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聚对苯二甲酸乙二醇酯水解酶研究进展

生物工程学报 2023年第5期39卷 1998-2014页

作者：赵之怡张国强刘琨李盛英山东大学微生物技术国家重点实验室山东青岛266237 青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋生物学与生物技术功能实验室山东青岛266237

塑料自20世纪首次合成以来给人类生活带来了极大的便利。然而,塑料稳定的高分子结构导致了塑料废弃物的持续堆积,对生态环境和人类健康均造成严重威胁。聚对苯二甲酸乙二醇酯[poly(ethylene terephthalate),PET]是产量最高的一种聚酯类... 详细信息

塑料自20世纪首次合成以来给人类生活带来了极大的便利。然而,塑料稳定的高分子结构导致了塑料废弃物的持续堆积,对生态环境和人类健康均造成严重威胁。聚对苯二甲酸乙二醇酯[poly(ethylene terephthalate),PET]是产量最高的一种聚酯类塑料,近年来PET水解酶的相关研究展现出生物酶法对塑料进行降解、回收的巨大潜力,也为塑料生物降解机制研究建立了参考范例。本文综述了不同微生物来源的PET水解酶及其PET降解能力,阐述了最具代表性的PET水解酶—IsPETase降解PET的催化机理,并总结了近年来通过酶工程改造而获得的高效降解酶,为未来的PET降解机制研究、PET高效降解酶的进一步挖掘和改造提供参考。

关键词：塑料降解聚对苯二甲酸乙二醇酯 PET水解酶催化机理酶工程改造

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生物降解聚烯烃类塑料研究进展

生物工程学报 2023年第5期39卷 1930-1948页

作者：袁英博周汶楷梁泉峰典龙阳苏田源祁庆生山东大学微生物技术国家重点实验室山东青岛266237

聚烯烃类塑料是一类以C–C键为骨架的高分子材料,被广泛应用于日常生活的各个领域。由于具有稳定的化学性质并且难以被环境中的微生物快速降解,聚烯烃塑料废弃物在全球范围内持续积累,造成了严重的环境污染及生态危机。近年来,利用生物... 详细信息

聚烯烃类塑料是一类以C–C键为骨架的高分子材料,被广泛应用于日常生活的各个领域。由于具有稳定的化学性质并且难以被环境中的微生物快速降解,聚烯烃塑料废弃物在全球范围内持续积累,造成了严重的环境污染及生态危机。近年来,利用生物方法降解聚烯烃类塑料引起了研究人员的广泛关注。自然界丰富的微生物资源为生物降解聚烯烃类塑料废弃物提供了可能,已经有一些对聚烯烃塑料具有降解能力的微生物被陆续报道。本文总结了聚烯烃类塑料生物降解资源及生物降解机制的研究进展,提出了目前聚烯烃类塑料生物降解过程存在的问题,并对未来的研究方向进行了展望。

关键词：聚烯烃类塑料生物降解降解机制废物处理环境保护

解脂耶氏酵母表达调控工具的开发及天然产物合成的研究进展

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生物工程学报 2022年第2期38卷 478-505页

作者：张金宏崔志勇祁庆生侯进山东大学微生物技术国家重点实验室山东青岛266273

解脂耶氏酵母是一种重要的产油酵母,由于其能利用多种疏水性底物,具有良好的耐酸、耐盐等胁迫耐受性,具有高通量的三羧酸循环,可提供充足的乙酰辅酶A前体等特点,被认为是生产萜类、聚酮类和黄酮类等天然产物的理想宿主,在代谢工程领域... 详细信息

解脂耶氏酵母是一种重要的产油酵母,由于其能利用多种疏水性底物,具有良好的耐酸、耐盐等胁迫耐受性,具有高通量的三羧酸循环,可提供充足的乙酰辅酶A前体等特点,被认为是生产萜类、聚酮类和黄酮类等天然产物的理想宿主,在代谢工程领域有着广泛的应用。近年来,越来越多的基因编辑、表达和调控工具被逐渐开发,这促进了解脂耶氏酵母合成各种天然产物的研究。文中综述了近年来解脂耶氏酵母中基因表达和天然产物合成方面的研究进展,并探讨了在该酵母中异源合成天然产物所面临的挑战和可能的解决方案。

关键词：解脂耶氏酵母非常规酵母表达调控系统天然产物合成代谢工程

海洋褐藻多糖复杂结构、降解酶系以及生物学功能的研究进展

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生物化学与生物物理进展 2022年

作者：李雪吴秀芸李颖杰王禄山山东大学微生物技术国家重点实验室

海洋大型藻类（包括褐藻、红藻和绿藻）具有生物质资源产量高，生长过程中不占用耕地和淡水资源等优点，是未来生物炼制的优良原料。2021年，我国褐藻的产量为190万吨，远高于其他经济藻类。但是与绿藻相比，褐藻所含的褐藻酸盐和红藻... 详细信息

