代谢工程在芳香化合物生物合成研究中的应用

生物技术和代谢工程的发展促进了生物合成研究。概述了近年来利用微生物莽草酸途径进行芳香化合物生物合成研究的现况、代谢工程在提高天然芳香化合物产量和扩大合成非天然产生的芳香化合物范围的应用的进展 ,特别是整体代谢工程对提高第二代工程菌产量的作用。指出了生物合成法是生产氨基酸及其它生物小分子如奎尼酸、维生素和抗生素等的未来趋势 ,在工业化生产中有着广阔的应用前景。     

生物技术在薯蓣皂苷及其苷元生物合成中的应用

薯蓣皂苷及其苷元来源于药用植物盾叶薯蓣块茎,是合成甾体激素类药物的重要原料.由于野生盾叶薯蓣资源日渐枯竭及薯蓣皂苷及其苷元制备生产中的严重污染等问题,使其开发和生产面临严重的挑战.本文探讨了薯蓣皂苷及其苷元生产研究进展及存在的问题,概述了薯蓣皂苷及其苷元的代谢途径研究进展,展望了生物技术在薯蓣皂苷及其苷元生物合成中的应用前景.     

紫杉醇生物合成途径及调控研究进展

本文综述了紫杉醇的生物合成途径、代谢调控及基因工程方面的研究进展,总结了代谢调控与基因工程方法提高红豆杉属植物细胞培养紫杉醇合成量的研究状况,并在探讨生物合成途径理论的基础上,对紫杉醇生物合成的限速步骤进行了阐述,指出解决侧链合成的根速步骤问题会显著提高紫杉醇的生物合成量。     

植物萜类化合物的生物合成及应用

萜类化合物是植物中广泛存在的一类代谢产物,在植物生长、发育过程中起重要作用。植物中的萜类化合物有2条合成途径,即甲羟戊酸途径和甲基赤藓糖醇磷酸途径。这2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。植物萜类化合物不仅在植物生命活动中起重要作用,而且具有重要的商业价值,被广泛用于工业、医药卫生等领域。     

反刍动物体内共轭亚油酸生物合成途径研究进展

共轭亚油酸是一组共轭双键具有不同位置和几何构象的亚油酸异构体,主要存在于反刍动物的肉及乳中。本文就其中2种具有重要生理功能的共轭亚油酸(c-9,t-11CLA和t-10,c-12CLA)的生物合成途径的研究进行综述,以期了解共轭亚油酸代谢途径及其调控路径,为今后利用合成生物学指导共轭亚油酸的合成奠定基础。     

植物花青素生物合成中的调控基因

文章概述了植物花青素的生物合成途径,重点介绍了植物花青素调控基因在几个重要的模式植物中的调控特点及其调控机制。     

KEGG及其在顺式作用元件预测中的应用

随着生物信息学的飞速发展,与之相应的各种类型的数据库不断涌现,KEGG数据库便是其中之一。本文详细介绍了KEGG数据库的主要内容及其功能,并以运用该数据库Mat Inspector V2.2软件预测NGAL基因5’端转录调控区增强于元件为例说明了KEGG数据库在基因转录调控研究中的应用。     

中藏药环烯醚萜生物合成途径及其关键酶研究

环烯醚萜类化合物广泛存在于自然界之中,是许多中藏药的主要药用成分。研究发现该类化合物具有许多药理活性,如抗炎镇痛作用、保护心血管作用、保肝作用等。结合近年国内外研究,对中藏药中环烯醚萜类生物合成途径及萜类前体、环烯醚萜骨架合成相关的关键酶（HMGR、DXS、DXR、HDR、IDI、GPPS、GES、G10H、10-HGO、IS）与编码基因的研究进行综述,以期为进一步挖掘基因功能,调控活性成分积累,提高药材品质,对中藏药中环烯醚萜类成分进一步开发利用奠定基础。     

黄曲霉毒素生物合成径调节基因aflR

黄曲霉毒素生物合成途径调节基因在黄曲霉毒素产生过程中发挥十分重要的作用,它为绝大多数黄曲霉毒素合成相关基因的表达所必需。黄曲霉毒素生物合成途径调节基因的启动子中,含有若干真菌转录因子同源物的假定结合位点。AflR蛋白是黄曲霉毒素生物合成途径中的主要正性转录因子,它调节大多数黄曲霉毒素合成相关基因,也包括其自身基因的表达。     

植物类萜生物合成途径及关键酶的研究进展

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。     

The correlation of gene expression and co-regulated gene patterns in characteristic KEGG pathways

There is great interest in chromosome- and pathway-based techniques for genomics data analysis in the current work in order to understand the mechanism of disease. However, there are few studies addressing the abilities of machine learning methods in incorporating pathway information for analyzing microarray data. In this paper, we identified the characteristic pathways by combining the classification error rates of out-of-bag (OOB) in random forests with pathways information. At each characteristic pathway, the correlation of gene expression was studied and the co-regulated gene patterns in different biological conditions were mined by Mining Attribute Profile (MAP) algorithm. The discovered co-regulated gene patterns were clustered by the average-linkage hierarchical clustering technique. The results showed that the expression of genes at the same characteristic pathway were approximate. Furthermore, two characteristic pathways were discovered to present co-regulated gene patterns in which one contained 108 patterns and the other contained one pattern. The results of cluster analysis showed that the smallest similarity coefficient of clusters was more than 0.623, which indicated that the co-regulated patterns in different biological conditions were more approximate at the same characteristic pathway. The methods discussed in this paper can provide additional insight into the study of microarray data.     

