;而核糖体肽分子量较大,其合成多于菌体快速生长时期。非核糖体肽链合成酶和核糖体肽的合成及其调控均需基因参与,而这一系列基因就构成了各种抗菌肽生物合成的基因簇。对核糖体肽和非核糖体肽的生物合成及其相关调控机制进行了综述。     

Biomacromolecules:开发出可轻松运输药物至患处的新型水凝胶样结构

正近日,来自莱斯大学的生物工程师通过研究开发了一种具有牙齿间隙大的肽类,这种新型肽类或可将不溶解型药物有效运输至机体的准确部位,相关研究刊登于国际杂志Biomacromolecules上。文章中研究者Hartgerink及其同事制造出了这种名为"无牙"肽类纳米纤维水凝胶,纳米纤维中的缺口可以用来"抓住"疏水性的药物分子,这种生物降解性的凝胶可以随着时间被注入所需要的位点,并且释放其所携带的药物分子。利用定制肽类构建的凝胶是研究者Hartgerink实验室的专长,近些年来这种水凝胶样的材料通过逐渐被广泛引入组织生长和组织愈合的研     

非核糖体肽的生物合成研究进展

非核糖体肽(nonribosomal peptide, NRP)是由多种微生物通过非核糖体肽合成酶(nonribosomal peptide synthetase, NRPS)等催化合成的一类小分子多肽类次级代谢产物,具有抗菌、抗肿瘤、免疫抑制等多种生物活性,是一类重要的微生物药物,具有很高的临床应用价值。从目前已发现的小分子多肽类天然药物出发,综述了该类物质的生物功能、合成组装机制以及近年来在工程改造方面的进展,并提出了未来研究发展方向,对进一步通过组合生物合成等方式高效合成更多种类的小分子多肽类活性物质具有借鉴意义。     

毕赤酵母细胞工厂工程化改造与应用

毕赤酵母作为细胞工厂在小分子代谢产物发酵和蛋白制品生物合成中扮演着重要角色，具有极其重要的工业应用价值。随着CRISPR/Cas9等新型编辑工具的开发和应用，对毕赤酵母细胞工厂进行多基因高效率的工程化改造已成为可能。本文首先对毕赤酵母工程化改造的遗传操作技术和目标方向进行了归纳总结，其次介绍了毕赤酵母作为细胞工厂的应用现状，同时探讨了毕赤酵母细胞工厂的优点及缺陷，并对其发展方向作出展望；以期为未来的毕赤酵母工程化改造研究提供参考和启示，推动毕赤酵母细胞工厂在生物产业中的创新应用。     

羊毛硫肽的高通量工程改造方法新进展

羊毛硫肽(lanthipeptide)是由核糖体合成并经翻译后修饰产生的肽类天然产物,具有丰富的分子结构和多样的生物活性.新型羊毛硫肽是活性药物的重要来源,可以通过基因组挖掘和工程改造获得.羊毛硫肽前体肽由基因编码,同时其合成酶具有较高的底物杂泛性.基于这些特征,可以对羊毛硫肽的生物合成过程开展高通量工程改造,从而快速...     

非常规酵母的分子遗传学及合成生物学研究进展

先进的合成生物学技术与传统的分子遗传学技术的结合更有助于实现酵母底盘细胞的快速改造和优化。酵母合成生物学研究最早开始于常规酵母——酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae),近些年来又迅速扩展至一些非常规酵母,包括巴斯德毕赤酵母(Pichiapastoris)、解脂耶氏酵母(Yarrowialipolytica)、乳酸克鲁维酵母(Kluyveromyces lactis)和多形汉逊酵母(Hansenula polymorpha)等。借助合成生物学技术与工具,目前科学家们已经成功开发出了能够高效生产生物材料、生物燃料、生物基化学品、蛋白质制剂、食品添加剂和药物等工业产品的重组非常规酵母工程菌株。本文系统总结了合成生物学工具(主要是基因组编辑工具)、合成生物学组件(主要是启动子和终止子)和相关分子遗传学方法在上述非常规酵母系统(底盘细胞)中的最新研究进展和应用情况,并讨论了其他合成生物学技术在这些非常规酵母表达系统中的潜在适用性和应用前景。这为研究人员利用合成生物学方法在这一新型非模式微生物底盘细胞中设计和构建各种高附加值工业产品的异源合成模块并最终实现目标化合物的高效生物合成提供了科学的理论指导。     

Nat Methods:新型计算方法或能更加精准地分析基因表达状况

正日前,一项刊登在国际杂志Nature Methods上的研究报告中,来自美国卡内基梅隆大学等机构的研究人员通过研究开发了一种新型的计算方法,该方法能够有效改善对基因表达分析的准确性,研究人员或有望利用该方法来诊断并且监测癌症,同时或许也能够促进基础生物学的研究进展。文章中,研究者将这种新型的计算方法命名为"Salmon",其能够校正RNA测序(RNA-seq)过程中出现的技术偏差,而RNA测序是一种用于评估基因表达状况的方法;此外,这种新型计算方法的运算速度类似于其它快     

非核糖体肽合成酶催化的非常规装配模式

非核糖体肽合成酶(NRPSs)催化形成复杂肽类天然产物, 其中很多显示了很好的生物学活性和医疗价值。常规NRPSs具有模块化和线性催化的特点, 然而在生物合成研究过程中也发现了很多具有非常规装配模式的NRPSs。本文针对其中4种非常规装配模式: 重复使用、非线性、模块跳跃和非核糖体前肽模式, 结合一些代表性例子做一小型综述。     

假单胞菌合成环脂肽转录调控的研究进展

假单胞菌所合成的环脂肽是一类由环状的寡肽连接一个脂肪酸链组成的两亲性分子,利用巯基化模块由非核糖体肽合成酶合成。环脂肽的生物合成受到严格、复杂的调控,GacS/GacA双组分系统和群体感应系统是其中两类重要的调控系统。本文总结假单胞菌合成环脂肽的调控机制及相关调控因子;对基于PCR的高通量分子筛选方法获取特定环脂肽进行分析,同时对基于调控机制的遗传改造提高假单胞菌产环脂肽的能力和获取更多新型环脂肽等方面的应用进行 展望。     

Mol Cell:细菌如何利用CRISPR系统产生"记忆力"?

