大肠杆菌异源合成三萜化合物研究进展和前景分析

三萜化合物具有可观的药用价值和经济价值,但是目前的生产过程复杂、产量低,利用微生物异源合成三萜化合物已成为当前研究趋势,大肠杆菌作为常用萜类合成底盘细胞具有异源合成三萜化合物及其前体的天然优势和研究前景。对三萜化合物微生物异源合成研究进展进行了综述,从三萜化合物合成代谢途径、关键酶的特点及大肠杆菌三萜表达模块和底盘细胞适配三个方面对该途径进行了阐述和分析,针对实现大肠杆菌高效合成三萜类化合物所需要解决的基础问题进行讨论,为扩展大肠杆菌作为三萜化合物合成底盘细胞提供建议和前景分析。     

功能寡糖绿色生物合成技术的研究进展

功能寡糖是自然界中复杂且结构多样的一类化合物,具有独特生理功能,在食品、药品及饲料等领域应用广泛。传统的功能寡糖通过天然多糖绿色降解技术制备,然而该技术对制备非天然构型的功能寡糖应用有限。本文聚焦绿色生物技术在制备天然来源匮乏、结构多样性、新型生理功能的功能寡糖及其衍生物方面的应用研究进展:基于更多高效、立体选择性新酶元件的发现与表征,建立寡糖合成的新途径和复杂级联反应,并在宿主细胞中重构新的合成途径,突破天然微生物合成代谢的极限,实现应用多酶级联催化与生物发酵技术生物制备功能寡糖,进一步探讨了具有未来功能食品特征的寡糖合成研究方向。     

植物维生素E代谢工程研究

维生素E是一种脂溶性维生素,仅在光合细菌和高等植物中合成,是人体中必不可少的一种营养物质,具有重要的生物学功能。维生素E合成代谢研究一直受到人们的关注,已通过生物信息学及转基因技术完成了维生素E合成代谢关键酶基因的分离及功能鉴定,近来研究重点转移到利用代谢工程方法提高植物维生素E含量与活性上来。综述了维生素E合成代谢途径及其代谢工程的研究现状,并对未来维生素E代谢工程研究提出了展望。     

浮游植物稳定碳同位素分馏机制及环境应用

浮游植物驱动水体碳循环,是解释全球碳生物地球化学过程的关键因素。相对于陆地植物,浮游植物碳在合成过程中的分馏机制较为复杂。为了系统了解藻类碳同位素分馏过程及其同位素在环境中的应用,本文调研了国内外的相关研究进展,并以蓝藻、绿藻和硅藻为代表,阐述了浮游植物碳浓缩及其同位素分馏的机制。此外,本文还总结了目前藻类碳同位素信号的变化范围及其影响因素,并探讨了藻类碳同位素在古海洋、水生食物网与水体碳循环研究中的应用。     

茄科蔬菜花青素苷分子调控研究进展

花青素苷是一种分布广泛的水溶性色素,不仅赋予了果实多彩的外表,还是天然食用色素的重要来源。近年来有关茄科蔬菜花青素苷的研究逐渐增多,文中从花青素苷结构及其生物合成途径、茄科蔬菜中花青素苷合成代谢的结构基因和调节基因、影响合成的环境因素等方面进行回顾和总结,为进一步阐明茄科蔬菜花青素苷的合成及调控机理、更好利用花青素苷进行果色品质育种的创新提供一些参考。     

新本草计划——基于合成生物学的药用植物活性代谢物研究

经过近十年的发展,合成生物学研究的对象从单细胞的生物元件和装置的研究,逐渐过渡到多细胞的复杂体系。植物合成生物学被称为合成生物学研究的"下一篇章"。从复杂而多样的植物代谢切入进行植物合成生物学研究,有助于人类在更复杂的层面上理解生命运行的本质规律,及更深入地认知复杂人造生命的设计和构建的科学及工程原理;也有望在药用植物活性代谢物的合成生物学设计和创新生产方面实现突破。本文综述了该领域的国内外进展,并提出新本草计划的研究设想,通过基于合成生物学的药用植物活性代谢物研究,使数千年传统的本草学研究焕发新生。     

聚羟基脂肪酸酯合成酶的改造和代谢途径构建的研究进展

聚羟基脂肪酸酯(Polyhydroxyalkanoates,PHA)是许多细菌在非平衡生长条件下在胞内积累的以颗粒状态存在的碳源和能源储藏物质。PHA因其具有生物可降解性、生物相容性等许多良好的材料性质、可以作为化学合成塑料未来的替代品而引起广泛关注。但由短链脂肪酸或单一脂肪酸单体合成的PHA的材料性质具有局限性,需要利用多种单体合成满足实际需求的PHA材料。PHA合成酶的底物特异性和PHA合成代谢途径决定着PHA的单体组成情况,进而影响着PHA的理化特性和材料性能。因此需要对PHA合成酶进行改造,扩展其对底物的特异性。另一方面需要构建新的PHA合成代谢途径,能合成出一些不常见的且性能优良的PHA材料。综述了近些年对PHA合成酶改造的研究及PHA代谢途径构建的研究进展。     

