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细胞工厂能量代谢设计研究进展

生物工程学报 2025年

作者：杨一群刘清清田硕于涛中国科学院深圳先进技术研究院深圳合成生物学创新研究院合成生物化学研究中心

能量代谢调控在代谢工程领域发挥重要作用，主要通过调控细胞内ATP、还原型电子载体的供给强度和方式来实现物质和能量代谢的平衡或物质和能量利用最大化。能量代谢既可以通过改变物质代谢流分配提升生产效率；也可以通过改变酶催化反... 详细信息

能量代谢调控在代谢工程领域发挥重要作用，主要通过调控细胞内ATP、还原型电子载体的供给强度和方式来实现物质和能量代谢的平衡或物质和能量利用最大化。能量代谢既可以通过改变物质代谢流分配提升生产效率；也可以通过改变酶催化反应的热力学参数，影响反应平衡减少能量消耗，从而降低生产成本。因此能量代谢调控有望成为微生物细胞工厂改造的有力工具，用于提高细胞生产目标代谢物的生产能力，降低生产成本。本文重点论述了目前常用能量代谢调控方式，以及其对细胞工厂的影响，以期为微生物细胞工厂的高效构建提供参考。

关键词：细胞工厂能量代谢设计底物水平磷酸化氧化磷酸化

整合素结合序列N端Gly错义突变对重组胶原蛋白结构与功能的影响

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生物工程学报 2025年

作者：李斐侯宇曦饶犇刘晓艳王亚平邱一敏湖北省农业科学院湖北省生物农药工程研究中心湖北省农业科技创新中心生物农药分中心国家生物农药工程技术研究中心湖北大学生命科学学院

胶原蛋白作为动物体内多种组织和功能的重要基质蛋白，在生物材料领域应用广泛。而在I型胶原蛋白的三螺旋结构中，Gly-Xaa-Yaa三联体中Gly的错义突变是引发成骨不全症(osteogenesis imperfecta， OI)的重要原因，其临床表现从轻度到中... 详细信息

胶原蛋白作为动物体内多种组织和功能的重要基质蛋白，在生物材料领域应用广泛。而在I型胶原蛋白的三螺旋结构中，Gly-Xaa-Yaa三联体中Gly的错义突变是引发成骨不全症(osteogenesis imperfecta， OI)的重要原因，其临床表现从轻度到中度，甚至至围产期致死不等。本研究以重组胶原蛋白作为研究模型，旨在进一步明确发生在整合素结合序列GFPGER N端的Gly→Ala/Val突变是否会影响胶原蛋白的结构和功能，探讨错义突变对胶原蛋白生物学功能的影响机制。通过在GFPGER 序列N端的7个Gly位点分别引入Ala和Val突变，系统评估了氨基酸替换对重组胶原蛋白的三螺旋结构、热稳定性、整合素结合能力和细胞黏附能力的影响。研究发现，所有Gly错义突变体均能形成稳定的三螺旋结构，但热稳定性略有下降。通过胰蛋白酶酶解实验，发现Gly→Val替换导致重组胶原蛋白对胰蛋白酶的敏感性增加，表明突变位点周围可能存在局部的构象扰动。此外，Gly→Val突变体的整合素结合能力和HT1080细胞黏附能力均显著降低，且这种效应比Gly→Ala更为显著。这表明当Gly被更大体积的Val替代时，对胶原蛋白的结构和功能影响更为负面。本研究的发现为理解成骨不全症的分子机制提供了新见解，同时为胶原蛋白的序列设计和生物材料开发提供了重要的理论参考和实验基础。

关键词：重组胶原蛋白成骨不全症错义突变三螺旋结构整合素结合能力

邻近标记技术在蛋白质-蛋白质相互作用研究中的应用和进展

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遗传 2025年

作者：许昕薷仇本华鄢秀敏上海交通大学医学院附属新华医院环境与儿童健康重点实验室中国科学院分子细胞科学卓越创新中心(生物化学与细胞生物学研究所)细胞生物学国家重点实验室中国科学院大学

蛋白质-蛋白质相互作用在细胞内的几乎所有生物过程中都扮演着至关重要的角色。近年来，邻近标记技术作为一种前沿实验方法，被广泛应用于细胞内蛋白质相互作用和亚细胞区室空间蛋白质组等方面的研究。这项技术通过在目标蛋白质周围引... 详细信息

