检索结果-南通市图书馆

Systems Microbiology and Biomanufacturing 2023年第2期3卷 384-392页

作者： Jiapeng Lu Zengyu Wang Yingying Jiang zhoutong sun Wei Luo The Key Laboratory of Carbohydrate Chemistry and Biotechnology Ministry of Education School of BiotechnologyJiangnan UniversityWuxi 214000Jiangsu ProvinceChina Tianjin Institute of Industrial Biotechnology Chinese Academy of SciencesTianjin 300308China

Synthesis of chiral amines by amine dehydrogenase has the advantages of environmental friendliness,high stereoselectivity,and mild reaction conditions.However,amine dehydrogenase has low catalytic activity,which greatly limits its application in the large-scale synthesis of chiral amines.In this study,a novel amine dehydrogenase was obtained by modifying the substrate specificity of leucine dehydrogenase via computer-aided protein engineering strategy.Furthermore,conservation analysis,homology modeling and molecular docking analysis were carried out via biocomputing strategy to select the mutation sites,and the mutants L52S and T143C were obtained.The enzyme activities of the two mutants to 2-pentanone were 1.55 U/mg and 2.06 U/mg,respectively.The enzyme activity of the latter was 188%and the Tm value was 2.55°Chigher than those of the original mutant,which laid a foundation for the efficient preparation of chiral amines by using this novel enzyme.

关键词： Amine dehydrogenase L-leucine dehydrogenase Semi-rational design Protein engineering Substrate binding pocket

A combined strategy for the overproduction of complex ergot alkaloid agroclavine

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Synthetic and Systems Biotechnology 2022年第4期7卷 1126-1132页

作者： Zhi-Pu Yu Chunyan An Yongpeng Yao Chang-Yun Wang zhoutong sun Chengsen Cui Ling Liu Shu-Shan Gao Key Laboratory of Marine Drugs The Ministry of Education of ChinaInstitute of Evolution&Marine BiodiversitySchool of Medicine and PharmacyOcean University of ChinaQingdao266003PR China Tianjin Institute of Industrial Biotechnology Chinese Academy of SciencesTianjin300308PR China Laboratory for Marine Drugs and Bioproducts Qingdao National Laboratory for Marine Science and TechnologyQingdao266003PR China State Key Laboratory of Mycology Institute of MicrobiologyChinese Academy of SciencesBeijing100101PR China Beijing Institute for Drug Control NMPA Key Laboratory for Research and Evaluation of Generic DrugsBeijing Key Laboratory of Analysis and Evaluation on Chinese MedicineBeijing102206PR China National Technology Innovation Center of Synthetic Biology Tianjin300308PR China

Microbial cell factories(MCFs)and cell-free systems(CFSs)are generally considered as two unrelated approaches for the biosynthesis of biomolecules.In the current study,two systems were combined together for the overproduction of agroclavine(AC),a structurally complex ergot alkaloid.The whole biosynthetic pathway for AC was split into the early pathway and the late pathway at the point of the FAD-linked oxidoreductase EasE,which was reconstituted in an MCF(Aspergillus nidulans)and a four-enzyme CFS,respectively.The final titer of AC of this combined system is 1209 mg/L,which is the highest one that has been reported so far,to the best of our knowledge.The development of such a combined route could potentially avoid the limitations of both MCF and CFS systems,and boost the production of complex ergot alkaloids with polycyclic ring systems.

关键词： Microbial cell factories Cell-free systems Overproduction Agroclavine Ergot alkaloids

Carboxylic acid reductases enable intramolecular lactamization reactions

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Green Synthesis and Catalysis

Green Synthesis and Catalysis 2022年第3期3卷 294-297页

作者： Zongmin Qin Xiaohui Zhang Xianke Sang Wuyuan Zhang Ge Qu zhoutong sun University of Chinese Academy of Sciences Beijing 100049China Tianjin Institute of Industrial Biotechnology Chinese Academy of SciencesTianjin 300308China National Technology Innovation Center of Synthetic Biology Tianjin 300308China

As a versatile type of enzyme,carboxylic acid reductases(CAR)can not only reduce various carboxylic acids to aldehydes in cooperation with cofactors ATP and NADPH but also catalyze the synthesis of amides and esters in the absence of NADPH.Here,we report an intramolecular cyclization catalyzed by CAR only with the use of ATP to transform amino acids into diverse lactams,includingγ-/δ-/ε-lactams and chiral derivatives thereof.The observed wide substrate scope and selectivity enable potential applications to be implemented.Our results demonstrate that CAR-catalyzed lactamization is a promising approach for the synthesis of chiral lactam com-pounds under mild conditions,thereby enriching the toolbox for the biosynthesis of lactams as a viable alternative to purely chemical procedures.

