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萜类化合物的非常规生物合成研究进展

合成生物学 2024年

作者：程晓雷刘天罡陶慧武汉大学药学院组合生物合成与新药发现教育部重点实验室

萜类化合物是自然界中广泛存在的一类具有重要生理功能和显著生物活性的天然产物，在食品、医疗及日化行业有着广泛的应用。在萜类化合物的生物合成途径中，萜类合酶往往决定了萜类碳骨架的种类和结构新颖性，细胞色素P450酶等后修饰酶... 详细信息

萜类化合物是自然界中广泛存在的一类具有重要生理功能和显著生物活性的天然产物，在食品、医疗及日化行业有着广泛的应用。在萜类化合物的生物合成途径中，萜类合酶往往决定了萜类碳骨架的种类和结构新颖性，细胞色素P450酶等后修饰酶则可对碳骨架进行多种修饰，最终形成结构和功能都具有丰富多样性的萜类化合物。近年来，随着基因测序技术与合成生物学的发展，大量植物和微生物来源的萜类生物合成酶被表征，令人兴奋的是，其中包含一些与经典萜类合酶不同的非常规萜类合酶，它们亦可催化生成独特的环化萜类骨架。与此同时，利用组合生物合成等策略，人们创造了许多新颖的非天然萜类化合物，进一步丰富了萜类资源库。本文综述了近5年在非常规萜类环化酶与组合生物合成途径等方面取得的最新研究进展，以期为未来新型萜类化合物的发现和生物合成提供启示。首先综述了新发现的具有萜类环化功能的新酶，包含I型萜类合酶新亚族、非角鲨烯来源三萜合酶、UbiA型萜类环化酶、细胞色素P450氧化酶、甲基转移酶、钒依赖卤素过氧化物酶、卤代酸脱卤酶等，同时还对其序列、功能和可能的环化机制进行了介绍，有助于我们理解自然界中萜类生物合成酶的进化起源和发现新颖萜类化合物。然后，本文介绍了非常规萜类衍生物的组合生物合成，通过将萜类合酶与甲基转移酶、天然或人工细胞色素P450氧化酶进行组合，产生了一系列包含非常规C11、C16骨架，以及具有不同氧化形式的非天然萜类化合物，可为往后萜类化合物的结构创新研究带来启发。这些新颖酶元件的挖掘与新型组合生物合成途径的构建，将进一步拓宽萜类化合物的结构多样性和化学空间，有望为临床萜类药物研发提供更多的潜在小分子。

关键词：萜类化合物非常规萜类合酶细胞色素P450酶组合生物合成 C16萜类

基于反刍类动物臼齿仿生的平面磨具形貌结构设计与性能研究

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表面技术 2024年第2期53卷 140-149,167页

作者：宋沛鸿郭磊刘天罡曹蕾蕾陈瑱贤张静长安大学工程机械学院西安710061 重庆大学机械传动国家重点实验室重庆400044 中天引控科技股份有限公司西安710010

目的提高平面研磨加工效率及加工质量。方法提取了反刍类动物臼齿齿面形貌特征,设计了一种模块化分布式平面研磨工具,采用ABAQUS分析了无特征规则排布磨具与仿生特征排布磨具在研磨抛光过程中对工件压力分布均匀性的影响;采用Fluent... 详细信息

目的提高平面研磨加工效率及加工质量。方法提取了反刍类动物臼齿齿面形貌特征,设计了一种模块化分布式平面研磨工具,采用ABAQUS分析了无特征规则排布磨具与仿生特征排布磨具在研磨抛光过程中对工件压力分布均匀性的影响;采用Fluent分析了仿生特征排布磨具形貌结构对磨削液流动性的影响;利用3D打印技术制备了仿生特征排布磨具与无特征规则排布磨具并进行了对比实验,通过响应面分析法讨论了转速、压力、表面结构特征等因素对磨具研磨性能的影响。结果仿真结果表明,与无特征规则排布磨具相比,在4 N研磨压力下仿生特征排布磨具具有更优的工件表面应力分布均匀性;磨削液在磨具形貌特征间隙入口的流速为2.400 m/s时,与其他特征磨具相比,仿生特征模块化排布磨具的形貌特征间隙出口平均流速提升了29.45%。实验结果表明,与无特征规则排布磨具相比,在同等工艺下,使用仿生特征模块化排布磨具研磨的铝合金试件表面粗糙度由0.301μm降至0.188μm,下降了17.94%;当研磨压力为5 N时,材料去除速率由1.44μm/min提升至1.93μm/min,提升了34.47%。结论平面磨具的形貌结构特征设计与排布对研磨过程中的工件接触压力分布、磨削液流动性具有重要影响。与无特征规则排布磨具相比,在相同工艺条件下臼齿仿生特征模块化排布磨具能够更有效地提升加工效率及加工质量。

关键词：仿生设计平面磨具表面形貌结构研磨加工性能磨削液流动性磨粒滞留

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终归是无处安身——读《河山传》

小说评论 2024年第2期 21-26页

作者：谢有顺刘天罡中山大学

一《河山传》首先吸引我的是它的语言,它的写法。这部有点编年体意味的长篇小说,以时间为经,以人事为纬,如孟繁华所说,它在写法上类似古代中国的史书,如《春秋》《左传》《资治通鉴》等,是一部亦古亦今的现代小说,承袭了世情小说。