蛋白质-蛋白质相互作用在细胞内的几乎所有生物过程中都扮演着至关重要的角色。近年来，邻近标记技术作为一种前沿实验方法，被广泛应用于细胞内蛋白质相互作用和亚细胞区室空间蛋白质组等方面的研究。这项技术通过在目标蛋白质周围引入化学标记物，实现对邻近蛋白质的标记和捕捉。结合质谱鉴定与分析，邻近标记技术能够以高时空分辨率捕捉蛋白质间的相互作用及细胞区室的蛋白质组信息。与传统方法相比，邻近标记技术凭借其高时空分辨率和高灵敏度，成为研究细胞内蛋白质功能、相互作用及蛋白质空间组学的重要工具。本文系统介绍了蛋白质邻近标记技术的原理、分类及其应用，以期为研究人员提供全面的技术视角，促进蛋白质邻近标记技术在细胞生物学、蛋白质组学以及疾病机制研究中的更广泛应用。

关键词：邻近标记技术蛋白质相互作用空间蛋白质组

于细胞培养鱼肉生产的乌鳢前脂肪细胞高效分离与培养

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食品与发酵工业 2025年

作者：张夕敏李妍关欣堵国成江南大学生物工程学院工业生物技术教育部重点实验室江南大学未来食品科学中心江苏省合成生物基础研究中心

为了高效获取种子细胞以促进细胞培养鱼肉的工业化生产，该研究建立了一种高效可行的乌鳢前脂肪细胞分离和培养技术。该文探讨了胶原酶消化时间和用量对细胞分离效率的影响，检测了细胞外基质对细胞增殖的影响，并利用免疫荧光染色和成... 详细信息

为了高效获取种子细胞以促进细胞培养鱼肉的工业化生产，该研究建立了一种高效可行的乌鳢前脂肪细胞分离和培养技术。该文探讨了胶原酶消化时间和用量对细胞分离效率的影响，检测了细胞外基质对细胞增殖的影响，并利用免疫荧光染色和成脂诱导实验鉴定了乌鳢前脂肪细胞的生物学特性，最后评估了细胞的体外增殖能力。结果显示，以0.25%的型胶原酶进行组织消化，酶用量为2 mL胶原酶每克脂肪组织，消化时间为45 min时前脂肪细胞的分离效率最高；每克脂肪组织的初始细胞释放量可达5 × 106个，贴壁培养后每克脂肪组织的细胞收获数可达1 × 105个；用1%猪明胶预包被有利于前脂肪细胞的增殖；成脂诱导后细胞分化率达100%，表明所培养的细胞具有生产培养脂肪的潜力；分离所获的乌鳢前脂肪细胞可体外连续培养54 d，传代至第6代，细胞扩增约70倍。综上，该研究为未来大规模的细胞扩增和细胞培养鱼肉的工业化生产提供了基础。

关键词：培养脂肪细胞培养鱼肉未来食品细胞分离乌鳢前脂肪细胞胶原酶

基于网络药理学和实验验证探讨黄芪耐缺氧的作用机制

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山西大学学报(自然科学版) 2025年

作者：李爱平张星星朱云峰但春凤李犇秦雪梅山西大学中医药现代研究中心

采用网络药理学探讨黄芪耐缺氧的潜在作用机制。利用中药系统药理学数据库（TCMSP）结合大量文献获取黄芪的主要化学成分及其靶点；通过OMIM、GeneCards、DrugBank和Uniprot数据库筛选耐缺氧相关靶点；利用功能蛋白关联（STRING）网络... 详细信息