关键词： Biocatalysis Lactams Carboxylic acid reductase Intramolecular cyclization Lactamization

Book review of“Enzyme engineering:Selective catalysts for applications in biotechnology,organic chemistry,and life science”

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绿色合成与催化(英文)

绿色合成与催化(英文) 2023年第2期4卷 77-77页

作者： Manfred T.Reetz zhoutong sun Ge Qu Tianjin Institute of Industrial Biotechnology Chinese Academy of SciencesTianjin 300308China Biocatalysis Section Max-Planck-Institut für KohlenforschungKaiser-Wilhelm-Platz 1Mülheiman der Ruhr 45470Germany

This book[1]begins with an introductory chapter in which the history of directed enzyme evolution is briefly presented and the different gene mutagenesis techniques are outlined,followed by a comprehensive chapter des... 详细信息

关键词： Directed evolution Rational design Enzyme engineering Methodology Biocatalysis

设计改造羧酸还原酶合成医药中间体(S)-2-氨基丁醇

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生物学杂志 2024年第1期41卷 6-13,93页

作者：张晓辉覃宗敏李聪聪路福平曲戈孙周通天津科技大学生物工程学院天津300457 中国科学院天津工业生物技术研究所天津300308 国家合成生物技术创新中心天津300308

(S)-2-氨基丁醇同时具有羟基及氨基官能团,是多种重要药物分子的关键手性中间体,生物合成(S)-2-氨基丁醇尚缺少有效的酶元件。以塞格尼氏菌(Segniliparus rugosus)来源的羧酸还原酶SrCAR为研究对象,通过对实验室已有SrCAR突变文库进行... 详细信息

(S)-2-氨基丁醇同时具有羟基及氨基官能团,是多种重要药物分子的关键手性中间体,生物合成(S)-2-氨基丁醇尚缺少有效的酶元件。以塞格尼氏菌(Segniliparus rugosus)来源的羧酸还原酶SrCAR为研究对象,通过对实验室已有SrCAR突变文库进行筛选测试,结合活性位点共进化分析,同时利用组合活性中心饱和突变策略(Combinatorial active-site saturation test,CAST)构建新的突变体文库,经测试最终获得优势突变体XH7(G430V/E533F/A627N)。该突变体催化底物N-Boc-(S)-2-氨基丁酸到醛产物的活性(kcat/Km)较野生型SrCAR提高2.1倍,热熔值(Tm)提升2.3℃。进一步通过引入荧光假单胞菌(Pseudomonas fluorescens)来源的醇脱氢酶PfADH,可还原N-Boc-(S)-2-氨基丁醛到醇产物。XH7和PfADH的双酶共表达体系反应5 h即可将20 mmol/L底物实现几乎完全转化,转化率达到99%,并经脱Boc保护与分离纯化获得终产物(S)-2-氨基丁醇,得率为60%。通过分子动力学模拟解析最优突变体活性及热稳定性提高的分子机制,为SrCAR酶设计改造提供新的研究思路,拓展酶法合成(S)-2氨基丁醇的生物酶工具箱,可为类似高附加值医药中间体的生物合成提供理论和实践指导。

关键词：羧酸还原酶理性设计生物催化双酶级联 (S)-2-氨基丁醇

分类体系双向映射视角下的科学-技术互动分析

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中国发明与专利 2024年第4期21卷 4-15页

作者：徐硕孙童菲罗贵缘苑洲桐连佳欣刘畅北京工业大学经济与管理学院北京100124

[目的/意义]从分类体系双向映射的视角,探索科学与技术之间的互动特征与模式,有助于探测技术机会、度量创新水平、理解产学政关系以及构建高质量路线图等。[方法/过程]论文基于DrugBank数据库,以学术型发明人为桥梁收集产出的学术论文... 详细信息