<正>近日,刊登在国际杂志Molecular Cell上的一项研究报告中,来自洛克菲勒大学等机构的研究人员通过研究发现,某些细菌能够产生记忆力,同时研究者还发现了一种特殊方法,这种方法能够促使细菌更加频繁地编码记忆。研究者Luciano Marraffini表示,CRISPR是很多细菌都拥有的一种自我适应性的免疫系统,其能够通过通过储存DNA碎片来帮助细菌对病毒进行识别;但在自然界中,这些记录性事件往往很少发生。文章中研究者鉴别出了一种特殊的单一突变,其能够诱发细菌细胞获得对病毒的记忆信息,而这种获取病毒记忆信息的效率是自然状态下的100多倍,这种突变还能够用作实验室进行研究的重要工具,帮助促进科学家们开发基     

治疗糖尿病的短肽药物GLP-1在毕赤酵母中的分泌表达

利用毕赤酵母表达治疗糖尿病的短肽药物GLP-1(胰高血糖素样肽-1)。以pUC18GLP-1 为模板进行PCR,将获得的GLP-1基因片段克隆到pMD18T-vector上,然后将SmaI和NotI双酶切获得的基因小片段插入到表达载体pPIC9上,完成表达载体pPIC9GLP-1的构建,SacI线性化重组质粒,通过醋酸锂转化法转化毕赤酵母GS115感受态细胞,成功构建了能够分泌抗二肽酶Ⅳ降解的长效促胰岛素激素的毕赤酵母工程菌株。结果表明毕赤酵母6号菌株的GLP-1分泌表达产量最高可达 100．00 mg／L．实现了GLP-1在毕赤酵母中的表达,为进一步开发治疗糖尿病新型短肽药物的研究奠定了基础。     

泛肽、核糖体蛋白及泛肽-核糖体蛋白S27a与肿瘤的关系

泛肽-核糖体蛋白S27a(Ubiquitin-ribosomal protein S27a,UBRS27a)是泛肽和核糖体蛋白的融合蛋白,N端为泛肽,C端由含C2-C2型锌指结构域的高度保守核糖体蛋白S27a构成。在真核细胞中表达时,被酶解成泛肽和核糖体蛋白。该多功能核糖体蛋白在各种活性增殖细胞和瘤组织中高度表达,在多种类型的肿瘤细胞中,该基因的过量表达是一个典型特征。本实验室对该蛋白在家蚕中的作了初步研究,也发现RPS27a在活性增殖细胞中表达量很高。大多数核糖体蛋白的功能还没有完全探明,它们不仅仅在组装成核糖体时起作用,往往还有核糖体外的功能。回顾了最近几年有关该融合蛋白以及与它相关的泛肽途径、核糖体蛋白与肿瘤之间的关系。通过对它们的研究,有可能预示肿瘤的发生和发展,并为肿瘤临床诊断提供依据,为恶性肿瘤的治疗提供靶点。     

泛肽、核糖体蛋白及泛肽-核糖体蛋白S27a与肿瘤的关系

泛肽-核糖体蛋白S27a（Ubiquitin-ribosomal protein S27a,UBRS27a）是泛肽和核糖体蛋白的融合蛋白,N端为泛肽,C端由含C2-C2型锌指结构域的高度保守核糖体蛋白S27a构成。在真核细胞中表达时,被酶解成泛肽和核糖体蛋白。该多功能核糖体蛋白在各种活性增殖细胞和瘤组织中高度表达,在多种类型的肿瘤细胞中,该基因的过量表达是一个典型特征。本实验室对该蛋白在家蚕中的作了初步研究,也发现RPS27a在活性增殖细胞中表达量很高。大多数核糖体蛋白的功能还没有完全探明,它们不仅仅在组装成核糖体时起作用,往往还有核糖体外的功能。回顾了最近几年有关该融合蛋白以及与它相关的泛肽途径、核糖体蛋白与肿瘤之间的关系。通过对它们的研究,有可能预示肿瘤的发生和发展,并为肿瘤临床诊断提供依据,为恶性肿瘤的治疗提供靶点。     

酵母糖基化改造工程研究进展

酵母真核表达系统是常用的安全性较高的外源蛋白表达系统。酵母细胞内存在翻译后糖基化修饰过程,对其糖基化修饰系统进行改造可用于生产人源糖蛋白。研究表明,可以通过基因工程手段消除酵母特有的内源糖基化反应、引入哺乳动物细胞表达系统中糖基化类型等方法对酵母糖基化路径进行改造。近年来许多研究通过对酵母菌株糖基化位点突变、基因缺失等方法对酵母糖基化系统进行改造,探究糖基化修饰对蛋白质功能的影响,这为利用酵母生产治疗性蛋白和新型糖基化疫苗提供了新的思路。本综述将对近年来酵母糖基化改造成果及研究进展进行综述。