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放线菌来源生物碱的生物合成机制

化学进展 2018年第5期30卷 692-702页

作者：黄婷婷周子画刘琦王晓政郭文丽林双君上海交通大学生命科学技术学院微生物代谢国家重点实验室上海200240

生物碱类天然产物通常具有复杂多样的化学结构和广泛的生物活性,因此备受生物学、化学、药学领域研究者的关注。微生物是仅次于植物的生物碱类天然产物重要来源,微生物尤其是放线菌产生的众多次生代谢产物中,也包括很多生物碱。对放线... 详细信息

生物碱类天然产物通常具有复杂多样的化学结构和广泛的生物活性,因此备受生物学、化学、药学领域研究者的关注。微生物是仅次于植物的生物碱类天然产物重要来源,微生物尤其是放线菌产生的众多次生代谢产物中,也包括很多生物碱。对放线菌来源生物碱的骨架结构和药效基团生物合成研究,不仅能够丰富人们对天然产物结构形成原理的理解,还可以为运用合成生物学技术人工合成此类化合物提供重要的遗传元件。本文从模块化生物合成和非模块化生物合成两种方式,综述放线菌来源生物碱的生物合成基因簇、途径及其酶催化反应过程。

关键词：放线菌天然产物生物碱生物合成酶催化反应

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醌霉素类抗生素生物合成研究进展

有机化学 2014年第6期34卷 1240-1252页

作者：张晨孔令新雷璇邓子新由德林上海交通大学生命科学技术学院微生物代谢国家重点实验室上海200030

醌霉素是一类由链霉菌产生的环状寡肽抗生素,结构上拥有一对特征性喹喔啉-2-甲酰基或3-羟基喹啉-2-甲酰基单元.醌霉素选择性插入到DNA分子的碱基对之间,抑制DNA的复制和转录,因而具有良好的肿瘤抑制活性.综述了近十年来醌霉素家族抗生... 详细信息

醌霉素是一类由链霉菌产生的环状寡肽抗生素,结构上拥有一对特征性喹喔啉-2-甲酰基或3-羟基喹啉-2-甲酰基单元.醌霉素选择性插入到DNA分子的碱基对之间,抑制DNA的复制和转录,因而具有良好的肿瘤抑制活性.综述了近十年来醌霉素家族抗生素的生物合成研究进展,通过比较醌霉素不同代表成员的基因簇,归纳这些化合物与其它类型天然产物生物合成以及色氨酸分解代谢中的相似反应,并剖析催化这些反应的酶的功能特性,揭示了醌霉素的化学结构特征和其不同成员之间结构差异的形成原因.在此基础上,还介绍了在异源宿主大肠杆菌中用组合生物合成的方法产生醌霉素类非天然的天然产物的范例,展示了该类抗生素工业化生产的潜力.

关键词：肿瘤抑制醌霉素天然产物生物合成

crp基因突变对大肠杆菌利用混合碳源的影响

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高校化学工程学报 2015年第6期29卷 1390-1398页

作者：熊得王刘晴姚瑞莲刘沅枫张雪洪微生物代谢国家重点实验室上海交通大学生命科学技术学院上海200240

木质纤维素生物质是一种由多种糖类组成的混合碳源,对于生产各种生物燃料和生物化学物质有很重要的经济意义和环境意义。因此,许多研究者致力于多种糖类共利用的研究。作者在研究中探讨了在好氧和厌氧条件下,调控crp基因(crp+)对菌株消... 详细信息

木质纤维素生物质是一种由多种糖类组成的混合碳源,对于生产各种生物燃料和生物化学物质有很重要的经济意义和环境意义。因此,许多研究者致力于多种糖类共利用的研究。作者在研究中探讨了在好氧和厌氧条件下,调控crp基因(crp+)对菌株消耗诸如葡萄糖、果糖、木糖等糖类组成的混合碳源的影响。野生型先消耗葡萄糖,葡萄糖耗尽后果糖和木糖才同时被消耗。在crp+突变株中,分解代谢阻遏在一定程度上被解除,胞外木糖醇产量降低,使得果糖和木糖能够同时被消耗,木糖的消耗速率增加。同时,通过发酵数据、基因转录水平分析和代谢流分析等方法来阐明crp+对整体调控机制的影响。crp基因的增强会导致c AMP-Crp的活性提高,从而促进TCA循环、抑制糖酵解途径,使乙酸的产量下降。

关键词：大肠杆菌 crp突变代谢调控代谢流量分析

天然产物中β-位甲基化氨基酸单元的生物合成研究进展

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科学通报 2017年第31期62卷 3561-3575页