关键词：世情小说现代小说《资治通鉴》《左传》孟繁华编年体《春秋》承袭

以光催化材料构建的生物杂化体驱动氮循环的研究进展

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微生物学报 2024年第11期 4119-4133页

作者：郑静淇陈姗姗栾天罡化学与精细化工广东省实验室揭阳分中心广东工业大学生态环境与资源学院五邑大学环境与化学工程学院

氮是地球上的生物体必不可少的元素，它以不同的形态在生物圈中不断地循环转化。以光催化材料构建的生物杂化体是近年来产生的一种新的体系，它将光催化物质和电活性微生物结合起来，集成了光催化剂优异的光捕获性能，产生电子及生物高... 详细信息

氮是地球上的生物体必不可少的元素，它以不同的形态在生物圈中不断地循环转化。以光催化材料构建的生物杂化体是近年来产生的一种新的体系，它将光催化物质和电活性微生物结合起来，集成了光催化剂优异的光捕获性能，产生电子及生物高效的催化能力。因此，研究该体系在氮循环中如何发挥作用及相关机制等方面具有重要的意义。本文介绍了微生物氮循环和生物杂化体驱动的氮循环过程，重点阐述并总结了以光催化材料构建的生物杂化体驱动氮循环的几种类型、优缺点及电子传递的相关机制，并从光催化材料的性质、微生物的性质，以及如何复合光催化材料及微生物3个方面提出了今后发展的方向。

关键词：生物杂化体氮循环光电子电活性微生物光催化

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基因组深度挖掘驱动微生物萜类化合物高效发现

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合成生物学 2024年第3期5卷 507-526页

作者：雷茹陶慧刘天罡武汉大学药学院组合生物合成与新药发现教育部重点实验室湖北武汉430071

萜类天然产物广泛分布于动物(包括海洋无脊椎动物)、植物、微生物中,具有复杂的化学结构和丰富的生物活性。人们通过从植物和微生物中直接分离提取的方式获得了大量萜类天然产物,然而随着越来越多化合物被发现,使用基于自然筛选的传统... 详细信息

萜类天然产物广泛分布于动物(包括海洋无脊椎动物)、植物、微生物中,具有复杂的化学结构和丰富的生物活性。人们通过从植物和微生物中直接分离提取的方式获得了大量萜类天然产物,然而随着越来越多化合物被发现,使用基于自然筛选的传统挖掘方式很难获得新的萜类天然产物。随着基因组测序技术和合成生物学使能技术的不断发展,我们进入了基因组挖掘驱动天然产物发现的时代,萜类天然产物的挖掘也进入了“井喷式”发现新阶段。针对基因组挖掘在微生物萜类天然产物发现方面的应用,本文综述了近年来使用的主要研究策略和最新研究进展,介绍了多种高效微生物底盘、基因组深度挖掘策略、人工智能与自动化平台等驱动的萜类化合物挖掘的最新研究进展,讨论了基因组挖掘萜类天然产物面临的挑战,展望了未来萜类化合物创新发现的发展趋势。通过在多种微生物中强化前体供应途径,人们打造了多个萜类化合物合成底盘,突破了异源合成萜类天然产物时“产量低”和“产物难获取”的瓶颈;针对萜类天然产物生物合成基因簇或萜类合酶进行深度挖掘,可以有效地解决“重复发现”和“集中度低”的难题;随着人工智能和自动化技术在合成生物学领域的发展和应用,萜类化合物的发现也进入了高通量智能发现时期,显著地改善了“研究通量低”的现状,高效获得了大量新结构萜类天然产物。在未来,更多萜类化合物将开发成药物、进入工业化生产应用,更多萜类“暗物质”会走进我们视野。

关键词：萜类天然产物萜类合酶微生物底盘基因组挖掘人工智能自动化高通量平台

微生物降解聚己二酸丁二烯对苯二甲酸酯塑料的研究进展

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中国环境科学 2024年第8期44卷 4690-4699页

作者：胡颖杨钰婷陈姗姗栾天罡广东工业大学生态环境与资源学院广东省流域水环境治理与水生态修复重点实验室广东广州510006 化学与精细化工广东省实验室揭阳分中心广东揭阳515200

随着全球塑料污染问题加剧,聚己二酸丁二烯对苯二甲酸酯(PBAT)作为可生物降解塑料的代表,其被微生物降解的速率与机制受到越来越多的关注.本文对比了PBAT在水体、土壤和堆肥环境中的降解规律,解析了不同因素对微生物降解PBAT的影响,总... 详细信息

随着全球塑料污染问题加剧,聚己二酸丁二烯对苯二甲酸酯(PBAT)作为可生物降解塑料的代表,其被微生物降解的速率与机制受到越来越多的关注.本文对比了PBAT在水体、土壤和堆肥环境中的降解规律,解析了不同因素对微生物降解PBAT的影响,总结了目前已筛选到的PBAT降解菌并对比其降解速度,阐述了微生物在胞外和胞内两个层面的PBAT降解机制和降解产物.最后从影响因子研究、PBAT降解指标统一、微生物群落构建和PBAT降解机制探究技术等方面提出未来研究方向.