采用网络药理学探讨黄芪耐缺氧的潜在作用机制。利用中药系统药理学数据库（TCMSP）结合大量文献获取黄芪的主要化学成分及其靶点；通过OMIM、GeneCards、DrugBank和Uniprot数据库筛选耐缺氧相关靶点；利用功能蛋白关联（STRING）网络进行蛋白质相互作用（PPI）分析筛选关键靶点；采用Metascape数据库分析其参与的生物过程及通路；利用分子对接和实验进行验证。结果显示，黄芪有24个主要有效成分，238个作用靶点，整合多个数据库得出耐缺氧靶点1 013个，两者相交靶点137个。GO功能富集分析包含生物过程（BP）1 916个，细胞组成（CC）102个，分子功能（MF）176个，KEGG通路获得199条。筛选得到黄芪耐缺氧核心靶点有VEGFA、HIF-1α、IL-6等，反推黄芪潜在的活性成分有黄酮和皂苷类成分如槲皮素和黄芪甲苷等。分子对接验证槲皮素、山奈酚、黄芪皂苷Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和黄芪甲苷与VEGFA、HIF-1α均展现出良好的结合作用。ELISA确证黄芪可通过下调核心靶基因VEGFA的表达发挥抗缺氧作用，果蝇实验进一步表明黄芪具有耐缺氧作用。本研究初步阐明黄芪中黄酮和皂苷类成分如黄芪甲苷、槲皮素等可通过调控关键靶点HIF-1α、VEGFA发挥抗缺氧的作用，研究结果有望为黄芪在典型作业环境（如高原低氧）中的开发应用提供依据。

关键词：网络药理学分子对接黄芪耐缺氧 VEGF

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TRIM蛋白在宿主抗流感病毒感染中的作用

畜牧与兽医 2025年第1期57卷 138-146页

作者：胡欣妍高明阳杨宣叶王进千吴玉湖马晓霞张德荣西北民族大学生物医学研究中心/生物工程与技术国家民委重点实验室/甘肃省动物细胞技术创新中心甘肃兰州730030 西北民族大学生命科学与工程学院甘肃兰州730010

泛素化是所有真核生物中蛋白质翻译后修饰(protein post-translational modifications,PTMs)之一,可调节数千种蛋白,其中,泛素-蛋白酶体系统(ubiquitin-proteasome system,UPS)可诱导蛋白酶体降解靶蛋白,随后激活多种信号通路,在多种细... 详细信息

泛素化是所有真核生物中蛋白质翻译后修饰(protein post-translational modifications,PTMs)之一,可调节数千种蛋白,其中,泛素-蛋白酶体系统(ubiquitin-proteasome system,UPS)可诱导蛋白酶体降解靶蛋白,随后激活多种信号通路,在多种细胞生命周期中发挥调节作用,并在细胞生命过程中的许多方面发挥至关重要的作用。三结构域蛋白(tripartite motif-containing proteins,TRIMs)是一类可以在胞内信号转导、细胞发育及凋亡、蛋白质质量控制、固有免疫反应、自噬、癌症中发挥重要调节作用的E3泛素连接酶。本文着重阐述了TRIMs在抗流感病毒感染中发挥的作用,包括对流感病毒蛋白的直接作用,对模式识别受体(pathogen recognition receptor,PRR)介导的固有免疫反应的调节以及对病毒自噬的诱导,为流感的防治提供更多新的思路,并为进一步深入研究TRIM家族成员介导的抗流感病毒感染机制奠定理论基础。

关键词：流感病毒泛素化抗病毒免疫 TRIM家族

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干细胞抗卵巢颗粒细胞衰老的作用机制及进展

中国组织工程研究 2025年第25期29卷 5414-5421页

作者：林美玉赵玺龙高景赵晶阮光萍解放军联勤保障部队第九二〇医院基础医学实验室云南省昆明市650032 干细胞与免疫细胞生物医药技术国家地方联合工程研究中心云南省昆明市650032 云南省细胞治疗技术转化医学重点实验室云南省昆明市650032

背景:干细胞疗法作为一种新兴的治疗手段,有望改善卵巢环境,延缓卵巢颗粒细胞的衰老,为高龄妊娠女性带来新的希望。目的:综述干细胞抗卵巢颗粒细胞衰老的机制及研究进展。方法:检索中国知网和PubMed数据库中关于干细胞抗卵巢颗粒细胞衰... 详细信息

背景:干细胞疗法作为一种新兴的治疗手段,有望改善卵巢环境,延缓卵巢颗粒细胞的衰老,为高龄妊娠女性带来新的希望。目的:综述干细胞抗卵巢颗粒细胞衰老的机制及研究进展。方法:检索中国知网和PubMed数据库中关于干细胞抗卵巢颗粒细胞衰老的文献,以“干细胞,卵巢颗粒细胞,衰老”为中文检索词,以“stem cells,ovary granulosa cells,aging”为英文检索词,最终纳入67篇文献进行分析。结果与结论:①总结了5种卵巢颗粒细胞衰老的机制:DNA损伤和修复能力下降、氧化应激、线粒体功能受损、炎症反应、激素水平变化;②整理了当前干细胞治疗卵巢颗粒细胞衰老的5种机制:促进增殖和抑制凋亡、分化潜能及再生能力、分泌因子、抗氧化、抗炎症反应和免疫调节;③目前有多种类型的干细胞可通过多种方式协同治疗卵巢颗粒细胞衰老,干细胞疗法在恢复女性生育能力方面具有广阔前景。

