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酵母合成虾青素的研究进展

中国生物工程杂志 2024年第6期44卷 116-128页

作者：舒钰洁王颖姚明东肖文海天津大学化工学院天津300072 天津大学合成生物学前沿科学中心和系统生物工程教育部重点实验室天津300072

虾青素是一种深红色酮类胡萝卜素,自然界中主要由藻类、细菌和浮游植物产生。作为天然色素和抗氧化物质在日化用品、医药行业、食品保健业、水产畜牧业有广泛应用。相较于天然提取和化学合成,利用异源微生物合成虾青素是一种绿色环保、... 详细信息

虾青素是一种深红色酮类胡萝卜素,自然界中主要由藻类、细菌和浮游植物产生。作为天然色素和抗氧化物质在日化用品、医药行业、食品保健业、水产畜牧业有广泛应用。相较于天然提取和化学合成,利用异源微生物合成虾青素是一种绿色环保、经济高效的方法。概述虾青素生物合成路径,对微生物合成虾青素的研究现状和酵母合成虾青素的工程化策略进行总结,并对未来发展方向进行了展望。

关键词：虾青素类胡萝卜素细胞工厂合成生物学代谢酶酵母

解脂耶氏酵母生物合成芳香族氨基酸衍生物的合成生物学策略

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微生物学通报 2024年

作者：陈茁朱源李伟国闫晓光颜丙扬乔建军赵广荣天津大学化工学院教育部合成生物学前沿科学中心系统生物工程教育部重点实验室天津大学浙江绍兴研究院

芳香族氨基酸衍生物广泛存在于自然界中，具有多种生物活性，包括抗氧化、抗炎、神经保护和抗癌特性。在食品、化妆品、营养保健品、化学等领域，尤其是制药工业中发挥着重要作用。近年来，解脂耶氏酵母（Yarrowia lipolytica）作为一... 详细信息

芳香族氨基酸衍生物广泛存在于自然界中，具有多种生物活性，包括抗氧化、抗炎、神经保护和抗癌特性。在食品、化妆品、营养保健品、化学等领域，尤其是制药工业中发挥着重要作用。近年来，解脂耶氏酵母（Yarrowia lipolytica）作为一种非常规模式生物，因其独特的生理生化特性在生物合成领域展现出独特的潜力，特别是在芳香族氨基酸衍生物的合成上，包括白藜芦醇和柚皮素等。由于其独特的胞质环境和高通量的乙酰辅酶A，解脂耶氏酵母成为合成芳香族氨基酸衍生物的理想宿主。本文总结了解脂耶氏酵母在生产芳香族氨基酸衍生物方面的合成生物学策略，并汇总目前解脂耶氏酵母合成芳香族氨基酸衍生物的进展，对解脂耶氏酵母底盘细胞在合成生物学未来的发展和挑战进行了展望。

关键词：解脂耶氏酵母芳香族氨基酸衍生物合成生物学代谢工程

基于工程化盐单胞菌TDZI-08一锅法合成衣康酸

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生物工程学报 2024年第8期40卷 2666-2677页

作者：张静元跃王智文陈涛天津大学化工学院、教育部合成生物学前沿科学中心与系统生物工程重点实验室天津300072 菏泽学院农业与生物工程学院山东菏泽274000

衣康酸(itaconic acid,IA)是12种高附加值平台化合物之一,广泛应用于涂料、黏合剂、塑料、树脂和生物燃料等领域。本研究基于前期构建的工程化盐单胞菌TDZI-08,通过排查阻碍因素、优化碳源、氮源、诱导剂添加时间和表面活性剂添加量等,... 详细信息

衣康酸(itaconic acid,IA)是12种高附加值平台化合物之一,广泛应用于涂料、黏合剂、塑料、树脂和生物燃料等领域。本研究基于前期构建的工程化盐单胞菌TDZI-08,通过排查阻碍因素、优化碳源、氮源、诱导剂添加时间和表面活性剂添加量等,建立了一锅法催化柠檬酸合成衣康酸工艺。在5 L发酵罐中利用TDZI-08进行开放式不灭菌一锅法合成,最高产生了40.50 g/L衣康酸,催化阶段得率为0.68 g衣康酸/g柠檬酸,总得率为0.42 g衣康酸/g(柠檬酸+葡萄糖酸)。本研究探索出的一锅法合成体系工艺简单且无须灭菌和无菌操作,表明盐单胞菌具有较好的衣康酸工业化生产潜力。

关键词：盐单胞菌衣康酸一锅法合成工艺优化

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蛋白药降免疫原性改造策略

石油化工 2024年第8期53卷 1196-1204页

作者：李庆斯包准周晓张雷天津大学化工学院生物化工系天津300350 天津大学化工学院制药工程系天津300350 天津大学教育部合成生物学前沿科学中心系统生物工程教育部重点实验室天津300350