胁迫环境下的植物光合成代谢

中国科学家利用新方法对C3植物在胁迫环境（干旱胁迫和高CO2浓度）下，叶绿体光合成代谢情况进行了．分析，为研究植物代谢提供了重要信息。研究结果表明，C3植物叶绿体中的光合成代谢能高度协调新陈代谢的波动，这种高度协调性保证了生物系统的稳定，而且对于稳定生物体的功能至关重要。新方法被称作最小化新陈代谢调整动力学流量平衡分析，该方法有利于了解此类现象和动力过程中的复杂代谢网络的稳定机制，可以运用到其他方面。     

十字花科蔬菜萝卜硫素合成代谢相关基因及外源调控

萝卜硫苷是十字花科蔬菜中一种重要的次级代谢产物,其水解产物萝卜硫素对人体有明显的抗氧化和防癌抗癌功效。在十字花科蔬菜中萝卜硫素的前体物质萝卜硫苷的合成阶段分为:氨基酸侧链的延长、核心结构的形成、侧链的次级修饰;萝卜硫苷经由黑芥子酶水解成萝卜硫素。该文综述了萝卜硫苷合成及调控相关基因(BCAT、MAM、CYP79/CYP83、AOP和MYB基因家族)的研究进展,及外源物质如:Na Cl、肥料(硫、氮、硒)、植物激素(茉莉酸甲酯、油菜素内酯、生长素)、氨基酸等对萝卜硫素合成代谢途径的影响,为萝卜硫素合成代谢途径从基因表达方面进行深入研究奠定理论基础。     

罗汉果甜苷降糖机制及生物合成研究进展

甜苷是罗汉果中具有降糖作用的葫芦烷三萜类化合物,其血糖调节机制复杂,迄今尚未完全阐明。此外,甜苷含量低,通过对甜苷合成代谢中关键酶的克隆与功能表征有效增加其产量。本文综述了罗汉果甜苷的降糖机制及分子合成途径,探讨了当前研究所面临的问题,以期为甜苷的药物开发和生物合成研究提供参考。     

2021年“代谢生物学”专题征稿

代谢是生物体内所发生的用于维持生命活动的一系列有序化学反应的总称,是一切生命活动的核心和基础。从生物体利用的营养物质的不同可将代谢分为糖、脂以及氨基酸的代谢。从代谢通路的特点可分为合成简单小分子或将小分子继续合成生物大分子的合成代谢、将各类生物分子降解以产生能量的分解代谢以及清除生物体产生的有毒废物的清除代谢。不同营养物质以及代谢通路互相关联,构成了复杂的代谢网络。为报道代谢生物学领域取得的最新研究成果及发展动态,《生物技术通报》编辑部将组织出版“代谢生物学”专题,欢迎相关领域的专家学者为本刊撰稿,展示代谢生物学研究的最新发展趋势。     

添加物对枯草芽胞杆菌γ-聚谷氨酸合成代谢的影响

在枯草芽孢杆菌HCUL-B115代谢网络和发酵特性研究的基础上,通过添加适量的氨基酸、有机酸和维生素对聚γ谷氨酸(γPGA)发酵进行合成代谢进行研究。结果发现,大部分添加物对聚γ谷氨酸的积累都有一定的影响,特别是L谷氨酸、L苯丙氨酸、L精氨酸、L天冬氨酸、L缬氨酸、延胡索酸、草酸、丙二酸、烟酸、维生素B6和抗坏血酸等添加物对菌株HCUL-B115合成聚γ谷氨酸有明显促进作用,添加后产率比不添加任何物质提高20%左右。从代谢层面上分析,这些添加物除了促进菌体自身生长之外,同时防止了菌体对各添加物的过量合成,强化了菌株HCUL-B115合成聚γ谷氨酸的代谢途径。     

血红蛋白疾病基因治疗研究进展

血红蛋白疾病是由于血红蛋白分子突变造成其结构或合成异常引起的一类疾病,分为血红蛋白病和地中海贫血两大类。前者表现为血红蛋白分子的珠蛋白肽链结构异常,如镰刀状贫血;后者表现为珠蛋白肽链合成速率的降低,如β-地中海贫血。本文主要以β-地中海贫血和镰刀状贫血为例,从DNA水平、RNA水平和基因调控及干细胞移植等方面介绍血红蛋白疾病基因治疗的研究进展,并结合生命科学的最新发现,对该领域将来可能出现的新的治疗方法提出展望。     

脂肪酸从头合成代谢及其抑制剂在肿瘤中的研究进展

代谢重编程是肿瘤的重要特征之一.肿瘤细胞常会发生过度增殖、局部侵袭、转移、复发和耐药等.这些过程均需要大量的脂肪酸,用于合成肿瘤细胞所必需的生物膜和信号分子等.因此,研究脂肪酸从头合成代谢在肿瘤细胞发生发展过程中所发挥的重要作用有助于深入理解肿瘤的发病机制,为肿瘤的诊断和治疗提供新的思路.本文将对脂肪酸合成代谢在肿瘤中...     