木质素生物合成途径及其基因调控的研究进展

木质素是植物体内含量仅次于纤维素的一类高分子有机物质,在植物体的机械支持、水分运输及抵抗外界不良环境的侵袭方面起着重要的作用。然而,它的存在严重影响植物材料在造纸工业、纺织业、畜牧业生产中的应用。木质素代谢过程中存在多基因现象使得木质素的合成途径出现多样性,利用共抑制、反义抑制等转基因技术开发低木质素含量的优良新品种具有重要的意义。     

植物芪类合成途径相关酶、基因和调控机制研究进展

植物芪类化合物,是一类具有抗菌植保作用的次生代谢产物,因具有抑菌、抗氧化、抗肿瘤等多种生物活性而越来越受到重视。本文对植物芪类生物合成途径中涉及到的相关酶、基因和代谢调控机制的研究现状和应用系统生物学研究芪类生物合成途径的相关酶、基因的方法进行综述,并讨论了芪类生物合成相关酶、基因研究的重要意义和应用,以期为调节芪类产量、满足药用保健需求及植物防御、作物品质改良提供帮助。     

辅酶Q10生物合成与生产研究进展

微生物发酵法是生产辅酶Q10的最佳工艺.辅酶Q10的生物合成途径包括异戊二烯焦磷酸合成、聚十异戊二烯焦磷酸合成、苯环修饰等过程.1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸合成酶、聚十异戊二烯焦磷酸合成酶、对羟基笨甲酸聚十异戊二烯焦磷酸转移酶等是Q10合成的关键酶.生产辅酶Q10的菌种可通过诱变、基因重组和支路敲除等方法获得.氧化还原电位控制、pH控制补料分批发酵、发酵萃取耦合技术等新工艺逐浙应用于辅酶Q10生产.     

阿维菌素的生物合成与途径工程

阿维菌素是一种高效安全的大环内酯杀虫杀螨剂。本文介绍了阿维菌素生物合成的步骤及参与合成步骤的有关酶系统和基因簇。对阿维菌素 8个组分合成的遗传控制基因 ,特别是对其中B1a组分合成的遗传控制位点进行讨论分析 ,并介绍了利用途径工程改造阿维链霉菌生产合成单一高效组分B1a和提高活性组分产量的研究进展。     

链球菌合成透明质酸的研究进展

透明质酸是一种具有极大商业价值的线性、高分子粘多糖,微生物的生物合成是透明质酸来源的首选。主要综述链球菌合成透明质酸的研究概况,分析了目前存在的主要问题及解决途径,并对其前景进行了展望。     

Pathway Length and Evolutionary Constraint in Amino Acid Biosynthesis

The evolutionary properties of a metabolic network may be determined by the topology of the network. One attribute of pathways that make up the network is the number of enzymatic steps between initial substrates and final products. To determine the effect of pathway length on evolutionary lability of pathway structure, we examined amino acid biosynthetic pathways across 48 sequenced organisms. We demonstrate that longer pathways exhibit lower rates of change in pathway structure than shorter pathways. This finding suggests that increasing complexity may increase constraint on evolutionary change. (Matthew T. Rutter and Rebecca A. Zufall) Both authors contributed equally to this work.     

环孢菌素A的研究进展及应用

环孢菌素A是从真菌中提取的一种新型免疫抑制剂,可选择性作用于T细胞,抑制其活化,现主要应用于器官移植时的排斥反应。工业上多以真菌孢子为原料,发酵生产进而分离纯化的方法得到环孢菌素A,以D-丙氨酸作为底物,在丙氨酸消旋酶和环孢菌素合成酶的作用下,通过复杂的40步反应也可以合成环孢菌素A。     

Coenzyme Q - Biosynthesis and functions

In addition to its role as a component of the mitochondrial respiratory chain and our only lipid-soluble antioxidant synthesized endogenously, in recent years coenzyme Q (CoQ) has been found to have an increasing number of other important functions required for normal metabolic processes. A number of genetic mutations that reduce CoQ biosynthesis are associated with serious functional disturbances that can be eliminated by dietary administration of this lipid, making CoQ deficiencies the only mitochondrial diseases which can be successfully treated at present. In connection with certain other diseases associated with excessive oxidative stress, the level of CoQ is elevated as a protective response. Aging, certain experimental conditions and several human diseases reduce this level, resulting in serious metabolic disturbances. Since dietary uptake of this lipid is limited, up-regulation of its biosynthetic pathway is of considerable clinical interest. One approach for this purpose is administration of epoxidated all-trans polyisoprenoids, which enhance both CoQ biosynthesis and levels in experimental systems.     

Biosynthesis and Genetic Engineering of Polyketides

Polyketides are one of the largest groups of natural products produced by bacteria, fungi, and plants. Many of these metabolites have highly complex chemical structures and very important biological activities, including antibiotic, anticancer, immunosuppressant, and anti-cholesterol activities. In the past two decades, extensive investigations have been carried out to understand the molecular mechanisms for polyketide biosynthesis. These efforts have led to the development of various rational approaches toward engineered biosynthesis of new polyketides. More recently, the research efforts have shifted to the elucidation of the three-dimentional structure of the complex enzyme machineries for polyketide biosynthesis and to the exploitation of new sources for polyketide production, such as filamentous fungi and marine microorganisms. This review summarizes our general understanding of the biosynthetic mechanisms and the progress in engineered biosynthesis of polyketides.