蛋白药是一种生物活性大分子,可高效治疗多种疾病,近年来在生物医疗领域受到了广泛关注。然而,由于免疫原性的问题,蛋白药很容易被患者的免疫系统快速清除。因此,降低免疫原性对于蛋白药的发展至关重要。讨论了影响免疫原性的主要因素... 详细信息

蛋白药是一种生物活性大分子,可高效治疗多种疾病,近年来在生物医疗领域受到了广泛关注。然而,由于免疫原性的问题,蛋白药很容易被患者的免疫系统快速清除。因此,降低免疫原性对于蛋白药的发展至关重要。讨论了影响免疫原性的主要因素以揭示其背后的机制;综述了多种降免疫原性的策略,包括聚乙二醇化、两性离子化、糖基化以及蛋白质融合等;对未来蛋白药的发展趋势进行了展望。

关键词：蛋白药免疫原性两性离子材料融合蛋白

外源添加剂对微藻生长和高价值生物产物积累的影响

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生物工程学报 2024年

作者：吴亚伟王方忠陈磊张卫文教育部合成生物学前沿科学中心教育部系统生物工程重点实验室天津大学化工学院合成微生物学实验室天津大学生物安全战略研究中心

近年来，随着合成生物学的飞速发展，基因工程和分子操作手段日益完善。微藻作为微生物细胞工厂的代表性宿主菌株之一，在生产油脂、色素、蛋白质和生物燃料等高附加值生物产品方面得到了广泛的应用，并在生化能源、食品药品以及环境保... 详细信息

近年来，随着合成生物学的飞速发展，基因工程和分子操作手段日益完善。微藻作为微生物细胞工厂的代表性宿主菌株之一，在生产油脂、色素、蛋白质和生物燃料等高附加值生物产品方面得到了广泛的应用，并在生化能源、食品药品以及环境保护等领域展现出广阔的应用前景。然而，目前基于微藻工艺的生产效率仍然很低，限制了其大规模的工业应用。除了改良菌种和优化培养外，基于外源化学添加剂进行调控也是一种有益的优化策略。这种方法依赖于直接的表型筛选，不需要深入解析生物产品合成过程中涉及的代谢和分解代谢途径中的分子靶点，就可以快速提高微藻高附加值生物产品的产量，获得所需的表型。虽然已有大量关于使用外源添加剂等替代手段来提高微藻生长和高附加值生物产品的产量的研究，但关于添加剂的种类、用途和所针对的菌株以及相关的分子作用机制的分类总结还不够系统和全面。本综述对近年来应用化学诱导剂或增强剂来改善微藻培养中细胞生长和高附加值生物产物积累的实例进行总结，重点介绍了用于微藻培养的外源添加剂的种类、外源添加剂及其组合对微藻生长和高价值生物产品积累的影响以及相关作用的分子机制。希望能为研究人员利用合成生物学的方法来开发合适的细胞底盘以及利用微藻来进行大规模的工业化生产提供有用的信息。

关键词：添加剂微藻生长生物产物

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石油烃污染物降解菌株耐受性的研究进展

生物工程学报 2024年

作者：王珊珊朱肖倩曹志北王璐丁明珠天津大学化工学院天津大学合成生物学前沿科学中心系统生物工程教育部重点实验室天津大学合成生物前沿研究院提高油气采收率全国重点实验室中国石油集团科学技术研究院有限公司

石油烃污染已成为全球环境问题之一，对环境和人类健康造成严重威胁。在石油烃污染环境修复过程中，微生物修复起着至关重要的作用。然而，被石油烃污染的环境中存在着多种胁迫因素，这些因素限制了微生物修复的效率。本文综述了石油烃... 详细信息

石油烃污染已成为全球环境问题之一，对环境和人类健康造成严重威胁。在石油烃污染环境修复过程中，微生物修复起着至关重要的作用。然而，被石油烃污染的环境中存在着多种胁迫因素，这些因素限制了微生物修复的效率。本文综述了石油烃污染环境中常见的胁迫因素，以及微生物对这些因素的响应机制，重点探讨了提高石油烃降解微生物耐受性的方法，如非理性改造、基于系统生物学工具或耐受机制进行理性改造、构建微生物混菌体系等。这些方法的应用有望提高微生物在石油烃污染环境中的生存能力和修复效率，为环境修复提供新的思路和技术支持。

关键词：石油烃污染环境修复胁迫响应微生物耐受性

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合成生物学驱动的蓝细菌光合固碳研究及应用

生命科学 2024年

作者：汪浩张芬芳陈磊孙韬张卫文天津大学生物安全战略研究中心教育部合成生物学前沿科学中心教育部系统生物工程重点实验室天津大学化工学院合成微生物学实验室

蓝细菌是一类以CO2为碳源的光能自养微生物，构建以蓝细菌为底盘的人工细胞不仅可以合成高价值产品，还可减少大气中CO2含量，助力“双碳”目标的实现。即便如此，蓝细菌仍存在生长速率较慢、环境胁迫鲁棒性差及化学品产量低等问题。近... 详细信息