海洋大型藻类（包括褐藻、红藻和绿藻）具有生物质资源产量高，生长过程中不占用耕地和淡水资源等优点，是未来生物炼制的优良原料。2021年，我国褐藻的产量为190万吨，远高于其他经济藻类。但是与绿藻相比，褐藻所含的褐藻酸盐和红藻所含的3，6-脱水-L-半乳糖等多糖组分不容易发酵，极大地限制了其高值转化的进程。本文针对褐藻多糖的高效降解与高值转化这一研究热点，总结了褐藻的系统发育与褐藻多糖（褐藻胶、岩藻多糖以及昆布多糖）的复杂结构组成，分析了三类海洋多糖降解酶系的家族、空间结构及其特异性识别专一底物的活性架构等特征，并对褐藻多糖降解产物及其衍生寡糖的生物学功能进行了构效分析，以期揭示海洋多糖降解酶系的高效催化机制和特异性识别机理，推动褐藻的高效生物降解转化，为精准定制生物活性寡糖，构建绿色低碳工业化生产工艺提供参考。

关键词：海洋多糖褐藻细胞壁降解酶系生物学功能

细菌几丁质酶结构、功能及分子设计的研究进展

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生物化学与生物物理进展 2022年第7期49卷 1179-1191页

作者：赵沙颜子娟张舒余俊红吴秀芸王禄山山东大学微生物技术国家重点实验室青岛266237 青岛啤酒股份有限公司啤酒生物发酵工程国家重点实验室青岛266000

几丁质是仅次于纤维素的第二大天然多糖,由N-乙酰-D-氨基葡萄糖聚合而成,具有重要的应用价值。自然界中几丁质可被细菌高效降解。细菌可分泌多种几丁质降解酶类,主要分布在GH18家族和GH19家族中。细菌中几丁质降解酶基因存在明显的基因... 详细信息

几丁质是仅次于纤维素的第二大天然多糖,由N-乙酰-D-氨基葡萄糖聚合而成,具有重要的应用价值。自然界中几丁质可被细菌高效降解。细菌可分泌多种几丁质降解酶类,主要分布在GH18家族和GH19家族中。细菌中几丁质降解酶基因存在明显的基因扩增及多结构域组合现象,不同家族、不同作用模式的几丁质酶系协同作用打破复杂的抗降解屏障,完成结晶几丁质的高效降解。因此,深入分析细菌几丁质酶结构与功能,对几丁质高效降解与高值转化应用具有重要意义。本文介绍了细菌几丁质酶的分类、结构特点与催化作用机制;总结了不同细菌胞外几丁质降解酶系的协同降解模式;针对几丁质酶家族分子改造的研究进展,展望了以结构生物信息学及大数据深度学习为基础的蛋白质工程设计策略在今后改造中的作用,为几丁质酶的设计与理性改造提供新的视角与思路。

关键词：几丁质酶作用机制降解模式结构生物信息学分子设计

合成生物学优化微生物碳代谢过程中的碳保存与碳固定

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科学通报 2023年第19期68卷 2446-2456页

作者：高华潇王倩祁庆生山东大学国家糖工程技术研究中心微生物技术国家重点实验室青岛266237

随着化石资源的过度开发和利用,由CO_(2)过度排放引起的全球变暖已经引起全世界的高度关注,亟待找到可持续的替代解决方案.利用微生物作为细胞工厂,对天然碳代谢途径进行改造以实现更大程度的碳保留及利用天然碳固定途径和人工固碳途径... 详细信息

随着化石资源的过度开发和利用,由CO_(2)过度排放引起的全球变暖已经引起全世界的高度关注,亟待找到可持续的替代解决方案.利用微生物作为细胞工厂,对天然碳代谢途径进行改造以实现更大程度的碳保留及利用天然碳固定途径和人工固碳途径,将碳源转化为可利用碳物质,是减少碳排放、缓解温室效应的有效途径.本文以微生物系统在其代谢过程中优化碳保存及碳固定的能力为主要标准,主要总结了近年来人工碳保留途径和人工固碳途径设计合成方面取得的进展,并进行了比较分析,讨论了以微生物作为细胞工厂实现绿色低碳可持续生产的价值.随着合成生物学的不断发展,越来越多的二氧化碳固定机制将被挖掘和开发,用于重构微生物代谢,实现高效的生物制造,开启工业脱碳的正循环.

关键词：碳保存人工固碳合成生物学二氧化碳生物基产品

肿瘤靶向细菌Escherichia coli Nissle 1917在癌症治疗中的研究进展

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中国生物工程杂志 2023年第6期43卷 54-68页

作者：李雨桐崔天琦张海林于广乐栾霁王海龙山东大学微生物技术国家重点实验室微生物技术研究院青岛266237

传统化疗、放疗等癌症治疗手段存在靶向性差、毒副作用大等问题。肿瘤靶向细菌可以特异性定殖于实体肿瘤微环境,通过基因工程改造可以使其在实体肿瘤内持续合成并释放抗癌药物,提高药物对肿瘤组织的选择性,避免化疗药物对正常组织的伤害... 详细信息