作者：张玉阳林双君上海交通大学生命科学技术学院微生物代谢国家重点实验室上海200240

相对于组成蛋白质大分子的20种标准氨基酸,更多的非标准氨基酸(将近500种)被引入天然产物的生物合成中,后者对于天然产物发挥独特的生物学功能具有至关重要的作用.β-位甲基化氨基酸作为一类非标准氨基酸,在一些活性天然产物的生物合成... 详细信息

相对于组成蛋白质大分子的20种标准氨基酸,更多的非标准氨基酸(将近500种)被引入天然产物的生物合成中,后者对于天然产物发挥独特的生物学功能具有至关重要的作用.β-位甲基化氨基酸作为一类非标准氨基酸,在一些活性天然产物的生物合成中及初级代谢中也有很多报道.它们的生物合成主要通过3种方式:(1)谷氨酸变位酶催化;(2)甲基转移酶和氨基转移酶联合催化;(3)S-腺苷甲硫氨酸自由基酶催化.本文综述了近年来文献中报道的天然产物中β-位甲基氨基酸单元的生物合成方式,通过代谢工程、合成生物学及酶工程的手段,将有助于提高含有该单元的活性天然产物的产量,同时有助于创造更多含有该单元的非天然-天然产物.

关键词：非标准氨基酸 β-位甲基化氨基酸天然产物生物合成

苏氨酸醛缩酶的结构与功能及其在药物合成中的应用

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生物化学与生物物理进展 2023年第5期50卷 962-977页

作者：何远志冯雁上海交通大学生命科学技术学院微生物代谢国家重点实验室上海200240

β-羟基-α-氨基酸(β-hydroxy-α-amnio acids,HAAs)是一类广泛应用于制药工业的重要手性中间体。由于其含有双手性中心(C_(α)和C_(β)),探索其严格立体选择性的生物合成方法备受关注。苏氨酸醛缩酶(threonine aldolase,TA)可在温和... 详细信息

β-羟基-α-氨基酸(β-hydroxy-α-amnio acids,HAAs)是一类广泛应用于制药工业的重要手性中间体。由于其含有双手性中心(C_(α)和C_(β)),探索其严格立体选择性的生物合成方法备受关注。苏氨酸醛缩酶(threonine aldolase,TA)可在温和条件下催化不同类型的醛与氨基酸缩合构筑丰富的HAAs产物库,显示了工业应用潜力。由于目前表征的TA普遍存在对Cβ立体选择性不严格、活性较低以及催化机制不清晰等问题,为其在HAAs合成中的应用带来了挑战。本文综述了TA在新酶挖掘、结构与催化机理解析、蛋白质工程以及合成应用等方面的研究进展,为推动酶催化绿色、高效合成手性药物提供参考。

关键词：苏氨酸醛缩酶 β-羟基-α-氨基酸晶体结构立体选择性蛋白质工程

净水工艺对饮用水中微生物多重耐药性的影响与分析

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环境科学 2016年第11期37卷 4235-4240页

作者：马晓琳陆洋王钰侯誉白晓慧上海交通大学生命科学技术学院微生物代谢国家重点实验室上海200240

由于抗生素过量使用已导致我国部分水源受到多种抗生素和耐药基因的污染,抗生素及其耐药基因可能通过饮用水对人体健康造成严重威胁.对上海某水厂供水系统可培养微生物进行了分离鉴定;使用5种抗生素:氨苄青霉素(Amp)、卡那霉素(Kan)、... 详细信息

由于抗生素过量使用已导致我国部分水源受到多种抗生素和耐药基因的污染,抗生素及其耐药基因可能通过饮用水对人体健康造成严重威胁.对上海某水厂供水系统可培养微生物进行了分离鉴定;使用5种抗生素:氨苄青霉素(Amp)、卡那霉素(Kan)、利福平(Rif)、氯霉素(Cm)以及链霉素(Str)对饮用水中可培养微生物多重耐药性及其在供水系统中的变化规律和耐药机制进行了分析.结果表明:所分离可培养微生物主要属于16个属,其中芽孢杆菌属(Bacillus sp.)、噬纤维菌属(Arcicella rosea sp.)、鞘酯菌属(Sphingomonas sp.)在所有工艺单元中都可分离获得;经过生物活性炭滤池和管网输配后3种菌的多重耐药能力均有增强,其中芽孢杆菌属(Bacillus sp.)耐药能力最强.采用实时荧光定量PCR对供水系统中3种整合子及9种转座子进行定量检测,发现经过生物活性炭滤池和管网输配后,可移动基因元件绝对数量增加明显,生物活性炭滤池和输配管网对饮用水中微生物耐药能力具有重要影响.