蓝细菌是一类以CO2为碳源的光能自养微生物，构建以蓝细菌为底盘的人工细胞不仅可以合成高价值产品，还可减少大气中CO2含量，助力“双碳”目标的实现。即便如此，蓝细菌仍存在生长速率较慢、环境胁迫鲁棒性差及化学品产量低等问题。近些年，合成生物学技术的跨越式发展使得理性设计底盘，深度理解蓝细菌光合固碳机理、提升蓝细菌光合效率及固碳能力成为可能。为促进理解合成生物学在蓝细菌中的应用，本文梳理了目前蓝细菌中主要的模式底盘，对围绕其开发的遗传改造工具进行总结；随后讨论了蓝细菌中研究光合、固碳机理机制及通过缩短捕光天线、重塑卡尔文循环等方式提升光合固碳效率的相关研究；此后本文对通过改造蓝细菌将CO2转化为高价值化学品的工作进行归纳，最后本文对合成生物学未来如何驱动蓝细菌更高效的利用CO2进行了展望。总之，通过合成生物学方法对蓝细菌进行全方位改造，有望培育出光合固碳效率足够高，既能优化环境又具备大规模工业化生产价值的“超级”蓝细菌底盘。

关键词：蓝细菌碳中和光合固碳系统重构光合细胞工厂合成生物学

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昆虫鱼尼丁受体结构功能及抗性机制研究进展

农药学学报 2024年第2期26卷 234-245页

作者：马舒玥 HADIATULLAH Hadiatullah 王纹岚尉迟之光天津大学医学部药物科学与技术学院天津300072 天津大学合成生物前沿科学中心天津300072 物质绿色创造与制造海河实验室天津300192

双酰胺类杀虫剂可用于控制包括鳞翅目、鞘翅目等在内的多种重要农业害虫,作用机制新颖且对非靶标生物安全低毒,已成为目前全世界销量最高的杀虫剂品种之一。近期在抗性昆虫种群里发现的突变大幅降低了其效能,对各国的农业生产造成了巨... 详细信息

双酰胺类杀虫剂可用于控制包括鳞翅目、鞘翅目等在内的多种重要农业害虫,作用机制新颖且对非靶标生物安全低毒,已成为目前全世界销量最高的杀虫剂品种之一。近期在抗性昆虫种群里发现的突变大幅降低了其效能,对各国的农业生产造成了巨大的经济损失。双酰胺类杀虫剂的分子靶标鱼尼丁受体作为近年来最受关注的新型热点靶标被广泛研究。本文总结了昆虫鱼尼丁受体结构和功能研究方面的最新发现,包括1)双酰胺类杀虫剂在昆虫鱼尼丁受体上的结合位点和作用方式;2)抗性突变对靶标结构功能的影响;3)双酰胺类杀虫剂结合位点以外的潜在新作用位点;4)传统和新作用位点在靶标和非靶标生物鱼尼丁受体上的结构差异,并对基于鱼尼丁受体结构的新一代绿色杀虫剂设计开发进行了展望。

关键词：鱼尼丁受体双酰胺类杀虫剂作用机制抗性

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工程微藻的生物安全风险、管控及生物封存

生物工程学报 2024年第9期40卷 2948-2967页

作者：王晋宋馨宇陈磊张卫文天津大学化工学院合成微生物学实验室天津300072 教育部合成生物学前沿研究中心天津300072 教育部系统生物工程重点实验室天津300072 天津大学生物安全战略研究中心天津300072

微藻具备利用太阳能固定CO_(2)并转化为有机物的能力,已成为有前途的绿色细胞工厂。随着生物技术快速发展,前沿生物技术在光合微藻中的研究与应用不断拓展,对微藻的工程改造日益全面和深入,比如通过合成生物学和基因组编辑技术对微藻进... 详细信息

微藻具备利用太阳能固定CO_(2)并转化为有机物的能力,已成为有前途的绿色细胞工厂。随着生物技术快速发展,前沿生物技术在光合微藻中的研究与应用不断拓展,对微藻的工程改造日益全面和深入,比如通过合成生物学和基因组编辑技术对微藻进行工程改造,使其有潜力应用于医学、农业、食品、能源、环境等领域。然而,与此同时,工程微藻在环境中存活和扩散的风险也随之增加,给生态环境和人类健康带来潜在安全风险。为避免其在环境中扩散对生态环境和人体健康造成生物安全风险,需要强化工程微藻生物安全风险管控政策,并针对其开发生物风险防控技术。为了实现这一目标,研究人员开发了生物封存系统(biocontainment),包括利用有毒蛋白设计杀伤开关等主动策略和敲除必需基因制造营养缺陷型菌株等被动策略,对工程微藻进行空间上的封存。本文对近几年前沿生物技术在微藻生物工程领域的应用、工程微藻逃逸的生物安全风险和管理规范以及工程微藻中建立的多种新型生物封存技术的研究进展进行了总结和评述,最后对微藻生物封存领域的未来发展方向进行了展望。

关键词：工程微藻前沿生物技术生物安全风险管理生物封存

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