逆代谢工程——基于有用表型的定向遗传工程策略

代谢工程分为推理性代谢工程和逆代谢工程,逆代谢工程是避开对代谢网络充分认识的一种全新的遗传工程。本简要介绍了逆代谢工程的策略,并以实例详细分析了逆代谢工程的具体应用,最后,分析了逆代谢工程的问题和发展前景。     

酿酒酵母代谢工程技术

自20世纪90年代初期诞生以来,代谢工程历经了30年的快速发展。作为代谢工程的首选底盘细胞之一,酿酒酵母细胞工厂已被广泛应用于大量大宗化学品和新型高附加值生物活性物质的生物制造,在能源、医药和环境等领域取得了巨大的突破。近年来,合成生物学、生物信息学以及机器学习等相关技术也极大地促进了代谢工程的技术发展和应用。文中回顾了近30年来酿酒酵母代谢工程重要的技术发展,首先总结了经典代谢工程的常用方法和策略,以及在此基础上发展而来的系统代谢工程和合成生物学驱动的代谢工程技术。最后结合最新技术发展趋势,展望了未来酿酒酵母代谢工程发展的新方向。     

代谢工程的发展及其应用

本首先论述了代谢工程的代谢网络理论、代谢分析、节点分析和中心代谢物作用机理等代谢工程理论基础。然后,分析了代谢工程的各种具体设计思路,并以实际例子作了详细说明。另外还对代谢工程的新兴研究方向－逆代谢工程进行了简单说明。     

历久弥新：进化中的代谢工程

20世纪90年代,Bailey及Stephanopoulos等提出了经典代谢工程的理念,旨在利用DNA重组技术对代谢网络进行改造,以达到细胞性能改善,目标产物增加的目的。自代谢工程诞生以来的30年,生命科学蓬勃发展,基因组学、系统生物学、合成生物学等新学科不断涌现,为代谢工程的发展注入了新的内涵与活力。经典代谢工程研究已进入到前所未有的系统代谢工程阶段。组学技术、基因组代谢模型、元件组装、回路设计、动态控制、基因组编辑等合成生物学工具与策略的应用,大大提升了复杂代谢的设计与合成能力;机器学习的介入以及进化工程与代谢工程的结合,为系统代谢工程的未来开辟了新的方向。文中对过去30年代谢工程的发展趋势作了梳理,介绍了代谢工程在发展中不断创新的理论与方法及其应用。     

代谢工程——生物工程学科的新兴研究领域

代谢工程包括推理性代谢工程及逆代谢工程。针对限制生物活性的因素 ,从不同的途径设计代谢改变策略 ,采用重组DNA技术解除或削弱该影响 ,提高目的产物的产率 ,是生化工程学科提高生物活性的新兴研究领域。讨论了推理性代谢工程及逆代谢工程的设计及应用。     

氨基酸生产的代谢工程研究进展与发展趋势

氨基酸发酵是我国发酵工业的支柱产业,近年来,随着代谢工程的快速发展,氨基酸的代谢工程育种蓬勃发展。传统的正向代谢工程、基于组学分析与计算机模拟的反向代谢工程以及借鉴自然进化的进化代谢工程,都有越来越多的应用。在氨基酸的工业生产中涌现出了一系列具有高效生产、抗逆性强等优良性状的菌株。日益剧烈的市场竞争对菌株的选育提出了新的要求,如开发高附加值氨基酸品种、菌株代谢的动态调控、适应新工艺的要求等。文中介绍了氨基酸生产相关的代谢工程研究进展以及未来的发展趋势。     

《生物工程学报》2010年“代谢工程”专刊征稿通知

<正>代谢工程自1991年诞生以来,在改造植物、动物、微生物的代谢功能方面得到了广泛的应用。为了展现代谢工程科研工作者取得的最新进展,促进我国代谢工程研究的进步和发展,本刊2009年第9期设立了"代谢工程与细胞工厂"专栏,国内     

《生物工程学报》2010年“代谢工程”专刊征稿通知

<正>代谢工程自1991年诞生以来,在改造植物、动物、微生物的代谢功能方面得到了广泛的应用。为了展现代谢工程科研工作者取得的最新进展,促进我国代谢工程研究的进步和发展,本刊2009年第9期设立了"代谢工程与细胞工厂"专栏,国内该领域著名学者对代谢工程的技术发展进行了总结,介绍了合成生物学等新理论和新技术,并发表了     

后基因组时代的代谢工程:机遇与挑战

代谢工程的研究目的是要改进细胞性质,增加工业生物产品的收率及生产能力。现在越来越多的生物基因测序的完成及功能基因组学研究的进展正把代谢工程研究引入一个新时代。代谢工程正面临一个极好的机遇,同时也遇到一些严重的挑战。这是由于细胞内存在着复杂的,非线性的,在酶、调控子及代谢物之间未知的相互作用．从而使代谢途径的优化极为困难。为了促进后基因组时代代谢工程的研究,综述了过去13年基于功能基因组学的代谢工程原理与方法的国内外研究进展,功能基因组学与代谢工程之间的关系以及后基因组时代代谢工程面临的机遇与挑战。     