关键词：干细胞卵巢颗粒细胞衰老机制氧化应激抑制凋亡细胞因子抗氧化抗炎症反应

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年轻和老年小鼠脂肪来源干细胞生物学特性对比

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中国组织工程研究 2025年第19期29卷 4063-4068页

作者：林美玉姚翔高景赵玺龙潘兴华阮光萍解放军联勤保障部队第九二〇医院基础医学实验室云南省昆明市650032 干细胞与免疫细胞生物医药技术国家地方联合工程研究中心云南省昆明市650032 云南省细胞治疗技术转化医学重点实验室云南省昆明市650032

背景:脂肪来源干细胞具有抗衰老的作用,但来自不同年龄供者的脂肪来源干细胞是否有区别,还需深入研究。目的:对比老年和年轻小鼠脂肪来源干细胞的生物学特性。方法:分别从8周龄、14周龄C57BL小鼠脂肪组织中提取脂肪来源干细胞,对比分析... 详细信息

背景:脂肪来源干细胞具有抗衰老的作用,但来自不同年龄供者的脂肪来源干细胞是否有区别,还需深入研究。目的:对比老年和年轻小鼠脂肪来源干细胞的生物学特性。方法:分别从8周龄、14周龄C57BL小鼠脂肪组织中提取脂肪来源干细胞,对比分析老年和年轻小鼠脂肪来源干细胞的细胞周期、凋亡、增殖能力的差异,定量PCR和Western blot检测老年和年轻小鼠脂肪来源干细胞衰老相关P21、P27基因和蛋白的表达。结果与结论:与老年小鼠脂肪来源干细胞相比,年轻小鼠脂肪来源干细胞更有活力,形态更规则,凋亡更少,增殖更快,衰老相关P21、P27基因和蛋白表达量更低,说明年轻小鼠脂肪来源干细胞具有更好的抗衰老作用。

关键词：脂肪来源干细胞脂肪组织年轻老年小鼠抗衰老

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盐单胞菌Halomonassp. XH26在高盐胁迫下生长特性及羟基四氢嘧啶生物合成研究

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微生物学杂志 2025年

作者：张蔓林子静朱德锐邢江娃李永臻青海大学医学院基础医学研究中心

羟基四氢嘧啶(5-hydroxyectoine, 5-HE)是四氢嘧啶(Ectoine)的羟基化衍生物,是一种重要的细胞保护剂。为了研究菌株Halomonas campaniensis XH26在高NaCl浓度培养条件下的生长特性和5-HE合成情况,分别设计了不同NaCl浓度(0%、12%、14%和... 详细信息

羟基四氢嘧啶(5-hydroxyectoine, 5-HE)是四氢嘧啶(Ectoine)的羟基化衍生物,是一种重要的细胞保护剂。为了研究菌株Halomonas campaniensis XH26在高NaCl浓度培养条件下的生长特性和5-HE合成情况,分别设计了不同NaCl浓度(0%、12%、14%和16%)(质量分数)的嗜盐菌培养基,并利用高效液相色谱(HPLC)对培养后的发酵液中的Ectoine和5-HE产量进行分析。结果显示,随着浓度增加,细菌的生长受到明显抑制,光学显微镜和电镜下观察到菌体长轴明显增加;菌株在12%～18%NaCl条件下培养,5-HE合成量呈现先增加后降低的趋势,5-HE与Ectoine的产量比最高达到0.92,在NaCl浓度为14%时,5-HE的产量最高。此外,优化培养条件得到菌株生长最适温度为33～37℃,最适pH值在5～8之间。菌株Halomonas sp. XH26在高盐胁迫下增加5-HE生物合成的同时细胞形态发生了改变,这为阐明野生菌株的耐盐机制和相容性溶质的合成调控及优化发酵的策略开拓了思路。

关键词：四氢嘧啶羟基四氢嘧啶盐单胞菌盐胁迫发酵工程