[目的/意义]从分类体系双向映射的视角,探索科学与技术之间的互动特征与模式,有助于探测技术机会、度量创新水平、理解产学政关系以及构建高质量路线图等。[方法/过程]论文基于DrugBank数据库,以学术型发明人为桥梁收集产出的学术论文、专利文献、署名机构、MeSH主题词和IPC分类号等信息,为署名机构界定科学/技术属性,在此基础上构建MeSH主题词和IPC分类号间的双向映射关系,最后分析生物制药领域科学—技术互动的特征与模式。[结果/结论]生物制药领域中技术→科学方向的知识流动明显多于科学→技术方向;有关年轻人的科学研究推动了氧、硫以及药物物理形状的技术发展;科学技术的互动程度方面,男性明显高于女性;动物、不同年龄段的人类以及A61K 45/06、A61P 43/00等是科学—技术互动中的主要知识单元;剂量—反应关系、病毒复制、诱导缓解等是科学—技术互动中最活跃的科学理论,对A61K 31/52等方面的专利技术研究中起到支持作用;A61K 45/06、A61K 9/00等是科学—技术互动中最活跃的专利技术领域,包含消炎药、强心剂、抗肿瘤药等药物,受到大众群体的广泛关注且潜在需求较大。

关键词：分类体系双向映射科学—技术互动学术型发明人生物制药

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工业蛋白质理性设计与应用

生物工程学报 2022年第11期38卷 4068-4080页

作者：曲戈袁波孙周通中国科学院天津工业生物技术研究所天津300308 国家合成生物技术创新中心天津300308

作为合成生物学与绿色生物制造等领域的底层核心技术,蛋白理性设计可有效解决天然功能元件性能不足等共性挑战,创制高性能人工酶元件。值此天津工业生物研究所(Tianjin Institute of Industrial Biotechnology,TIB)创立10周年之际,文中... 详细信息

作为合成生物学与绿色生物制造等领域的底层核心技术,蛋白理性设计可有效解决天然功能元件性能不足等共性挑战,创制高性能人工酶元件。值此天津工业生物研究所(Tianjin Institute of Industrial Biotechnology,TIB)创立10周年之际,文中回顾了研究所在工业蛋白理性设计领域的系列重要工作进展。从酶设计方法学研究、新酶反应设计到生物催化应用等方面进行了分析讨论,并展望了本领域未来发展方向。望借此搭建学术界和产业界与酶理性设计的桥梁,促进新技术、新策略的开发应用,加速融合人工酶的基础研究与产业应用,推动我国生物制造领域的科技创新升级。

关键词：蛋白质工程理性设计催化机制人工酶生物催化

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低碳生物合成:机遇与挑战

科学通报 2023年第19期68卷 2427-2434页

作者：王钦宏张以恒田朝光孙周通马延和中国科学院天津工业生物技术研究所天津300308 国家合成生物技术创新中心天津300308

低碳生物合成以CO_(2)等可再生碳资源为原料,以生物体为工具进行物质合成,是节约化石原料的可持续路线,是现有化工、农业产品的替代性低碳生产新模式,是CO_(2)高效利用转化的工业碳汇新路径.目前低碳生物合成的产业影响力、技术经济性... 详细信息

低碳生物合成以CO_(2)等可再生碳资源为原料,以生物体为工具进行物质合成,是节约化石原料的可持续路线,是现有化工、农业产品的替代性低碳生产新模式,是CO_(2)高效利用转化的工业碳汇新路径.目前低碳生物合成的产业影响力、技术经济性等还无法与传统路线竞争,CO_(2)等可再生碳资源的生物工业利用范围、转化效率、生物合成的工业能力等是亟待解决的关键科技问题.快速发展的工程生物学是对生物体结构和功能进行工程化设计再造的新生物学领域,正在推动生物学工程化新范式,将从根本上提升生物体将CO_(2)等可再生碳资源转化为生物基产品的能力,引发生物工业的颠覆式突破.针对碳达峰、碳中和战略目标实施,本文分析了低碳生物合成的发展机遇,综述了低碳生物合成国内外的科技进展与发展趋势,探讨了低碳生物合成的科技挑战与重点方向,最后对发展方向提出了相关建议.