红发夫酵母积累虾青素的代谢调控机理研究进展

由红发夫酵母合成的虾青素是一种非常有商业价值的类胡萝卜素。综述了近年来国内外在红发夫酵母中虾青素的生物合成途径、合成代谢调控机理等领域的相关研究进展, 并提出了国内应开展的相关创新性研究。     

利用基因工程改良植物脂肪酸和提高植物含油量的研究进展

植物脂肪酸和三酰甘油具有重要生理功能以及巨大的食用和工业价值,其生物合成途径较为复杂。近年来,植物脂肪酸和三酰甘油合成代谢途径的研究取得了很大进展,在多种植物中克隆了脂肪酸和三酰甘油合成代谢途径中的关键酶基因,同时发现一些转录因子在调控植物脂肪酸含量和组成中具有重要作用,并在此基础上开展了利用基因工程改良植物脂肪酸和提高植物含油量的研究,取得了一定的进展。以下系统介绍了植物脂肪酸和三酰甘油合成代谢途径中的关键酶基因以及在调控植物脂肪酸含量和组成中具有重要作用的转录因子,综述了基因工程研究所取得的成果,并对其应用前景进行了展望。     

哈氏弧菌脂酰-ACP合成酶的体外功能

【目的】系统鉴定哈氏弧菌脂酰-ACP合成酶(Acyl-ACP synthetase,Aas S)以不同链长游离脂肪酸和非脂肪链羧酸作为底物的体外催化反应。【方法】利用非变性蛋白质凝胶电泳和紫外分光光度计法从定性和定量两个方面分析了Aas S的体外催化功能与活性。【结果】Aas S能够催化不同链长直链的自由脂肪酸合成脂酰-ACP,其中以C6–C12作为底物时活性最高;以羟基脂肪酸作为底物的情况下,Aas S催化C8–C14的羟基脂肪酸有较高的活性。非脂肪链羧酸类作为底物的反应中,20种蛋白质氨基酸、苯甲酸和水杨酸均可以作为Aas S的底物,合成相应的脂酰-ACP。【结论】本研究系统地证明了哈氏弧菌脂酰-ACP合成酶(Aas S)对不同底物的不同催化活性,为生物体内氨基酸代谢和菌黄素合成代谢的研究提供了可行性的分析依据。     

功能性哺乳动物基因移殖成功

据报道,美国斯坦佛大学的科学工作者 P.Berg等,已经成功的把家兔的血红蛋白β链的基因嵌接在sv-40 DNA中形成一个重组DNA分子,然后用这种重组DNA去浸染非洲绿猴的培养细胞株,侵染的重组DNA取代了细胞内的合成机器,合成病毒的核酸和蛋白质,包括由嵌入的兔血红蛋白β链基因指导合成的兔血红蛋白β链。这种培养细胞株来源于非洲绿猴的肾脏,它们在正常情况下是不生产血红蛋白的,尤其不会生产家兔的血红蛋白。     

原红细胞在体外EPO诱导下的增殖分化特征

目的 系统了解小鼠红细胞终末分化过程中细胞增殖和分化的动力学。方法选用FVA细胞模型,利用密度梯度离心的方法从感染Friend致贫血病毒(anemia-inducing strain of Ffiend virus,FVA)的小鼠脾脏中分离出同步的原始阶段红细胞(FVA细胞)。通过研究EPO诱导下细胞的生长曲线,^3H-TdR掺入率以及细胞分化过程中β-珠蛋白(β-globin)基因的表达和血红蛋白合成的时空关系,分析FVA细胞在体外EPO诱导分化过程中增殖及分化的特性。结果 FVA细胞在EN3诱导早期生长旺盛,诱导24小时细胞数量达高峰,为0时的4倍;^3H-TdR掺入在诱导后12小时达高峰;从诱导后12小时开始有β-globin基因的转录,在24小时达高峰,随后减低;从18小时开始出现血红蛋白,至48小时,几乎全部细胞都表达大量血红蛋白。结论 本研究结果阐明了FVA细胞在体外EPO诱导下增殖及分化的动力学,为利用FVA细胞模型研究红细胞终末分化的机理提供了有用的基础信息。