关键词：聚己二酸丁二烯对苯二甲酸酯微生物降解高效降解菌水解胞外酶

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弹性基体软固结磨料磨具的材料去除机理

中国表面工程 2024年第1期37卷 192-204页

作者：王家庆郭磊刘天罡郭万金吕景祥靳淇超长安大学道路施工技术与装备教育部重点实验室西安710064 重庆大学机械传动国家重点实验室重庆400044 中天引控科技股份有限公司西安710010

基于弹性磨具的磨抛工艺为硬脆材料超精密加工效率与加工质量的兼顾平衡提供了新的解决思路,但其磨抛过程的材料去除机理尚未明确。为研究弹性磨抛过程中的材料去除行为,以硅橡胶作为磨具基体材料,混合微米级金刚石磨料制备弹性基体软... 详细信息

基于弹性磨具的磨抛工艺为硬脆材料超精密加工效率与加工质量的兼顾平衡提供了新的解决思路,但其磨抛过程的材料去除机理尚未明确。为研究弹性磨抛过程中的材料去除行为,以硅橡胶作为磨具基体材料,混合微米级金刚石磨料制备弹性基体软固结磨料磨具,利用有限元仿真分析方法研究弹性基体软固结磨粒的受力状态,结合接触力学与运动学分析建立考虑单颗磨粒磨损行为与有效磨粒数量的材料去除模型,通过石英玻璃试件的弹性磨抛加工试验验证预测模型的准确性。结果表明:石英玻璃试件的材料去除率随着磨抛压力、主轴转速、磨具偏角的增大而显著增加,而磨料粒径对其影响程度较小;当工艺参数组合为磨料粒径100μm、磨抛压力7 N、主轴转速1500 r/min、磨具偏角20°时,经60 min磨抛后,工件已加工表面粗糙度由1.069μm降至0.089μm,材料去除率为8.893×10^(8)μm^(3)/min;该试验条件下,建立的材料去除模型预测准确度相比Preston经典模型提高36.7%。研究成果可为实现硬脆材料的确定性材料去除提供技术支持和理论依据。

关键词：弹性基体磨具软固结磨料磨削抛光材料去除效率多因素模型

小卫星太阳翼铰链对挠性动力学方程耦合系数的影响

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航天器工程 2024年第2期33卷 33-40页

作者：高鸽刘雪峰魏峰王天罡深圳航天东方红卫星有限公司广东深圳518057

针对小卫星太阳翼机械系统产品选型时,展开机构的铰链类型、铰链刚度对卫星挠性太阳翼系统动力学方程中耦合系数影响规律不明确的情况,文章首先建立带挠性太阳翼的振动方程,给出使用动力学方程中的参量计算附件平动、转动耦合系数的公式... 详细信息

针对小卫星太阳翼机械系统产品选型时,展开机构的铰链类型、铰链刚度对卫星挠性太阳翼系统动力学方程中耦合系数影响规律不明确的情况,文章首先建立带挠性太阳翼的振动方程,给出使用动力学方程中的参量计算附件平动、转动耦合系数的公式;然后,基于小卫星常用的两种铰链类型以及铰链不同刚度,采用有限元法,对比相同卫星构型下铰链对太阳翼展开模态的影响;并获取相应的太阳翼振型、质量与质量元位置参数;最后,以某小卫星太阳翼为例,基于动力学方程中的耦合系数计算方法,采用输出参量与数据处理软件相结合方式,开展了不同铰链对耦合系数和铰链选型的影响分析。结果表明:文章分析的不同铰链、刚度的太阳翼结构参数以及耦合系数变化规律,对于铰链的设计和选型具有理论参考价值。

关键词：卫星太阳翼铰链挠性附件耦合系数模态分析

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煤矿供水系统的智能化升级路径探索

中文科技期刊数据库（全文版）工程技术 2024年第10期 0063-0066页

作者：芦天罡陕煤集团神木红柳林矿业有限公司陕西榆林719300

在信息化智能化背景下,煤矿发展过程中,针对供水进行智能化建设,能够在提升供水效率的同时,合理节约水资源。从实际情况来看,煤矿供水系统的智能化升级既面临新的机遇,同时也面临着全新的挑战。因此,煤矿智能化建设中,要结合供水需求,... 详细信息

在信息化智能化背景下,煤矿发展过程中,针对供水进行智能化建设,能够在提升供水效率的同时,合理节约水资源。从实际情况来看,煤矿供水系统的智能化升级既面临新的机遇,同时也面临着全新的挑战。因此,煤矿智能化建设中,要结合供水需求,立足于实际情况实现智能化升级。本文首先探讨了煤矿供水系统智能化升级的必要性及其实施路径。通过分析当前煤矿供水系统面临的挑战,接着,介绍了智能化升级的技术方案和实施步骤。

关键词：煤矿供水系统智能化升级路径