关键词：低碳生物合成二氧化碳可再生碳资源工程生物学碳达峰碳中和

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醇脱氢酶金属离子绑定位点的可替换性

生物工程学报 2022年第4期38卷 1518-1526页

作者：毕悦欣蒋迎迎覃宗敏曲戈孙周通中国科学技术大学生命科学学院安徽合肥230026 中国科学院天津工业生物技术研究所天津300308 中国科学院大学北京100049 国家合成生物技术创新中心天津300308

金属酶通过其极性氨基酸残基侧链所形成的共价键去锚定金属离子,目前鲜有报道替换金属绑定位点本身是否影响原有酶催化性能。以来源于Thermoanaerobacter brockii的锌离子依赖型醇脱氢酶TbSADH为研究对象,对其绑定锌离子的3个氨基酸残... 详细信息

金属酶通过其极性氨基酸残基侧链所形成的共价键去锚定金属离子,目前鲜有报道替换金属绑定位点本身是否影响原有酶催化性能。以来源于Thermoanaerobacter brockii的锌离子依赖型醇脱氢酶TbSADH为研究对象,对其绑定锌离子的3个氨基酸残基位点Cys37、His59及Asp150进行序列保守性分析并构建突变体文库。经过建库筛选,从224个克隆中获得3个能够不对称催化还原模式底物四氢呋喃-3-酮的突变体,且转化率及ee值与野生型酶保持一致。结果揭示了虽然醇脱氢酶TbSADH的金属离子绑定位点高度保守,但仍具有一定的可替换性,且不以损耗活性及立体选择性为代价,为后续金属离子置换及其介导的新反应设计奠定了研究基础。

关键词：酶工程生物催化理性设计金属酶金属绑定位点

理性设计拢牛儿物牛儿基焦磷酸合酶(GGPPS)能够显著增强模式植物烟草类胡萝卜合成及光合作用效率

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Science Bulletin 2022年第3期67卷 315-327页

作者：董臣曲戈郭敬功位芳高书文孙周通金立锋孙旭武 Jean-David Rochaix 苗雨晨王燃 Zhengzhou Tobacco Research Institute Zhengzhou 450001China Key Laboratory of Plant Stress Biology State Key Laboratory of Cotton BiologySchool of Life SciencesHenan UniversityKaifeng 475001China College of Biological Engineering Henan University of TechnologyZhengzhou 450001China Tianjin Institute of Industrial Biotechnology Chinese Academy of SciencesTianjin 300308China School of Agricultural Sciences Zhengzhou UniversityZhengzhou 450001China Departments of Molecular Biology and Plant Biology University of GenevaGeneva 1211Switzerland

植物品种培育的关键是寻找优良基因.通过理性设计对植物关键酶进行改造,有望为植物品种培有提供新的优良基因.NtGGPPSI是烟草类胡萝卜素合成途径的限速酶,ntggppsl突变体类胡萝卜含量显著降低.对NtGGPPS1进行理性设计,重塑酶与底物的结... 详细信息

植物品种培育的关键是寻找优良基因.通过理性设计对植物关键酶进行改造,有望为植物品种培有提供新的优良基因.NtGGPPSI是烟草类胡萝卜素合成途径的限速酶,ntggppsl突变体类胡萝卜含量显著降低.对NtGGPPS1进行理性设计,重塑酶与底物的结合口袋,构建单点饱和突变体文库.通过高通量的细菌颜色实验进行筛选,获.得5个可以显著提升酶活性的氨基酸位点,进一步对以上位点进行迭代组合突变获得酶活性最高的5突变体d-NtGGPPS1(V154A/1161L/F218Y/1209S/V233E).相对于NtGGPPSI,理性设计的d-NtGGPPSI可以将底物IPP和共同底物DMAPP转化为GGPP的效率提高约1995.5倍,能够将GPP或FPP转化产生GGPP的效率提高约25.9或16.7倍.将d-NtGGPPSI回补到ntggppsI突变体可以显著提升叶片类胡萝卜含量,生物量及光合作用效率.该研究表明理性设计GGPPS可以提升植物的产量和品质性状,并为未来通过理性设计获得植物优良基因提供新的突破口.

关键词：光合作用效率理性设计优良基因焦磷酸氨基酸位点植物品种品种培育