关键词：饮用水净水工艺耐药细菌多重耐药活性炭

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多烯大环内酯抗生素的结构改造与高产

科学通报 2017年第31期62卷 3533-3547页

作者：齐震白林泉上海交通大学生命科学技术学院微生物代谢国家重点实验室上海200240

多烯大环内酯抗生素是一类重要的高效广谱抗真菌药物,被广泛用于治疗真菌感染与食品防腐,但多烯大环内酯抗生素的进一步应用因其细胞毒副作用而被限制.多烯大环内酯抗生素的药理性质提升与产量提高是目前亟待解决的问题.本文总结了多烯... 详细信息

多烯大环内酯抗生素是一类重要的高效广谱抗真菌药物,被广泛用于治疗真菌感染与食品防腐,但多烯大环内酯抗生素的进一步应用因其细胞毒副作用而被限制.多烯大环内酯抗生素的药理性质提升与产量提高是目前亟待解决的问题.本文总结了多烯大环内酯抗生素多烯区域、环外羧基、多元醇区域及糖基配体四方面的结构改造工作,系统阐释了多烯大环内酯抗生素的活性作用机制与构效关系.同时,总结了用于多烯大环内酯抗生素产量提高的调控基因改造、群体感应信号通路改造及前体供给优化等基因工程改造策略,指出了多烯大环内酯抗生素结构改造及产量提高面临的挑战与尚待解决的问题.

关键词：多烯大环内酯抗生素结构改造产量提高基因工程

共同祖先的遗传物质、细胞特性与代谢特征的探讨

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科学通报 2017年第19期62卷 2025-2032页

作者：谢娟娟王风平上海交通大学生命科学与技术学院微生物代谢国家重点实验室

关于生命的起源和演化对于公众和学术界都是一个深刻的问题.最初的生命可能起源于原始的地球环境,也可能来自星际间的尘埃、彗星和陨石等.生命的本质是一个化学过程,其最基本的特征是能够自我复制和新陈代谢.在前生命时期地球特定的物... 详细信息

关于生命的起源和演化对于公众和学术界都是一个深刻的问题.最初的生命可能起源于原始的地球环境,也可能来自星际间的尘埃、彗星和陨石等.生命的本质是一个化学过程,其最基本的特征是能够自我复制和新陈代谢.在前生命时期地球特定的物理化学条件下,由有机小分子的相互作用聚合形成了主宰生命的核酸、蛋白质及其他大分子物质,之后逐渐演化形成具有新陈代谢、自我复制能力的原始生命体,最终产生生命的基本单元细胞.1859年,英国博物学家查尔斯·达尔文在《物种起源》一书中提出了进化论的观点,并且认为所有现存的和已灭绝的生物都有一个共同的起源,后人将之称为所有现存物种的共同祖先(last universal common ancestor,LUCA).生命的起源和演化是一个极其复杂的问题,本文主要从这3个方面入手:(1)LUCA的遗传物质是DNA还是RNA?(2)LUCA是简单的还是复杂的?(3)LUCA的代谢特征有哪些?希望能让读者对LUCA和关于LUCA的讨论有一个大体的认识.

关键词：生命起源共同祖先 RNA世界假说原胞生命之树自养起源

非光合自养微生物固定CO_(2)的影响因素及增效策略

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上海大学学报（自然科学版） 2024年第2期30卷 191-207页

作者：王佳赵晓迪胡佳俊高旻天李继香刘楠上海大学生命科学学院上海市能源作物育种及应用重点实验室上海200444 同济大学环境科学与工程学院污染控制与资源化研究国家重点实验室上海200092 中国科学院上海高等研究院上海200120 中国科学院大学北京100049 郑州轻工业大学材料与化学工程学院郑州450001

微生物固定CO_(2)是一种极富前景的碳捕获和利用途径,对实现全球生态系统碳中和至关重要.非光合自养微生物由于其环境适应性强、固碳途径的多样性,以及会产生高附加值产物而备受关注.基于非光合自养微生物固定CO_(2)的研究进展,系统分... 详细信息

微生物固定CO_(2)是一种极富前景的碳捕获和利用途径,对实现全球生态系统碳中和至关重要.非光合自养微生物由于其环境适应性强、固碳途径的多样性,以及会产生高附加值产物而备受关注.基于非光合自养微生物固定CO_(2)的研究进展,系统分析影响非光合自养微生物固碳效率的内部和外部因素,包括有固定CO_(2)途径、固碳关键酶、碳源、电子供体、代谢产物等,并列出多种增效策略.除了直接对应影响因素的增效方法外,还涉及微生物间的协同作用及代谢促进剂(生物炭与微纳米气泡)的使用.本工作有助于为深入理解和进一步增效非光合自养菌固定CO_(2)提供理论基础和技术支撑.

关键词：非光合自养微生物 CO_(2)固定电子供体微生物协同作用代谢促进剂