传统化疗、放疗等癌症治疗手段存在靶向性差、毒副作用大等问题。肿瘤靶向细菌可以特异性定殖于实体肿瘤微环境,通过基因工程改造可以使其在实体肿瘤内持续合成并释放抗癌药物,提高药物对肿瘤组织的选择性,避免化疗药物对正常组织的伤害,成为近年来癌症靶向治疗的研究热点。Escherichia coli Nissle 1917(EcN)作为一种被广泛研究和应用的益生菌,没有致病性,不产生免疫毒副作用,且具有高效的肿瘤靶向定殖能力,能在正常组织中迅速被清除,因此在癌症细菌疗法中备受关注。针对EcN在癌症靶向治疗研究方面的最新进展进行综述,介绍了通过基因工程提高其靶向性、可控性和安全性的方法,并介绍了EcN在辅助其他癌症治疗方面的应用。随着基因工程和合成生物学技术的进步,人们对细菌功能的设计合成能力不断增强,EcN作为可编程的活体药物,有希望发展成为对抗癌症的有力武器。

关键词：细菌疗法肿瘤靶向治疗癌症合成生物学大肠杆菌Nissle 1917

维生素E对虎龙杂交斑生长、抗氧化及免疫功能的影响

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水产学报 2023年第12期47卷 111-122页

作者：翟浩云张璐蔡亲晓周智愚殷浩然耿丽娜吴小易海南大学南海海洋国家资源与利用国家重点实验室海南省热带水生生物技术研究重点实验室

为研究虎龙杂交斑对维生素E(VE)的最适需求量，评估VE对虎龙杂交斑生长性能、抗氧化和免疫功能的影响，实验设计了6组VE含量分别为4.1、26.3、40.7、57.1、116.8、209.6 mg/kg的等能(340 kcal/100 g干物质)、等蛋白(占饲料干重的51.5%)... 详细信息

为研究虎龙杂交斑对维生素E(VE)的最适需求量，评估VE对虎龙杂交斑生长性能、抗氧化和免疫功能的影响，实验设计了6组VE含量分别为4.1、26.3、40.7、57.1、116.8、209.6 mg/kg的等能(340 kcal/100 g干物质)、等蛋白(占饲料干重的51.5%)、等脂(占饲料干重的9%)的实验饲料，每组3个平行。实验鱼初始均重为(14.22±0.01) g，养殖实验期间每日饱食投喂2次(8:00和16:30)，周期为8周。生长实验结束后每组随机挑选7尾实验鱼进行72 h铜胁迫实验。实验结果显示，摄食57.1 mg/kg VE饲料实验鱼增重率(WG)显著高于摄食4.1 mg/kg VE饲料实验鱼，各实验组肥满度(CF)、肝体比(HSI)和肠系膜脂肪比(IPF)无显著差异。全鱼和肌肉水分、粗蛋白和粗脂肪含量在各VE处理组之间也无显著差异。摄食209.6 mg/kg VE饲料实验鱼肝脏VE含量高于摄食4.1 mg/kg VE饲料实验鱼。肝脏总抗氧化能力(T-AOC)、血清溶菌酶(LZM)活性和免疫球蛋白(IgM)活性均先升后降，4.1 mg/kg VE组以上指标均低于57.1 mg/kg VE组。铜胁迫72 h后，40.7、57.1和116.8mg/kg VE组存活率均显著高于4.1 mg/kg VE组。40.7 mg/kg VE组头肾核因子E2相关因子2基因(nrf2)的相对表达量高于4.1、26.3和116.8 mg/kg VE组。以WG和T-AOC为评价指标，基于二次折线模型确定虎龙杂交斑饲料中VE的最适需求量分别为62.92 mg/kg饲料和86.25 mg/kg饲料。实验结果表明，饲料中添加适量的VE可提高虎龙杂交斑生长性能、抗氧化和免疫能力。

关键词：虎龙杂交斑维生素E 生长抗氧化免疫

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原核生物蛋白质N-糖基化修饰的研究进展

生物学杂志 2022年第5期39卷 87-92页

作者：谭亚红高利娟宋文霞卢雪梅山东大学微生物技术国家重点实验室青岛266237

蛋白质N-糖基化不仅存在于真核生物中,还存在于原核生物中,探讨蛋白质N-糖基化作为一种重要的蛋白质翻译后修饰所具有重要的生物学功能,详细综述原核生物蛋白质N-糖基化及其生物学功能的研究进展,分析原核生物中N-糖基转移酶的结构及识... 详细信息

蛋白质N-糖基化不仅存在于真核生物中,还存在于原核生物中,探讨蛋白质N-糖基化作为一种重要的蛋白质翻译后修饰所具有重要的生物学功能,详细综述原核生物蛋白质N-糖基化及其生物学功能的研究进展,分析原核生物中N-糖基转移酶的结构及识别底物特点,并讨论原核生物N-糖基化系统在糖基化工程中的应用,以期为疫苗开发和疾病治疗提供方案。

关键词：细菌古菌 N-糖基化生理功能糖基化工程