代谢工程：一项不断发展的菌株改造技术

对代谢工程的发展进行了简要回顾,分析了代谢工程发展的推动力,重点评述了本期专栏发表的12篇代谢工程和细胞工厂方面的论文。     

代谢工程发展20年

代谢工程从上世纪90年代初期发展至今已有20年历史,对微生物发酵工业的发展起到了极大的推动作用。以下回顾了代谢工程发展至今的三个重要阶段,讨论了各阶段中代谢工程在技术方面的进展及其对微生物发酵工业的促进作用。最后还讨论了代谢工程将来发展中的关键问题及解决策略。     

氨基酸生产菌代谢工程研究发展趋势

正氨基酸及其衍生物具有重要的代谢与调控功能。随着代谢工程技术的迅速发展,代谢工程育种逐步取代传统的育种技术,在氨基酸生产菌株的选育中占据了主导地位,特别是在优良性状的选育,如菌株的低值原料利用能力、抗逆性等方面表现出越来越重要的作用。文章主要介绍氨基酸生产菌株的代谢工程育种技术及其发展趋势,以及代谢工程育种技术在菌株优良性状选育方面的应用。     

《生物工程学报》2010年“代谢工程”专刊征稿通知

<正>代谢工程自1991年诞生以来,在改造植物、动物、微生物的代谢功能方面得到了广泛的应用。为了展现代谢工程科研工作者取得的最新进展,促进我国代谢工程研究的进步和发展,本刊2009年第9期设立了"代谢工     

代谢工程30年专刊序言 (2021)

代谢工程利用重组DNA技术、合成生物学、基因组编辑来改变生物体的细胞网络,包括代谢、基因调控和信号网络等。它可以实现加强包括化学品、燃料、化学原料药和其他生物技术产品等代谢物生产的目标,提升生物制造能力与效率。为了梳理和凝练代谢工程30年来的发展状况,《生物工程学报》特组织出版专刊,从代谢工程总体发展、共性技术以及以什么宿主和做什么产品等4个方面展现该领域的发展动态和趋势,并为代谢工程领域的进一步发展提出建设性的意见与展望。     

丝状真菌代谢工程研究进展

丝状真菌(Filamentous fungi)作为重要的工业发酵微生物,在有机酸、蛋白质及次级代谢产物等关键生物基产品生产方面发挥着重要作用。自20世纪90年代代谢工程理念提出以来,尤其是代谢工程使能技术的创新及发展,极大地促进了丝状真菌细胞工厂的构建及其在工业发酵领域的应用。文中将系统介绍近年来丝状真菌代谢工程技术的发展,及其在生物基化学品细胞工厂构建中的应用,最后讨论丝状真菌代谢工程中关键问题并展望其未来发展。     

代谢工程发展30年

代谢工程学科建立30年以来先后与分子生物学、系统生物学和合成生物学发生深度的交叉融合,并在此基础上获得了飞速发展,极大地促进了生物技术产业的进步和升级。文中首先基于SCI论文发表情况对30年来代谢工程学术研究现状和我国在该领域的地位和影响力进行了分析,随后总结了近10年来系统生物学方法和合成生物学的主要使能技术在代谢工程中的应用。最后讨论了目前代谢工程发展中存在的主要问题和今后的发展趋势。     

代谢工程及其在产苯丙氨酸基因工程菌构建中的应用

本文对代谢工程的发展状况从研究方法,在医药、农业及环保中应用等几方面做了概括地介绍;从宿主的选择,加速限速反应,改变代谢流和生产程序的优化几方面较为详细地评述了代谢工程在苯丙氨酸基因工程菌构建方面的应用,并对代谢工程的未来发展进行了展望。     

合成生物学开关在代谢工程中的应用

在代谢工程研究领域中合成生物学开关主要用于调控基因的表达。传统的代谢工程改造主要通过敲除和过表达来改变特定基因的表达量。但基因敲除通常会导致菌体生长的下降。因此,我们需要适时的关闭和激活特定基因的表达。合成生物学开关就是解决这一问题的关键工具。目前,在代谢工程中常用的合成生物学开关有光控开关、温度诱导开关、拨动开关和核糖开关。其中,拨动开关和核糖开关在动态调节基因表达上拥有更大优势。介绍了代谢工程中常用的几种合成生物学开关,以及它们在代谢工程的应用。     

2015国际代谢工程峰会圆满落幕

<正>2015年12月2日,国际代谢工程大会(Metabolic Engineering Summit)在北京国际会议中心圆满落幕。这次会议聚集了30多名来自世界各国的顶尖科学家和工业界精英,参会者达到700多名,是中国合成生物学和代谢工程领域举办的规模最大、规格最高的国际学术会议。本次会议的主题是:"合成生物学"时代下的生物制造。国际代谢工程协会(IMES)主席Jens Nielsen高度评价了本次大会:"国际代谢工程大会首次在中国成功     

逆向代谢工程的最新研究进展

随着高通量测序技术的快速发展,可以快速地通过基因组尺度的序列比较,来全面、系统地探讨工业生产菌株和实验室优良菌株的遗传基础,分析基因型-表型之间的关系;同时结合准确的基因组修饰技术,完成基于全基因组突变分析的逆向代谢工程。近年来,基于全基因组突变分析的逆向代谢工程已经成功地应用于微生物优良菌株选育,成为了研究的前沿和热点。综述了近几年逆向代谢工程发展的研究方法,突变型-表型相关性分析,逆向代谢工程的最新进展及其应用,并讨论其面临的问题及挑战。