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。     

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。     

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。     

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.     

KEGG Mapper for inferring cellular functions from protein sequences

KEGG is a reference knowledge base for biological interpretation of large‐scale molecular datasets, such as genome and metagenome sequences. It accumulates experimental knowledge about high‐level functions of the cell and the organism represented in terms of KEGG molecular networks, including KEGG pathway maps, BRITE hierarchies, and KEGG modules. By the process called KEGG mapping, a set of protein coding genes in the genome, for example, can be converted to KEGG molecular networks enabling interpretation of cellular functions and other high‐level features. Here we report a new version of KEGG Mapper, a suite of KEGG mapping tools available at the KEGG website ( https://www.kegg.jp/ or https://www.genome.jp/kegg/ ), together with the KOALA family tools for automatic assignment of KO (KEGG Orthology) identifiers used in the mapping.     

生物法合成γ-氨基丁酸的研究策略*

γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid,GABA)是一种极易溶于水的非蛋白质氨基酸,被广泛应用于食品和制药工业中,市场需求量极大。可通过化学合成法、植物富集法、微生物直接发酵法和生物转化法生产。近年来,因生物法合成GABA具有相对优势,受到研究者们的重视。对GABA的生产方法、生产GABA的微生物、微生物合成GABA的关键代谢途径和GAD酶的定向改造策略进行了论述。     

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。     

偏头痛相关酶和KEGG通路分析

搜集与偏头痛相关的编码酶的基因,利用KEGG通路分析目标基因的分布和功能,促进偏头痛遗传学研究和新药靶点研究。以＂gene name＂AND migraine检索PUBMED数据库,从原始文献中搜集并整理偏头痛相关酶基因数据,用DAVID在线分析工具对数据进行处理。搜索得到31个偏头痛酶基因,对7条KEGG代谢通路进行了分析：色氨酸代谢通路、酪氨酸代谢通路、精氨酸和脯氨酸代谢通路、叶酸一碳单位循环代谢通路、药物代谢通路、外源物质细胞色素P450代谢通路、肾素血管紧张素代谢通路。其中药物代谢通路包括9个药物,又以高选择性5-羟色胺重摄取抑制剂西酞普兰的应用前景最大。DDC、DBH、MTHFD1等6个偏头痛相关基因需要完善多态性研究。CYP450和单胺氧化酶在偏头痛的病理和治疗中都占有重要的地位。通过分析疾病相关酶基因的代谢通路,有助于了解疾病的分子病理基础,并为新药设计提供可靠靶点。     

奎尼酸生物合成的代谢工程

奎尼酸及其衍生物氢醌和苯醌等是一类重要的化工原料,可作为一些化学合成制剂和药物中间原料,且在食品和化学工业中有着广泛的应用。目前奎尼酸的制备方法有植物提取法、化学合成法、酶工程法和微生物发酵法,其中微生物发酵法是近年发展起来的一种十分经济有效的方法。在介绍奎尼酸的制备方法的基础上重点综述了应用代谢工程在生物合成奎尼酸基因工程菌的改造中的研究进展,其中涉及奎尼酸生物合成途径中相关基因及其酶的调控、中心代谢途径的改造和修饰等,并探讨了将来的发展前景。     

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。     

多杀菌素的生物合成

多杀菌素是一种新颖大环内酯类杀虫剂,具有对害虫高效、对环境安全、对哺乳动物低毒的优异特点。介绍了多杀菌素生物合成的步骤,及参与这些合成步骤的有关酶系统和基因簇。通过对刺糖多孢菌中多杀菌素合成基因的克隆鉴定与分析,已基本了解多杀菌素生物合成的限速步骤及相关控制基因,从而可通过遗传工程的办法改造刺糖多孢菌,提高多杀菌素的产量 。     

萜烯生物合成中关键酶的研究进展*

萜烯类化合物是一类高度多样化的天然产物,具有抗肿瘤、抗氧化及免疫调节等生理活性,因此被广泛应用于医药健康、食品、化妆品领域。然而,直接从自然资源中获取萜烯类化合物效率低、成本高,且往往对生态环境产生不利影响,不能实现绿色可持续生产。微生物合成萜烯类化合物近年来备受关注,研究人员从合成途径的构建与调控、关键酶的理性及半理性改造、发酵工艺优化等多个方面进行了探究,取得了丰硕的成果。其中,合成途径中关键酶的催化效率是影响微生物生产萜烯类化合物的重要因素。针对关键酶的研究对于提高微生物合成萜烯类化合物的能力,推动该类天然产物微生物生产的大规模应用具有重要意义。对萜烯类化合物合成途径中的3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶(HMGR)、1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸合酶(DXS)、异戊二烯基二磷酸合成酶(IDS)和萜烯合酶(TPS)4种关键酶的研究进行了综述,并总结讨论了如何通过代谢工程和蛋白质工程手段以及合成生物学技术调节关键酶的催化活性,提高微生物合成萜烯类化合物的效率,对未来利用微生物合成萜烯类化合物的发展进行了展望。     

吡咯喹啉醌生物合成研究进展

吡咯喹啉醌(pyrroloquinoline quinone,PQQ)是一种多肽修饰类天然产物,是继烟酰胺和核黄素之后第三类辅酶,具有抗氧化、抗衰老、提高免疫力等重要生理功能,在医药、保健等领域具有重要价值.目前,PQQ的大规模制备仍然存在诸多问题,限制了PQQ的广泛应用.当前迫切需求低成本的合成方式,以充分实现其广阔...