合成生物学中不依赖限制性内切酶的分子克隆策略

随着合成生物学的兴起和发展,基因克隆和DNA大片段组装成为了常规操作。利用人工智能和液体操作机器人进行高通量的DNA组装和功能筛选已被广泛应用。传统的依赖于限制性内切酶识别位点的克隆技术对序列有选择性、步骤繁琐、实验人员的培训周期长,不利于以流水线形式进行工程化使用,已经逐步在生物工程领域内被淘汰。文中论述了一系列适于机械化操作的新一代分子克隆技术,即不依赖基因序列和连接反应克隆方法、Gibson组装、聚合酶环形延伸克隆、细胞裂解物体外无痕连接和细胞体内组装克隆。对这些方法的建立、基本原理及应用前景等方面进行了总结,并对其优缺点进行了比较。     

聚乙烯塑料的微生物降解

聚乙烯(polyethylene,PE)是产量最大的通用塑料之一,通常被加工成一次性包装材料(包括塑料袋及容器)和农用薄膜等。PE塑料的广泛应用导致大量PE废弃物的累积,对生态环境造成严重的威胁。自20世纪70年代以来,一些研究陆续报道了PE塑料被微生物降解的现象,并从土壤、海洋、垃圾堆置点及昆虫肠道等生境中分离筛选到了若干种具有一定PE塑料降解能力的菌株,而且发现一些单加氧酶、过氧化物酶和漆酶等氧化还原酶对PE塑料具有氧化降解能力。这些研究为发展PE塑料废弃物生物降解处理技术提供了一定的依据。本文总结和分析了PE塑料降解微生物的分离和筛选方法,以及已报道的PE塑料降解微生物和降解酶的研究进展,以期为进一步研究PE塑料的微生物降解机理和处理技术提供参考。     

密码子优化策略在异源蛋白表达中的应用

酶在医疗和生物药物方面有着广泛的应用,不仅可以用来治疗各种疾病,还在临床诊断和人体健康等方面有着重要的影响。利用微生物来表达异源蛋白已经成为获取酶最简单快速的方法。为获得高浓度和高质量的异源蛋白,常用的方法是对基因序列进行密码子优化。传统的密码子优化策略主要基于密码子偏好性和GC含量,忽略了翻译动力学和代谢水平等复杂多样的变化因素。文中从基因水平、转录水平、翻译水平、翻译后水平以及代谢水平等多方面考虑出发,提供了一个较为全面的密码子优化策略,主要包括密码子偏好性、密码子协调性、密码子敏感性、调整基因序列结构以及一些其他影响因素。同时对每种策略的内容、理论支持以及应用范围等方面作了全面的总结,并将各策略的优缺点进行了系统的比较,为异源蛋白表达提供了全方位、多层次、多选择的优化策略,也为酶工业和生物药物等方面提供参考。     

高级醇的微生物绿色制造

高级醇是含有两个以上碳原子的醇类,具有比乙醇更优秀的燃料性能,是化石燃料的重要补充与替代品.利用微生物以可再生的生物质为原料进行高级醇的生产可同时缓解当前的能源与环境危机,已成为绿色生物制造的重大发展方向.天然的微生物仅能少量生产个别种类的高级醇,因此,通过代谢工程及合成生物学技术,在模式工业菌株中重构高级醇的合成途径...     

非天然氨基酸及非天然蛋白合成的研究进展

非天然氨基酸是天然氨基酸的衍生物,其具有重要的生理和药理功能.由非天然氨基酸合成的非天然蛋白同样具有特别的功能与活性.非天然氨基酸插入蛋白质中的研究为新型生物材料和蛋白质药物等的合成和应用提供了新的指导方向.基于此,本文综述了非天然氨基酸的生物合成方法,分析了非天然氨基酸生物合成目前存在的难点,总结了非天然氨基酸插入蛋...     

基于学科交叉实施生命科学基础类课程教学改革

“生命科学基础”等生物学通识课程是了解生命科学研究方向和培养生命科学研究兴趣的重要窗口,基于学科交叉实施生命科学基础类课程教学模式改革,培养具有生物学交叉应用能力的复合型人才,对于推动我国生物经济快速发展至关重要。简单的学科叠加式教学方法已经难以让学生发现学科交叉的乐趣,为此,立足于北京理工大学理工类学科特色,针对“生命科学基础”课程,设计理工交叉的教学内容体系,进行理工特色的教学模式创新。围绕基础知识内容,设计专业背景导向的交叉教学内容,通过多学科、多元知识点的衔接转化,构建符合学生身心发展特色的教学体系。设计差异化的交叉教学模式,通过“1+N”混合沉浸式交叉思维训练,提升基本科学素养和交叉思辨能力。基于“教学中”和“教学后”数据模型反馈,评估个性化和精准化交叉教学的培养效果,推动交叉教学过程的循证式优化,进而提升生物交叉学科的课程智教能力。     

基于转录和翻译调控的氨基酸高产菌株筛选及构建策略

氨基酸的工业化生产和应用有近50年的历史。除了调味料和其他食品用途外,氨基酸还被用于动物饲料、药物和化妆品等许多领域。如今大多数氨基酸通过微生物发酵生产,极低的价格对它们在工业中的应用至关重要。通常采用挑选营养缺陷型或具有类似物抗性的菌株来筛选氨基酸生产菌。然而,因部分氨基酸生产菌的生产效率低下,限制了其工业化发展。主要梳理了营养缺陷型、氨基酸类似物和富含稀有密码子标记基因3种不同筛选方法及其实际应用,旨为高产菌株的筛选与构建提供候选方案。     

聚氨酯塑料的微生物降解

未被合理处置的废塑料污染已成为全球性的环境问题,探索塑料废弃物的无害化处理技术势在必行。近来,研究证实了自然界中存在可以降解塑料的微生物及酶。利用微生物或酶对废塑料进行生物处理成为可能。聚氨酯塑料(Polyurethane,PUR)是广泛应用的通用塑料之一,其废弃物量已占到所有废塑料总体积的30%。文中将PUR塑料发明应用70年来有关微生物降解的研究进行了全面综述,对PUR塑料降解真菌、细菌、降解基因与酶、降解产物及相关的生物处理技术系统等进行了总结与分析,并对实现PUR废塑料高效生物处理需解决的关键科学问题进行了展望。